[發明專利]液態金屬線圈的制造裝置及制造方法

有效

• 申請號: 202111147900.5
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN114054723B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 張馳舟;周一帆;張延文;韓煜
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;B22D46/00;H01F41/04
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 曹婷

本發明公開了一種液態金屬線圈的制造裝置及制造方法，涉及液態金屬線圈制造技術領域，解決了液態金屬線圈制造裝置的溫度場內溫度變化較小的技術問題，其技術方案要點是通過溫控模塊陣列和電阻抗監控模塊陣列，可對液態金屬線圈所在空間的溫度場進行控制，進而滿足具有精密、微小的尺寸結構與復雜的內外形貌特征的液態金屬線圈凝固所需的苛刻溫度條件，以確保液態金屬線圈各部分凝固曲線保持在合適且接近的水平，解決了目前液態金屬線圈凝固系統易在凝固時出現凹陷、裂紋、斷裂及膨脹致流道破壞等情況的問題，對制造更小尺度、更高精密度的液態金屬線圈提供了有效幫助。

技術領域

本申請涉及液態金屬線圈制造技術領域，尤其涉及一種液態金屬線圈的制造裝置及制造方法。

背景技術

以鎵為代表的液態金屬具有熔點低、沸點高的特點，其在29.8℃-2403℃溫度范圍內均處于液態，分子結構特征穩定，因此宏觀的電學特征也更加的穩定，更加適用于高溫傳感器的制造。

高精度、多功能的傳感器往往要求液態金屬線圈具有精密、微小的尺寸結構與復雜的內外形貌特征。現有液態金屬線圈制造依賴于液態金屬的凝固，其提供的溫度場較為簡單，溫度場內溫度變化較小。而小尺度、高精密的液態金屬線圈由于流道狹小、復雜，在這種溫度場下凝固時易出現凹陷、裂紋、斷裂及膨脹致流道破壞等情況，形成殘次線圈，造成資源及時間上的浪費。

發明內容

本申請提供了一種液態金屬線圈的制造裝置及制造方法，其技術目的是實現制造裝置內空間溫度場內不同區域的溫度差異，確保液態金屬流道各部分凝固速度保持一致，實現對液態金屬流道整體凝固速度的控制。

本申請在溫控模塊陣列、電阻抗監控模塊陣列、輔助控制系統進行了新的設計，以期望通過對液態金屬線圈所處空間溫度場實現精準控溫來制作高品質液態金屬線圈。本申請建立了一種溫控模塊陣列，可提供高分辨率、可調控的精準控溫平臺，旨在解決現有液態金屬線圈存在特殊需求而設計的復雜結構，使其內部不同位置的液態金屬凝固速度存在差異，而目前液態金屬線圈凝固系統控溫條件單一，不能實現空間溫度場內不同區域的溫度差異，無法確保液態金屬流道各部分凝固速度保持一致、實現對液態金屬流道整體凝固速度的控制的問題，本申請旨在提供一種穩定可行的高品質液態金屬線圈的制造裝置。

本申請的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種液態金屬線圈的制造裝置，包括絕熱層，所述絕熱層內部設有溫控模塊陣列，所述溫控模塊陣列連接有輔助控制系統；

所述溫控模塊陣列包括自上而下設置的導熱層、測溫層、溫控層和散熱層，所述測溫層、所述溫控層和所述導熱層均由M行N列的二維陣列構成，所述測溫層陣列中的每個單元都包括測溫元件，所述溫控層陣列中的每個單元都包括溫控單元；

所述導熱層上設有線圈模具，所述線圈模具的兩端通過微流道夾具與所述導熱層連接，所述線圈模具上設有進出口流道，所述進出口流道處設有泵；

所述線圈模具內設有線圈流道，所述線圈流道的各節點處設有電極對，所述電極對構成電阻抗監控模塊陣列；

所述輔助控制系統包括電源、控制器、第一多路復用器、第二多路復用器、第三多路復用器、第一導線、第二導線和第三導線，所述電源與所述控制器連接，所述控制器與所述第一多路復用器、所述第二多路復用器和所述第三多路復用器都連接；所述第一多路復用器通過所述第一導線與所述測溫層連接，所述第二多路復用器通過所述第二導線與所述溫控層連接，所述第三多路復用器通過所述第三導線與所述電阻抗監控模塊陣列的電極對連接。

本申請的有益效果在于：本申請通過溫控模塊陣列和電阻抗監控模塊陣列，可對液態金屬線圈所在空間的溫度場進行控制，進而滿足具有精密、微小的尺寸結構與復雜的內外形貌特征的液態金屬線圈凝固所需的苛刻溫度條件，以確保液態金屬線圈各部分凝固曲線保持在合適且接近的水平，解決了目前液態金屬線圈凝固系統易在凝固時出現凹陷、裂紋、斷裂及膨脹致流道破壞等情況的問題，對制造更小尺度、更高精密度的液態金屬線圈提供了有效幫助。