CN109003773A - 一种多功能液态金属及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多功能液态金属，以液态金属为核心，液态金属带有磁性，液态金属表面没有薄膜。本发明还涉及一种多功能液态金属的制备方法，包括以下步骤：（1）提供一个基底，在基底上放置合金粉，将液态金属在合金粉上滚动，使得液态金属外均匀包裹合金粉，得到磁性液态金属；（2）将磁性液态金属加入盐酸进行处理，磁性液态金属表面形成有薄膜；（3）提供一个通道，通道内放置有电解质溶液；（4）将步骤（2）处理后的磁性液态金属放置在电解质溶液中，施加直流电源；（5）磁性液态金属冲破薄膜流出来，并且拖动薄膜向阴极运动，当磁性液态金属与薄膜分离时，关断直流电源。本发明增加了磁性液态金属的表面流动性。

Description

一种多功能液态金属及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种液态金属，尤其涉及一种多功能液态金属及其制备方法。
背景技术
液态金属一般指在常温下，金属仍能保持液体状态。液态金属在软机器人、泵、微型管道、3D打印等领域都能发挥重要作用。目前纯净的镓基室温液态金属由于不具有磁性，无法实现磁场驱动。后来，通过在纯净液态金属外表面包裹一层纳米磁性材料颗粒，再用浓盐酸处理制备液态金属囊泡，其可实现室温液态金属的磁驱动。但是这样的液态金属囊泡在电场驱动下出现分离导致无法正常运动，除此之外，液态金属的一个很重要的固有性质--表面流动性也被破坏，因此很大程度影响了其应用范围。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种液态金属柔性机器人及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种多功能液态金属，以液态金属为核心，所述液态金属带有磁性，所述液态金属表面没有薄膜。
一种多功能液态金属的制备方法，包括以下步骤：
（1）提供一个基底，在基底上放置合金粉，将液态金属在合金粉上滚动，使得液态金属外均匀包裹合金粉，得到磁性液态金属；
（2）将磁性液态金属加入盐酸进行处理，所述磁性液态金属表面形成有薄膜；
（3）提供一个通道，所述通道内放置有电解质溶液；
（4）将步骤（2）处理后的磁性液态金属放置在电解质溶液中，施加直流电源；
（5）磁性液态金属冲破薄膜流出来，并且拖动薄膜向阴极运动，当磁性液态金属与薄膜分离时，关断直流电源，实现将磁性液态金属与薄膜分开。
本发明一个较佳实施例中，一种多功能液态金属的制备方法进一步包括所述步骤（1）中，所述合金粉为铜铁合金粉。
本发明一个较佳实施例中，一种多功能液态金属的制备方法进一步包括所述铜铁合金粉包括质量百分比为60%的铜和质量百分比为40%的铁。
本发明一个较佳实施例中，一种多功能液态金属的制备方法进一步包括所述铜铁合金粉的大小为100nm。
本发明一个较佳实施例中，一种多功能液态金属的制备方法进一步包括所述步骤（3）中，电解质溶液为碱溶液。
本发明一个较佳实施例中，一种多功能液态金属的制备方法进一步包括所述步骤（4）中，在所述电解质溶液中***两个石墨棒，两个石墨棒分别连接直流电源的正极和负极。
本发明一个较佳实施例中，一种多功能液态金属的制备方法进一步包括所述直流电源为8-20V。
本发明一个较佳实施例中，一种多功能液态金属的制备方法进一步包括所述步骤（5）中，采用镊子拖动薄膜。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具有以下有益效果：
（1）使液态金属带有磁性，增加了液态金属驱动的新方式。
（2）去除了磁性液态金属表面的薄膜，增加了磁性液态金属的表面流动性。
（3）在电场驱动下，多功能液态金属的运动速度和纯净液态金属的运动速度接近，而且不会出现分离现象，运动不变形。
（4）多功能液态金属很好地保护了液态金属的表面流动性，相同条件下，以纯净液态金属和多功能液态金属为核心制作的微型泵流量几乎接近。
（5）在电场或磁场驱动下，多功能液态金属可以通过有拐角的微型通道。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的各个步骤对应的结构示意图；
图2是在7.5cm长的通道中纯净液态金属和本发明的优选实施例的多功能液态金属运动速度的比较图；
图3是在6.5cm长的通道中纯净液态金属和本发明的优选实施例的多功能液态金属运动速度的比较图；
图4是在5.5cm长的通道中纯净液态金属和本发明的优选实施例的多功能液态金属运动速度的比较图；
图5是纯净液态金属和本发明的优选实施例的多功能液态金属运动状态的比较图；
图6是有薄膜液态金属的运动状态图；
图7是在磁场驱动下，本发明的多功能液态金属可以成功穿过带有不同拐角的通道；
图8是以纯净液态金属和本发明的优选实施例的多功能液态金属为核心制作的微型泵的流量比较曲线图。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种多功能液态金属，包括液态金属，液态金属带有磁性，液态金属表面没有薄膜。
如图1所示，一种多功能液态金属的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）提供一个基底，在基底上放置合金粉，将液态金属在合金粉上滚动，使得液态金属外均匀包裹合金粉，得到磁性液态金属；优选液态金属为镓铟合金，但并不局限于镓铟合金，也可以为镓铟锡合金、液态镓中的一种；作为优选方案，合金粉为铜铁合金粉，但并不局限于铜铁合金粉，也可以为铁镍合金粉；作为优选方案，铜铁合金粉包括质量百分比为60%的铜和质量百分比为40%的铁；作为优选方案，铜铁合金粉的大小为100nm；
（2）将磁性液态金属加入盐酸进行处理，避免合金粉的掉落，同时，磁性液态金属表面形成有薄膜，该薄膜混沌无光泽；
（3）提供一个通道，所述通道内放置有电解质溶液；作为优选方案，通道采用亚克力材质制成，但并不局限于亚克力材质，也可以为玻璃材质或者PDMS材质制成；作为一个优选方案，电解质溶液为碱溶液；进一步优选电解质溶液为氢氧化钠溶液，但并不局限于氢氧化钠溶液，也可以为氢氧化钾溶液；
（4）将步骤（2）处理后的磁性液态金属放置在电解质溶液中，施加直流电源；作为优选方案，在电解质溶液中***两个石墨棒，两个石墨棒分别连接直流电源的正极和负极，可在直流电源的正极和负极端均固定夹子，两个夹子分别夹住两个石墨棒；作为优选方案，直流电源的电压为8-20V，根据通道的大小施加不同的电压；
（5）磁性液态金属冲破薄膜流出来，并且拖动薄膜向阴极运动，当磁性液态金属与薄膜分离时，关断直流电源，实现将磁性液态金属与薄膜分开；作为优选方案，采用镊子拖动薄膜，使得薄膜与磁性液态金属分离。
图2是在相同电压和相同通道中，通道长7.5cm，纯净液态金属和多功能液态金属运动速度的比较图，由图中可知，无薄膜液态金属的运动速度与纯净液态金属几乎一样。
图3是在相同电压和相同通道中，通道长6.5cm，纯净液态金属和多功能液态金属运动速度的比较图，由图中可知，无薄膜液态金属的运动速度与纯净液态金属几乎一样。
图4是在相同电压和相同通道中，通道长5.5cm，纯净液态金属和多功能液态金属运动速度的比较图，由图中可知，无薄膜液态金属的运动速度与纯净液态金属几乎一样。
图5是纯净液态金属和多功能液态金属运动状态的比较图，在运动过程中，二者的运动状态完全一样，在运动过程中呈球形，没有变形。
图6是有薄膜液态金属的运动状态图，从图中可以看出，液态金属有变形，无法正常运动。
图7是在磁场驱动下，多功能液态金属可以成功穿过带有不同拐角的通道。
图8是以纯净液态金属和多功能液态金属为核心制作的微型泵的流量比较曲线图，由图中可知，两者流量接近，说明多功能液态金属具有磁性和表面流动性，能够同时受电场和磁场的控制。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (9)

1.一种多功能液态金属，以液态金属为核心，其特征在于，所述液态金属带有磁性，所述液态金属表面没有薄膜。
2.一种如权利要求1所述的多功能液态金属的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）提供一个基底，在基底上放置合金粉，将液态金属在合金粉上滚动，使得液态金属外均匀包裹合金粉，得到磁性液态金属；
（2）将磁性液态金属加入盐酸进行处理，所述磁性液态金属表面形成有薄膜；
（3）提供一个通道，所述通道内放置有电解质溶液；
（4）将步骤（2）处理后的磁性液态金属放置在电解质溶液中，施加直流电源；
（5）磁性液态金属冲破薄膜流出来，并且拖动薄膜向阴极运动，当磁性液态金属与薄膜分离时，关断直流电源，实现将磁性液态金属与薄膜分开。
3.根据权利要求2所述的一种多功能液态金属的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，合金粉为铜铁合金粉。
4.根据权利要求3所述的一种多功能液态金属的制备方法，其特征在于，所述铜铁合金粉包括质量百分比为60%的铜和质量百分比为40%的铁。
5.根据权利要求3所述的一种多功能液态金属的制备方法，其特征在于，所述铜铁合金粉的大小为100nm。
6.根据权利要求2所述的一种多功能液态金属的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，电解质溶液为碱溶液。
7.根据权利要求2所述的一种多功能液态金属的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，在所述电解质溶液中***两个石墨棒，两个石墨棒分别连接直流电源的正极和负极。
8.根据权利要求7所述的一种多功能液态金属的制备方法，其特征在于：所述直流电源为8-20V。
9.根据权利要求2所述的一种多功能液态金属的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，采用镊子拖动薄膜。
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