自激励振荡器、流体阀门、电路开关和光路开关制造技术

本发明专利技术涉及一种自激励振荡器、流体阀门、电路开关和光路开关，该自激励振荡器包括承载腔，承载腔内填充有反应溶液、浸在反应溶液中的线性振子及驱动线性振子振动的驱动体，驱动体包括液态金属球和吸附在液态金属球表面的金属燃料；线性振子为金属体或表面涂覆有金属层的非金属体，并穿设在液态金属球中；金属燃料与反应溶液发生化学反应，改变液态金属球表面上的电双层分布，诱发线性振子运动。本发明专利技术采用驱动体与线性振子相耦合的方式实现线性振子的运动，因此不需要借助外力进行驱动。而且线性振子与液态金属球的摩擦力极低，减小了线性振子因反复运动产生的磨损，也避免了由于重复性运动导致自身结构出现老化的问题。

【技术实现步骤摘要】
自激励振荡器、流体阀门、电路开关和光路开关
本专利技术涉及一种振荡器
，尤其涉及一种自激励振荡器、流体阀门、电路开关和光路开关。
技术介绍
目前，振荡器在很多应用场合都有重要价值，比如，调控流体的输运、传递与执行力量、切换电学信号、导通与关断光学信号、测量有关物理量等。然而，迄今几乎所有的振荡器大多是由固体材料制成的，例如悬臂梁结构的振荡器，这类振荡器是通过改变悬臂梁内部的应力，使悬臂梁的震动频率和振幅发生变化。为使悬臂梁产生持续不断的振动，需要对其施加激励，例如压电激励、电磁激励、电容激励、热激励等，可见目前的振荡器必须借助外力的驱动才能运行。还有，由于固体材料自身的限制，重复性的震荡会导致振子自身结构的老化，继而引起振荡器性能的下降或失效。还有一种振荡器是活塞类振荡器，这类振荡器在汽车内燃机、旋转机械和发电装置中较为常见。这类振荡器采用热机驱动的方式使活塞在腔体内反复运动，同样由于活塞振子的反复摩擦作用，造成振子的损伤或破坏，降低了振荡器的工作效率和灵活性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：现有技术需借助外力驱动振子振动及振子因反复会产生较大的磨损。为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种自激励振荡器、流体阀门、电路开关和光路开关。第一方面，该自激励振荡器包括：承载腔，所述承载腔内填充有反应溶液，所述承载腔的反应溶液中设置有线性振子和驱动所述线性振子振动的驱动体，其中：所述驱动体包括液态金属球和吸附在所述液态金属球表面的金属燃料；所述线性振子为金属体或表面涂覆有金属层的非金属体，并穿设在所述液态金属球中；所述金属燃料与所述反应溶液发生化学反应，改变所述液态金属球表面的电双层分布，诱发所述线性振子往复运动。可选的，该自激励振荡器还包括调节金属丝，所述调节金属丝用于通过与所述液态金属球的表面接触，改变所述线性振子的振荡频率和/或振荡幅度。可选的，所述线性振子穿出所述承载腔的相对两侧壁，在所述相对两侧壁的外壁上设置有限制所述线性振子运动方向的滑动通道。可选的，所述承载腔内还设置有限制所述液态金属球运动的凹槽。可选的，所述线性振子表面涂覆有液态金属层。可选的，所述液态金属球由镓、镓铟合金、镓铟锡合金、铋铟锡合金和水银中的至少一种组成。可选的，所述金属燃料为铝、银、镁、钙或锌。第二方面，该流体阀门包括所述自激励振荡器，所述自激励振荡器中所述滑动通道的轴向与流体管道的轴向垂直设置，通过所述线性振子沿所述滑动通道的往复运动控制所述流体管道的周期性开闭。第三方面，该电路开关包括所述自激励振荡器，所述自激励振荡器中所述滑动通道的轴向与电流通路的轴向垂直设置，通过所述线性振子沿所述滑动通道的往复运动控制所述电流通路的周期性开闭。第四方面，该光路开关包括所述自激励振荡器，所述自激励振荡器中所述滑动通道的轴向与光路通道的轴向垂直设置，通过所述线性振子沿所述滑动通道的往复运动控制所述光路通道的周期性开闭。本专利技术提供的自激励振荡器、流体阀门、电路开关和光路开关中，采用驱动体与线性振子相耦合的方式，通过两者之间的相互作用，实现线性振子的运动，因此本专利技术不需要借助外力进行驱动。而且，本专利技术中线性振子与液态金属球的摩擦力极低，减小了线性振子因反复运动产生的磨损，降低了能耗，同时也避免了由于重复性运动导致自身结构出现老化的问题。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征信息和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1示出了根据本专利技术自激励振荡器一实施例的结构示意图；图2示出了根据本专利技术自激励振荡器另一实施例的结构示意图；图3示出了根据本专利技术自激励振荡器又一实施例的结构示意图；图4示出了根据本专利技术流体阀门一实施例的结构示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。本专利技术提供了一种自激励振荡器，如图1所示，该振荡器包括：承载腔1，所述承载腔内填充有反应溶液4，所述承载腔的反应溶液中设置有线性振子3和驱动所述线性振子振动的驱动体，其中：所述驱动体包括液态金属球21和吸附在所述液态金属球表面的金属燃料22；所述线性振子为金属体或表面涂覆有金属层的非金属体，并穿设在所述液态金属球中；所述金属燃料与所述反应溶液发生化学反应，改变所述液态金属球表面的电双层分布，诱发所述线性振子往复运动。本专利技术自激励振荡器所基于的原理包括以下两点：(1)吸附在所述液态金属球表面的金属燃料与反应溶液发生化学反应，会改变液态金属球表面电双层电荷分布的变化，进而诱发液态金属球的内部运动，之后驱动自身运动。此种自主型液态金属机器的动力机制来自两方面：一是发生在液态金属球、金属燃料及反应溶液间的Galvanic电池效应会形成内生电场，从而诱发液态金属球表面的高表面张力发生不对称响应，继而对易于变形的液态金属机器造成强大推力；与此同时，若上述反应为生成氢气的电化学反应，则上述电化学反应过程中产生的氢气也进一步提升了推力。正是这种双重作用产生了超常的液态金属运动行为。具体可以参见相关论文，例如《先进材料》(AdvancedMaterials)中第27卷第2648页至2655页中一篇名称为“仿生型自驱动液态金属软体动物(Self-FueledBiomimeticLiquidMetalMollusk)”、作者为刘静的论文。(2)当上述的液态金属球中穿设有线性振子时，此时线性振子表面电双层会对发生在液态金属球、金属燃料及反应溶液间的Galvanic电池效应形成的电场乃至液态金属球的表面张力造成改变。经实验表明，由于电荷间的吸引力，线性振子会被液态金属球快速拽入内部并由另一侧推出，二者彼此之间的电荷再平衡作用对应发生动态改变，当线性振子穿出另一侧时，整个体系(液态金属球、金属燃料、线性振子)的表面电双层分布又发生变化，此时液态金属球表面电荷反而将跑出的线性振子再度朝相反方向拽入，由此实现循环往复的振荡行为。总的说来，由于金属燃料与反应溶液的化学反应，液态金属球表面上的电双层分布会发生动态变化，线性振子的动态穿梭周期性改变自身及液态金属的表面电荷和彼此间的作用力，进而诱发线性振子沿其轴向往复运动。本专利技术提供的自激励振荡器中，采用驱动体与线性振子相耦合的方式，通过两者之间的相互作用，实现线性振子的运动，因此本专利技术提供的振荡器不需要借助外力进行驱动。而且，与现有振荡器中固体材料之间的反复运动相比，本专利技术中线性振子与液态金属球的摩擦力极低，减小了线性振子因反复运动产生的磨损，降低了能耗，同时也避免了由于重复性运动导致自身结构出现老化的问题，提高了振荡器的工作效率和灵活性。本专利技术采用液态金属与固态金属相结合的方式，大大扩展了传统振荡器的范畴，为人们提供了一种新的思考方向。应当理解的是，线性振子为金属体或表面涂覆有金属层的非金属体，是为了当线性振子接触到液态金属球时，能够被液态金属球吸入，进而发生振荡。其中，金属体可以为不与反应溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自激励振荡器，其特征在于，包括：承载腔，所述承载腔内填充有反应溶液，所述承载腔的反应溶液中设置有线性振子和驱动所述线性振子振动的驱动体，其中：所述驱动体包括液态金属球和吸附在所述液态金属球表面的金属燃料；所述线性振子为金属体或表面涂覆有金属层的非金属体，并穿设在所述液态金属球中；所述金属燃料与所述反应溶液发生化学反应，改变所述液态金属球表面的电双层分布，诱发所述线性振子往复运动。

【技术特征摘要】
1.一种自激励振荡器，其特征在于，包括：承载腔，所述承载腔内填充有反应溶液，所述承载腔的反应溶液中设置有线性振子和驱动所述线性振子振动的驱动体，其中：所述驱动体包括液态金属球和吸附在所述液态金属球表面的金属燃料；所述线性振子为金属体或表面涂覆有金属层的非金属体，并穿设在所述液态金属球中；所述金属燃料与所述反应溶液发生化学反应，改变所述液态金属球表面的电双层分布，诱发所述线性振子往复运动。2.根据权利要求1所述的自激励振荡器，其特征在于，还包括调节金属丝，所述调节金属丝用于通过与所述液态金属球的表面接触，改变所述线性振子的振荡频率和/或振荡幅度。3.根据权利要求1所述的自激励振荡器，其特征在于，所述线性振子穿出所述承载腔的相对两侧壁，在所述相对两侧壁的外壁上设置有限制所述线性振子运动方向的滑动通道。4.根据权利要求1所述的自激励振荡器，其特征在于，所述承载腔内还设置有限制所述液态金属球运动的凹槽。5.根据权利要求1所述的自激励振荡器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘静，袁彬，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11