[发明专利]一种基于液态金属的磁控马达、制造方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及流体机械领域，具体涉及一种基于液态金属的磁控马达、制造方法及其应用。

背景技术

微小物体的运动在未来的工业、环境治理以及生物医学应用等领域有着极大的应用前景。现在主要研究的应用主要集中在药物递送、传感检测等方面，如有研究利用微小物体的自驱动运动进行捕获与分离肿瘤细胞，也有研究将微小物体的表面进行化学修饰，标记抗体，进行抗原检测，或者标记含有ATP与α-凝血酶的配体，使其具有选择性装载蛋白，然后运动至靶向位置进行释放。这些微小物体的运动使得其相应的应用不再完全限于空间某一位置，因而更具实际意义。

近年来，多种驱动微小物体的运动方式已被广泛研究，如采用电场、磁场、光、超声、温度梯度等方法进行驱动或控制运动。这些运动依靠外界供能，部分能量转化为动能，因而其运动具有很好的可控性，自损耗性相对较小，寿命得以延长。但是，这些微小物体的运动必须在外部能量供应器械存在的情况下才能实现，而这些能量供应器械的存在使得整个运动实现体系所需空间增大。再者，用外部能量供应的方式驱动微小物体的运动，会限制微小物体运动应用范围。如若想应用拓展到生物体上，所引入的电场强度不能过大，否则易诱发不安全因素，但不够强的电场又可能无法驱动微小物体的运动。再如，采用光来触发或实现微小的物体的运动，则需考虑若光无法直射或者沿程衰减的情景，进而也限制其应用范围。综合考虑，采用磁场或者超声等方式为微小物体的运动提供能量，是一种较为稳妥的方法，可得微小物体的运动具有更好的实用性。

除了上述靠外部能量供应来实现微小物体的驱动运动外，现在很多研究开始聚焦于微纳尺度下的人工合成马达(也有称之为微型发动机、微型机器、微型运输机等等)，此类马达可以自驱动运动，即不再需要外部的能量供应即可运动。现今研究出的各种自驱动马达，仍有许多方面需要加以改进，才能提升或扩展其应用价值。比如，许多的自驱动运动的可控性不高，多为随机运动，因而运动轨迹定向性不好，使得马达不能按需到达目标位置。此外，微纳尺度下的马达的运动速度虽相对于其自身体长而言足够快，但是，其实际相对于宏观环境而言却很小，多在微米量级。因而，在长距离的运输方面则会有耗时过长或寿命不足等问题。再者，马达的大小在微纳尺度下，则其携载能源物质的能力非常有限，进而其运动寿命很短，多为几秒钟到几分钟，这使得其能完成的使命都是简单而短暂的，而对于复杂度稍高的任务则无用武之地。

为解决上述微小物体的运动或自驱动运动所面临的各种问题，一方面考虑将物体尺寸增大，另一方面采用外加磁场进行控制是较为科学的办法。其中，增加物体的尺寸，可以增强其供能原料的携载能力，可以解决其寿命短以及绝对运动速度低等问题。而外磁场不仅可以驱动其运动，还可以采用外磁场控制自驱动运动的轨迹或起止，可以解决自驱动运动的可控性问题，而且磁场可在微小物体自驱动运动耗完能源材料后驱动其继续运动，最终完成任务。

因而，若能实现微小物体即可自驱动运动，又可通过外磁场来进行控制或驱动，则将拓展微小物体运动的范围，更具有实际意义。本发明则提出一种可行的磁控基于液态金属的马达的设计方法。并在此基础上设计一系列相关的实际应用，以增强其实际应用价值。此种小型磁控液态金属马达的相关技术从未见于文献和专利。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供基于液态金属的磁控马达、制造方法及其应用，使得马达的驱动运动在不依赖外界能量的供给的前提下，具有高度可控性，且马达的设计与控制简单易行，填补了自体供应能量驱动物体运动可控性的空白，具有极大的自主能动性以及可控性。

为达到这些目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于液态金属的磁控马达，包括液态金属2，电镀在液态金属2部分表面的镍层3。

所述液态金属2采用在室温条件下具有流动性的液态金属或合金材料，包括镓或镓铟或镓铟锡合金，通过不同的配比使其在室温下呈液体状态，便于取用，其用量根据需要从10μL～1000μL。

所述部分表面为液态金属2表面的1/5～1/2。