液态金属液滴在交流电场下的泵送效应

通过上一节的讲解，可以了解到，在较高频率的电场作用下，液态金属表面将会出现强烈的表面流动，而这种表面流动可以带动周围流体运动。通过特定的流道和电极布置，笔者实验室发现，浸没在电解质溶液中的液态金属在交流电场作用下可以对周围流体进行泵送或混合。

图7.22　交流电场下液态金属的泵送与混合效应［13］(www.xing528.com)

a.环形槽道内液态金属的泵送效应；b.交流电场下液态金属液滴对溶液的混合作用。

图7.22a展示了环形槽道内液态金属的泵送效应［13］。为了便于观察，我们向槽道内注入墨水以示意其中的流动情况，可以清楚看到，槽道内的流体沿顺时针方向流动。初步计算表明，其流量约为17 mL/min，而其消耗的电功率仅约33 mW。类似地，图7.22b展示了交流电场下液态金属液滴对溶液的混合作用，同样展现出很好的效果。利用这一特点，可以将其应用于微小器件中流体的泵送或混合，它具有结构简单、控制方便、功耗低等优势。

值得一提的是，利用液态金属在电场作用下的表面运动来泵送流体，前人已在此方面开展过一定的研究。主要包括Sheng等［14］、Yun等［15］以及Tang等［16］的工作。不同的是，Yun等利用的是液态金属的整体往复运动，这就导致系统结构复杂，功耗大；Tang等则是在间断性直流电场下进行研究。这里的液态金属泵通过特定的流道和电极布置实现了交流电场下的泵送效应［13］，能很好地抑制电极对电解质溶液的水解，这在实际应用中是非常重要的。