液态金属天线及其控制系统、方法

1.本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种液态金属天线及其控制系统、方法。


背景技术：

2.由于液态金属具有较高的导电性和流动性，应用液态金属制成的液态金属天线相比传统的天线，液态金属天线不会带来很大的损耗以及非线性问题，通过控制天线的腔体内的液态金属流动，即可实现对液态金属天线的控制。
3.但是，液态金属很容易被氧化，氧化后的液态金属的电导率会下降，进而导致天线的性能也下降，且氧化后的液态金属的黏附性增强，在控制液态金属流动的过程中，液态金属及其氧化物容易粘连在天线的腔体内，从而致使液态金属具有很高的残留率。
4.针对上述液态金属容易氧化的问题，目前主要是通过氢氧化钠溶液、稀盐酸等酸碱化合物与氧化物反应，但是消除氧化物之后，暴露在溶液中的金属会持续和酸性溶液或碱性溶液发生反应，金属会不断被消耗，而且会生成气体，进而出现溶液、液态金属、气体等多种流体混合在一起形成多相段塞流。


技术实现要素：

5.本发明提供一种液态金属天线及其控制系统、方法，用以解决现有技术中通过酸性或碱性溶液消除液态金属的氧化性问题容易出现溶液、液态金属、气体等多种流体混合在一起形成多相段塞流的缺陷，实现了无需使用酸性或碱性溶液就可以降低液态金属残留率高的问题，可以将天线的腔体内的液态金属完全排出，降低了液态金属的残留率，实现对天线的稳定控制。
6.本发明提供一种液态金属天线，包括天线本体，所述天线本体包括基底、第一弹性层和馈电端口，所述第一弹性层固定安装在所述基底上，所述第一弹性层和所述基底之间设置有填充腔，所述馈电端口的一端与所述填充腔连通，所述基底的下部设置有排放结构，所述排放结构的一端与所述填充腔连通。
7.根据本发明提供的一种液态金属天线，所述填充腔与所述基底之间设置有第三弹性层和第四空气腔，所述第三弹性层位于所述填充腔下方，所述第四空气腔位于所述第三弹性层和所述基底之间。
8.根据本发明提供的一种液态金属天线，所述第一弹性层位于所述基底的上部内，所述第一弹性层和所述基底之间设置有第三空气腔。
9.根据本发明提供的一种液态金属天线，所述填充腔包括上腔体和下腔体，所述上腔体和所述下腔体之间通过分隔层隔开，所述分隔层上设置有第一通孔，所述馈电端口与所述上腔体连通，所述排放结构与所述下腔体连通。
10.根据本发明提供的一种液态金属天线，所述下腔体和所述基底之间设置有第二弹性层和第二空气腔，所述第二空气腔位于所述第二弹性层和所述基底之间。
11.根据本发明提供的一种液态金属天线，所述液态金属天线还包括接地层，所述接
地层固定安装在所述基底的底部上。
12.根据本发明提供的一种液态金属天线，所述接地层安装在所述基底的下部内，所述接地层和所述填充腔之间的所述基底上设置有第二通孔，所述接地层为液态金属层，所述排放结构的一端与所述接地层连通。
13.根据本发明提供的一种液态金属天线，所述接地层和所述基底之间设置有第四弹性层和第六空气腔，所述第四弹性层位于所述接地层下方，所述第六空气腔位于所述第四弹性层和所述基底之间。
14.本发明还提供一种液态金属天线控制系统，包括电源模块、控制模块、抽送模块以及液态金属天线，其中，所述电源模块分别与所述控制模块和所述抽送模块电连接，所述控制模块与所述抽送模块电连接，所述抽送模块与所述排放结构的另一端连通。
15.本发明还提供一种液态金属天线控制方法，包括：
16.减小第一弹性层靠近填充腔的一侧的压力或增大第一弹性层远离填充腔的一侧的压力；
17.所述第一弹性层往下发生形变，使得所述第一弹性层与所述填充腔的底部贴合，将所述填充腔内的液态金属挤出所述填充腔；
18.增大第一弹性层靠近填充腔的一侧的压力或减小第一弹性层远离填充腔的一侧的压力；
19.所述第一弹性层往上发生形变，使得所述液态金属回到所述填充腔内。
20.根据本发明提供的一种液态金属天线及其控制系统、方法，通过排放结构将填充腔内的液态金属逐渐抽出，填充腔内的压力减小，第一弹性层的靠近填充腔的一侧的压力变小，第一弹性层往填充腔发生形变，第一弹性层不断挤压填充腔内的液态金属，当第一弹性层与填充腔的底部完全贴合时，填充腔内的液态金属全部被第一弹性层挤压出去，此时天线失效，然后通过排放结构将液态金属抽送回填充腔内，使得天线恢复正常，进而实现了天线在工作状态和失效状态的切换，且第一弹性层可以发生大尺度的形变，使得第一弹性层可以与填充腔的壁面和转角处贴合，进而可以将填充腔内的液态金属完全排出，降低了液态金属的残留率，且无需使用酸性或碱性溶液，实现了对天线的稳定控制，使得天线可以稳定工作。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明提供的液态金属天线的结构示意图之一；
23.图2是本发明提供的液态金属天线的结构示意图之二；
24.图3是本发明提供的液态金属天线的结构示意图之三；
25.图4是本发明提供的液态金属天线的结构示意图之四；
26.图5是本发明提供的液态金属天线的结构示意图之五；
27.图6是本发明提供的液态金属天线的结构示意图之六；
28.图7是本发明提供的液态金属天线的结构示意图之七；
29.图8是本发明提供的液态金属天线的结构示意图之八；
30.图9是本发明提供的液态金属天线的结构示意图之九；
31.图10是本发明提供的液态金属天线控制系统的结构示意图；
32.图11是本发明提供的液态金属天线控制方法的流程图；
33.附图标记：
34.1：基底；
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2：第一弹性层；
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3：馈电端口；
35.4：填充腔；
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5：接地层；
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6：控制模块；
36.7：抽送模块；
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8：存储模块；
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11：排放结构；
37.12：第二通孔；
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21：第一空气腔；
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41：上腔体；
38.42：下腔体：
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43：分隔层；
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44：第一通孔；
39.45：第二弹性层；
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46：第二空气腔；
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47：第三弹性层；
40.48：第四空气腔；
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49：第三空气腔；
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51：第四弹性层；
41.52：第六空气腔；
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53：第五空气腔。
具体实施方式
42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.下面结合图1至图10描述本发明的液态金属天线及其控制系统、方法。
44.液态金属天线包括天线本体，天线本体包括基底1、第一弹性层2和馈电端口3。
45.具体来说，第一弹性层2固定安装在基底1上，第一弹性层2和基底1之间设置有填充腔4，馈电端口3的一端与填充腔4连通，基底1的下部设置有排放结构11，排放结构11的一端与填充腔4连通。
46.在使用时，选用弹性模量较大的弹性体作为第一弹性层2，选用弹性模量较小的材料作为基底1，使得第一弹性层2的弹性模量大于基底1的弹性模量。在填充腔4内填充液态金属，进而得到液态金属天线。通过排放结构11将填充腔4内的液态金属逐渐抽出，填充腔4内的压力减小，第一弹性层2的靠近填充腔4的一侧的压力变小，第一弹性层2往填充腔4发生形变，第一弹性层2不断挤压填充腔4内的液态金属，当第一弹性层2与填充腔4的底部完全贴合时，填充腔4内的液态金属全部被第一弹性层2挤压出去，此时天线失效。然后通过排放结构11将液态金属抽送回填充腔4内，使得天线恢复正常，进而实现了天线在工作状态和失效状态的切换。且第一弹性层2可以发生大尺度的形变，使得第一弹性层2可以与填充腔4的壁面和转角处贴合，进而可以将填充腔4内的液态金属完全排出，降低了液态金属的残留率，且无需使用酸性或碱性溶液，实现了对天线的稳定控制，使得天线可以稳定工作。
47.其中，在本发明的可选实施例中，第一弹性层2例如为柔性膜。但是应当了解，其他任何合适的弹性材料也可以作为第一弹性层2。
48.其中，在本发明的可选实施例中，排放结构11例如为通孔，但是应当了解，其他任何合适的结构，如连接管道，均可以作为排放结构11。
49.进一步的，如附图2所示，填充腔4包括上腔体41和下腔体42，上腔体41和下腔体42之间通过分隔层43隔开。分隔层43上设置有第一通孔44，馈电端口3与上腔体41连通，排放结构11与下腔体42连通。在使用时，上腔体41和下腔体42内均填充了液态金属，通过排放结构11将下腔体42内的液态金属抽出，上腔体41的液态金属掉落到下腔体42内，上腔体41处的压力降低。第一弹性层2往下变形，即第一弹性层2往上腔体41挤压，第一弹性层2将上腔体41内的液态金属全部挤压到下腔体42内，使得馈电端口3不能与液态金属接触，进而使得天线失效。然后将被抽出的液态金属重新抽回到下腔体42内，而下腔体42内的液态金属则回到上腔体41中，使得天线恢复正常。进而实现了对天线的控制，第一弹性层2可以与上腔体41完全贴合，将上腔体41内的液态金属完全挤压到下腔体42，降低了液态金属的残留率。
50.其中，在本实施例中，所述分隔层43与所述基底一体成型。
51.其中，如附图3所示，下腔体42和基底1之间设置有第二弹性层45和第二空气腔46，第二空气腔46位于第二弹性层45和基底1之间。在使用时，通过将第二空气腔46内的气体抽出，使得第二弹性层45往下变形，下腔体42内的液态金属随着往下移动，使得上腔体41内的液态金属通过第一通孔44流到下腔体42内。进而使得第一弹性层2往下形变，直到第一弹性层2与上腔体41完全贴合，将上腔体41内的液态金属完全挤出此时馈电端口3不能与液态金属接触，天线失效。然后对第二空气腔46充气，使得第二弹性层45往上变形，使得下腔体42和上腔体41内重新充满液态金属，天线恢复正常。进而实现了对天线的控制，无需使用酸性或碱性溶液，降低了液态金属的残留率。
52.其中，第二空气腔46通过通气结构与外界连通。在本发明的可选实施例中，通气结构例如为通孔，但是应当了解，其他任何合适的结构，如通气管道，均可作为第二空气腔46。
53.其中，如附图4所示，第一弹性层2位于基底1的上部内，第一弹性层2和基底1之间设置有第一空气腔21。在使用时，将第二空气腔46内的气体抽出，对第一空气腔21内输入气体，使得第一空气腔21内的压力升高，第二空气腔46内的压力降低。进而使得第一弹性层2和第二弹性层45均往下形变，第一弹性层2将上腔体41内的液态金属挤压到下腔体42内，下腔体42内的液态金属则往下移动。使得第一弹性层2可以与上腔体41完全贴合将上腔体41内的液态金属完全挤到下腔体42内，此时天线失效。然后将第一空气腔21内的气体抽出，对第二空气腔46输入气体，使得第一弹性层2和第二弹性层45均往上变形，液态金属回到上腔体41内，天线恢复正常。防止上腔体41内有液态金属残留，实现了对天线的稳定控制，使得天线可以稳定工作。
54.进一步的，如附图5所示，填充腔4与基底1之间设置有第三弹性层47和第四空气腔48，第三弹性层47位于填充腔4下方，第四空气腔48位于第三弹性层47和基底1之间。在使用时，将第四空气腔48内的气体抽出，使得第四空气腔48内的压力降低，第三弹性层47往下变形。填充腔4内的液态金属往下移动，第一弹性层2下方的压力降低，第一弹性层2往下变形，第一弹性层2与填充腔4完全贴合，将填充腔4内的液态金属全部往下挤压，使得填充腔4内没有液态金属残留，进而使得馈电端口3不能与液态金属接触，天线失效。然后往第四空气腔48内输入气体，使得第三弹性层47和第一弹性层2往上变形，液态金属回到填充腔4内，天线恢复正常。进而降低了液态金属的残留，实现了对天线的稳定控制，使得天线可以稳定工作。
55.其中，如附图6所示，第一弹性层2位于基底1的上部内，第一弹性层2和基底1之间
设置有第三空气腔49。在使用时，对第三空气腔49输入气体，将第四空气腔48内的气体抽出，使得第三空气腔49内的压力升高，第四空气腔48内的压力降低，第一弹性层2和第三弹性层47往下变形，第一弹性层2与填充腔4完全贴合，将填充腔4内的液态金属往下挤压，使得填充腔4内没有液态金属残留，使得天线失效。然后将第三空气腔49内的气体抽出，对第四空气腔48输入气体，使得第一弹性层2和第三弹性层47均往上变形，液态金属回到填充腔4内，天线恢复正常。降低了液态金属的残留，实现了对天线的稳定控制，使得天线可以稳定工作。
56.进一步的，如附图7所示，液态金属天线还包括接地层5，接地层5固定安装在基底1的底部上。
57.其中，如附图7所示，馈电端口3安装在天线本体和接地层5之间，馈电端口3的内导体与天线本体连接，馈电端口3的外导体与接地层5连接，内导体和外导体之间设置有介电层。在使用时，介电层将内导体和外导体分隔开，防止天线发生短路。
58.其中，如附图8所示，接地层5安装在基底1的下部内，接地层5和填充腔4之间的基底1上设置有第二通孔12，接地层5为液态金属层，排放结构11的一端与接地层5连通。在使用时，通过排放机构将接地层5内的液态金属抽出，使得填充腔4内的液态金属下落到接地层5中，第一弹性层2下方的压力降低，第一弹性层2往下变形，第一弹性层2与填充腔4完全贴合将填充腔4内的液态金属完全挤压到接地层5中，此时天线失效。然后将液态金属重新抽回到接地层5中，使得接地层5和填充腔4内再次充满液态金属，使得天线恢复正常。实现了对天线的控制，无需使用酸性或碱性溶液，降低了液态金属的残留率，使得天线可以稳定使用。
59.进一步的，如附图9所示，接地层5和基底1之间设置有第四弹性层51和第六空气腔52，第四弹性层51位于接地层5下方，第六空气腔52位于第四弹性层51和基底1之间。在使用时，将第六空气腔52内的气体抽出，使得第四弹性层51和第一弹性层2均往下变形，接地层5中的液态金属往下移动，填充腔4内的液态金属被第一弹性层2挤压到接地层5中，进而使得天线失效。然后对第六空气腔52进行充气，使得第一弹性层2和第四弹性层51往上变形，液态金属回到填充腔4内，使得天线恢复正常。实现了对天线的控制，无需使用酸性或碱性溶液，降低了液态金属的残留率，使得天线可以稳定使用。
60.其中，如附图9所示，第一弹性层2位于基底1的上部内，第一弹性层2和基底1之间设置有第五空气腔53，第五空气腔53位于第一弹性层2上方。在使用时，对第五空气腔53输入气体，将第六空气腔52内的气体抽出，使得第五空气腔53内的压力升高，第六空气腔52内的压力降低，第一弹性层2和第三弹性层47往下变形，第一弹性层2与填充腔4完全贴合，将填充腔4内的液态金属往下挤压到接地层5内，使得填充腔4内没有液态金属残留，使得天线失效。然后将第五空气腔53内的气体抽出，对第六空气腔52输入气体，使得第一弹性层2和第三弹性层47均往上变形，液态金属回到填充腔4内，天线恢复正常。降低了液态金属的残留，实现了对天线的稳定控制，使得天线可以稳定工作。
61.其中，第一空气腔21、第二空气腔46、第三空气腔49、第四空气腔48、第五空气腔53和第六空气腔52均通过通气结构与外界连通。在本发明的可选实施例中，通气结构例如为通孔，但是应当了解，其他任何合适的结构，如通气管道，均可作为通气结构。
62.其中，第二弹性层45、第三弹性层47和第四弹性层51均优选为柔性膜，但是应当了
解，其他任何合适的弹性材料也可以作为第二弹性层45、第三弹性层47和第四弹性层51。
63.另一方面，如图10所示，本发明还提供一种液态金属天线控制系统，包括电源模块、控制模块6和抽送模块7。
64.具体的，电源模块分别与控制模块6和抽送模块7电连接，控制模块6与抽送模块7电连接，抽送模块7与排放结构11的另一端连通。
65.在使用时，电源模块用于给控制模块6和抽送模块7供电，用户通过控制模块6向抽送模块7发送相关的指令，以此控制抽送模块7的工作状态。当需要天线停止工作时，控制模块6控制抽送模块7开始工作，抽送模块7通过排放结构11将填充腔4内的液态金属抽出，使得第一弹性层2往填充腔4发生形变，当第一弹性层2与填充腔4的底部完全贴合时，填充腔4内的液态金属全部被第一弹性层2挤压出去，此时天线失效。然后通过抽送模块7将液态金属抽回填充腔4内，即可使得天线恢复工作。进而实现了天线在工作状态和失效状态的切换，降低了液态金属的残留率，且无需使用酸性或碱性溶液，实现了对天线的稳定控制，使得天线可以稳定工作。
66.在本发明的可选实施例中，抽送模块6例如为泵。但是应当了解，其他任何合适的具有抽取和输送能力的元件也可以作为抽送模块6。
67.进一步的，如附图1、附图2和附图3所示，液态金属天线控制系统还包括存储模块8，抽送模块7通过第一管道与存储模块8连通。在使用时，抽送模块7通过排放结构11将填充腔4内的液态金属抽出，并通过第一管道存储到存储模块8内，使得天线失效，然后通过抽送模块7将存储模块8内的液态金属抽送回填充腔4内，使得天线恢复工作。
68.在本发明的可选实施例中，存储模块8例如为存储腔体，但是应当了解，其他任何合适的具有存储功能的结构均可以作为存储模块8。
69.另一方面，如图11所示，本发明还提供一种液态金属天线控制方法，包括：
70.901：减小第一弹性层靠近填充腔的一侧的压力或增大第一弹性层远离填充腔的一侧的压力；
71.902：第一弹性层往下发生形变，使得第一弹性层与填充腔的底部贴合，将填充腔内的液态金属挤出填充腔；
72.903：增大第一弹性层靠近填充腔的一侧的压力或减小第一弹性层远离填充腔的一侧的压力；
73.904：第一弹性层往上发生形变，使得液态金属回到填充腔内。
74.在使用时，第一弹性层的弹性模块大于基底的弹性模量，且第一弹性层会往压力小的一侧发生形变，进而可以通过改变第一弹性层两侧的压力实现第一弹性层的变形。且第一弹性层可以发生大尺度的形变，使得第一弹性层可以与填充腔的壁面和转角处贴合，进而可以将填充腔内的液态金属完全排出，降低了液态金属的残留率，且无需使用酸性或碱性溶液，实现了对天线的稳定控制，使得天线可以稳定工作。
75.进一步的，步骤901具体包括：采用泵通过排放结构将填充腔内的液态金属抽出到容器中。将填充腔内的液态金属抽离后，填充腔内的压力降低，第一弹性层往填充腔变形。
76.进一步的，步骤903具体包括：采用泵将容器中的液态金属通过排放结构输送回填充腔内。液态金属回到填充腔内，填充腔内的压力增大，第一弹性层恢复原状。
77.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。