[發(fā)明專利]一種電熱驅(qū)動(dòng)微流體驅(qū)動(dòng)器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811218913.5
• 申請(qǐng)日: 2018-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN109667734A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳越;趙賀;田豐君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶觸闊科技有限公司
• 主分類號(hào): F03G7/06
• 分類號(hào): F03G7/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種電熱驅(qū)動(dòng)微流體驅(qū)動(dòng)器，包括：電熱活性層和結(jié)構(gòu)層，其特點(diǎn)在于所述電活性層由樹脂基質(zhì)、納米顆粒、高熱漲系數(shù)顆粒、低熱漲系數(shù)顆粒和導(dǎo)體顆粒通過增材制造一次成型，所述電活性層由外到內(nèi)一次為第一導(dǎo)電層、第一復(fù)合材料層、第二復(fù)合材料層、和第二導(dǎo)電層；所述結(jié)構(gòu)層由樹脂基質(zhì)直接構(gòu)成，所述述結(jié)構(gòu)層上與電熱活性層層合面一側(cè)布置有腔體通過擴(kuò)張口和收縮口與外部連通；由于整體結(jié)構(gòu)采用多材料增材制造技術(shù)一次成型，這種功能結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)與成型的方法有助于流體驅(qū)動(dòng)裝置的微小型化和集成化，可有力的推動(dòng)微小流體機(jī)械的發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微小精密機(jī)械中的微流體機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種電熱驅(qū)動(dòng)微流體驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)

微流體驅(qū)動(dòng)器廣泛應(yīng)用與檢測(cè)分析儀器、芯片實(shí)驗(yàn)室及燃料電池等微小機(jī)電系統(tǒng)中，是其中的核心動(dòng)力元件。隨著新型功能材料和成型方法的出現(xiàn)，利用二者的結(jié)合形成新型的驅(qū)動(dòng)器裝置已經(jīng)成為可能。目前利用納米復(fù)合材料形成具有良好功能特性，利用改性納米復(fù)合材料進(jìn)一步與功能粒子復(fù)合，可以形成具有特殊性能的功能結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，增材制造技術(shù)的進(jìn)步，使得多相材料增材制造、多材料增材制造方法也得到了廣泛的測(cè)試，在同一結(jié)構(gòu)中布置不同物質(zhì)以形成一體化制造的新型器件也已經(jīng)成為可能。

發(fā)明內(nèi)容

為了形成一種便于為小型化與結(jié)構(gòu)功能一體化制造的微小流體驅(qū)動(dòng)裝置，采用多種粒子改性復(fù)合材料，基于多材料增材制造裝置按需布置材料的技術(shù)方法，提出了一種電熱驅(qū)動(dòng)微流體驅(qū)動(dòng)器，由樹脂基質(zhì)、納米顆粒、高熱漲系數(shù)顆粒、低熱漲系數(shù)顆粒和導(dǎo)體顆粒等部分構(gòu)成，按照特定的結(jié)構(gòu)與分布方式一次成型無(wú)需裝配過程，可實(shí)現(xiàn)交流電直接驅(qū)動(dòng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種電熱驅(qū)動(dòng)微流體驅(qū)動(dòng)器，包括：電熱活性層和結(jié)構(gòu)層，其特點(diǎn)在于所述電活性層由樹脂基質(zhì)、納米顆粒、高熱漲系數(shù)顆粒、低熱漲系數(shù)顆粒和導(dǎo)體顆粒通過增材制造一次成型，所述樹脂基質(zhì)為耐熱性良好的有機(jī)材料，所述納米顆粒為高耐熱性且導(dǎo)熱與導(dǎo)電性良好的材料，采用納米材料改性后的復(fù)合材料不再是絕緣體；所述電活性層由外到內(nèi)依次為第一導(dǎo)電層、第一復(fù)合材料層、第二復(fù)合材料層、和第二導(dǎo)電層；所述第一復(fù)合材料層內(nèi)均勻分布有所述高熱漲系數(shù)顆粒；所述第二復(fù)合材料層內(nèi)均勻分布有所述低熱漲系數(shù)顆粒；所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層中均都勻分布有導(dǎo)體顆粒，使得兩導(dǎo)電層內(nèi)部電阻遠(yuǎn)低于第一復(fù)合材料層和第二復(fù)合材料層；所述結(jié)構(gòu)層由樹脂基質(zhì)直接構(gòu)成，所述結(jié)構(gòu)層上與電熱活性層層合面一側(cè)布置有腔體通過擴(kuò)張口和收縮口與外部連通，所述擴(kuò)張口的外側(cè)出口截面面積小于與所述腔體交接面面積，所述收縮口外側(cè)出口截面面積大于與所述腔體交接面面積。上述一體化結(jié)構(gòu)通過多組分增材制造技術(shù)一次成型，或多材料分次注塑成型制造。

工作時(shí)，在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間電壓，驅(qū)動(dòng)膜內(nèi)部的第一復(fù)合材料層和第二復(fù)合材料層作為電阻材料在電壓作用下發(fā)熱，此時(shí)，電熱驅(qū)動(dòng)膜的第一復(fù)合材料層發(fā)生大幅度的受熱膨脹，同時(shí)第二復(fù)合材料層幾乎不發(fā)生變形，兩層結(jié)構(gòu)應(yīng)變不同則發(fā)生彎曲變形，向第一復(fù)合材料層彎曲方向彎曲，腔體容積減小，內(nèi)部壓力增加，流體從所述擴(kuò)張口和收縮口流出，由于角度不同，所述擴(kuò)張口流出量小于所述收縮口處的流出量；在停止加熱時(shí)，溫度下降，發(fā)生與上述過程相反的變形，腔體容積增加，內(nèi)部壓力降低，流體從所述擴(kuò)張口和收縮口流入，擴(kuò)張口流入量大于收縮口的流入量，從而形成一個(gè)完整的工作循環(huán)，一個(gè)循環(huán)內(nèi)流體總體從所述擴(kuò)張口流入，從所述收縮口流出，形成了流體的定向輸送能力。

附圖說(shuō)明

圖1 是本發(fā)明一種電熱驅(qū)動(dòng)微流體驅(qū)動(dòng)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 是本發(fā)明一種電熱驅(qū)動(dòng)微流體驅(qū)動(dòng)器垂直過流方向的剖面示意圖。

圖3 是本發(fā)明一種電熱驅(qū)動(dòng)微流體驅(qū)動(dòng)器水平面剖面示意圖。

圖4 是本發(fā)明一種電熱驅(qū)動(dòng)微流體驅(qū)動(dòng)器中電活性層的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式