基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件

本申请涉及流场可重构领域，尤其是涉及一种基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件。

背景技术：

1、微流控器件是操纵、处理和分析微升、纳升及以下量级流体的技术，其核心在于流场的操纵，从而实现诸如微泵、微阀、微混合器、微反应器、颗粒输运等等功能。流场的灵活生成与调控是使微流控器件实现复杂、多样化功能的重要研究内容，近年来产生了众多流场调控的策略，例如电渗流驱动、磁性转子驱动、基于人工鞭毛驱动等等。然而，上述驱动方法仍然存在若干问题，如加工工艺复杂，难以生成高流速的流场，驱动电压较大等等。

技术实现思路

1、鉴于背景技术中存在的问题，本申请提供一种基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件，可以实现灵活高效的流场生成与操纵，进一步实现多种微流体器件功能。

2、根据本发明的一个方面，提供一种基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件，包括：电解质工质；多个液态金属液滴，阵列布置于所述电解质工质中；多个电极，平均分为多组，多组电极与多个液态金属液滴一一对应，每组的多个电极分布在所对应的液态金属液滴周围；多个液态金属液滴阻挡结构，平均分为多组，多组液态金属液滴阻挡结构与多个液态金属液滴一一对应，每组的若干个液态金属液滴阻挡结构分布在所对应的液态金属液滴周围。

3、在本发明的一些实施方式中，基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件还包括：第二相拟输运流体层，位于电解质工质一侧，通过电解质工质与第二相拟输运流体层的层间的黏性剪切力实现第二相拟输运流体层的流场可编码与可重构。

4、优选地，所述第二相拟输运流体层的材料包括但不限于硅油、石蜡油等。

5、在本发明的一些实施方式中，基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件还包括：第二相拟输运颗粒，位于电解质工质内，通过电解质工质的黏性压降以及黏性剪切力实现第二相拟输运颗粒的输运。

6、优选地，所述第二相拟输运颗粒的材料包括但不限于聚苯乙烯微球、油包水液滴等。

7、在本发明的一些实施方式中，所述电极通过时序电势逻辑控制。

8、在本发明的一些实施方式中，每组的多个所述电极分布在所对应的所述液态金属液滴周围呈正交排列或者圆周排列。

9、在本发明的一些实施方式中，所述液态金属液滴阻挡结构的截面形状为圆形、圆弧形或者矩形。

10、在本发明的一些实施方式中，每个所述液态金属液滴所具有的液态金属液滴阻挡结构的数量为一个或者两个以上。

11、在本发明的一些实施方式中，每个所述液态金属液滴所具有的液态金属液滴阻挡结构的数量为两个以上时，多个所述液态金属液滴阻挡结构分布在所对应的所述液态金属液滴周围呈正交排列或者圆周排列。

12、在本发明的一些实施方式中，所述电解质工质为氯化钠溶液、氯化钾溶液或者氢氧化钠溶液。

13、在本发明的一些实施方式中，所述电极的材料采用铝、铜、铂、银、钛、金中的一种或者两种以上的合金。

14、与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：

15、1.本发明通过全局电解质溶液的电势分布编码，实现了液态金属液滴阵列的驱动，从而形成丰富的可编码可重构流场。

16、2.本发明采用连续电润湿的方式驱动液态金属液滴，能够在几伏数量级的驱动电压下实现厘米每秒的流速，从而实现高效的流场生成与操纵。

技术特征：

1.一种基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1-3任一所述的基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件，其特征在于，所述电极通过时序电势逻辑控制。

5.根据权利要求1-3任一所述的基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件，其特征在于，每组的多个所述电极分布在所对应的所述液态金属液滴周围呈正交排列或者圆周排列。

6.根据权利要求1-3任一所述的基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件，其特征在于，所述液态金属液滴阻挡结构的截面形状为圆形、圆弧形或者矩形。

7.根据权利要求1-3任一所述的基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件，其特征在于，每个所述液态金属液滴所具有的液态金属液滴阻挡结构的数量为一个或者两个以上。

8.根据权利要求7所述的基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件，其特征在于，每个所述液态金属液滴所具有的液态金属液滴阻挡结构的数量为两个以上时，多个所述液态金属液滴阻挡结构分布在所对应的所述液态金属液滴周围呈正交排列或者圆周排列。

9.根据权利要求1-3任一所述的基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件，其特征在于，所述电解质工质为氯化钠溶液、氯化钾溶液或者氢氧化钠溶液。

10.根据权利要求1-3任一所述的基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件，其特征在于，所述电极的材料采用铝、铜、铂、银、钛、金中的一种或者两种以上的合金。

技术总结
本申请涉及流场可重构领域的一种基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件，包括：电解质工质；多个液态金属液滴，阵列布置于所述电解质工质中；多个电极，平均分为多组，多组电极与多个液态金属液滴一一对应，每组的多个电极分布在所对应的液态金属液滴周围；多个液态金属液滴阻挡结构，平均分为多组，多组液态金属液滴阻挡结构与多个液态金属液滴一一对应，每组的若干个液态金属液滴阻挡结构分布在所对应的液态金属液滴周围。本申请的基于液态金属阵列的流场可编码可重构器件可以实现灵活的流场生成与操纵，进一步实现多种微流体器件功能。

技术研发人员：王玮,高旭,申诗涛
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16