[發明專利]一種基于液態金屬的柔性電阻微加熱器

有效

• 申請號: 201810359866.X
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN110392456B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 桂林;張倫嘉;高猛
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: B01L7/00
• 分類號: B01L7/00;H05B3/12
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;王文紅

本發明提供一種包括外部柔性基材殼體、液態金屬電阻以及引線，所述外部柔性基材殼體將液態金屬電阻完全或部分包裹，殼體內設置有液態金屬電阻流道和/或空氣流道，殼體外表面為加熱區域；所述液態金屬電阻由單種液態金屬或復合液態金屬構成，所述復合液態金屬由兩種以上的金屬組成，其中有至少一種在常溫下保持液態，所述金屬為單質金屬或合金。本發明提供的基于液態金屬的柔性電阻微加熱器，利用液態金屬通電產生焦耳熱，外部柔性殼體和液態金屬極大地提高了上述微加熱器的柔性。而通過改進液態金屬成分或結構，可顯著提高加熱器的工作溫度范圍和使用壽命。該微加熱器易于加工和批量生產，可被應用在醫療器件、生化儀器以及高端制造設備等領域。

技術領域

本發明屬于工業設備領域，具體涉及了一種基于液態金屬的加熱裝置。

背景技術

柔性微加熱器是近幾年來高端制造以及學術研究等領域追逐的熱點之一，能持續穩定地提供熱量的柔性微加熱器可以被廣泛應用在精準醫療器件和植入式電子設備上。

目前柔性電阻微加熱器的主要問題包括微加熱器的使用壽命短，不能夠持續提供熱量等。由于微加熱器的電極需要在各溫區下均能正常工作，而目前的柔性電極為了保證柔性，電極的工作溫度被極大地限制。而采用復合液態金屬電極的柔性電阻微加熱器可以有效地擴展柔性電極的工作溫度，保證柔性加熱器可以在各溫區下持續進行加熱，延長工作壽命，擴展工作溫區。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術柔性電阻微加熱器的電極工作溫度受限，加熱器不能在各溫區下持續提供熱量等問題，本發明的目的在于提供了一種柔性好、能穩定產生熱量、使用壽命長且制作方便的基于復合液態金屬電極的微加熱器。

(二)技術方案

實現本發明上述目的的技術方案為：

一種基于液態金屬的柔性電阻微加熱器，包括外部柔性基材殼體、液態金屬電阻以及引線，

所述外部柔性基材殼體將液態金屬電阻完全或部分包裹，殼體內設置有液態金屬電阻流道和/或空氣流道，殼體外表面為加熱區域；

所述液態金屬電阻由單種液態金屬或復合液態金屬構成，所述復合液態金屬由兩種以上的金屬組成，其中有至少一種在常溫下保持液態，所述金屬為單質金屬或合金；所述導線連接于所述液態金屬電阻。

其中，所述外部柔性基材的材質為聚二甲基硅氧烷、1,1,2,2-四苯乙烯，聚氨酯甲基丙烯酸酯中的一種或多種。

其中，所述液態金屬電阻流道的高度和寬度互相獨立地為5～100μm。

流道可做成圓柱或棱柱形，圓柱形的截面直徑為5μm到500μm，菱柱形截面的高30～200微米，長5～500微米。整個加熱器流道的長度可以由1毫米做到厘米量級。

本發明的一種優選技術方案為，所述液態金屬電阻由單種液態金屬構成，所述單種液態金屬為鎵基合金或汞；所述殼體內設置有液態金屬電阻流道和空氣流道，液態金屬電阻填充在液態金屬電阻流道內。

進一步地，所述液態金屬電阻流道和空氣流道之間設置有多個微柱，相鄰的微柱之間間隙為5～30μm。

或者，所述液態金屬電阻流道和空氣流道之間貫通，在注入所述單種液態金屬時，通過設置可溶擋膜，使所述單種液態金屬保留在液態金屬電阻流道的區域內。

其中，所述可溶擋膜為聚合物或多糖制成，注入所述單種液態金屬之后，通過溶解去除所述可溶擋膜。所述聚合物可以是PDMS，所述多糖可以是淀粉。