實(shí)驗(yàn)名稱:電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的液態(tài)金屬均勻液滴生成實(shí)驗(yàn)
研究方向:流體力學(xué)、液態(tài)金屬、電場(chǎng)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>液態(tài)金屬因其兼具流動(dòng)性和導(dǎo)電性的獨(dú)特特性而在電子和材料科學(xué)領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的液態(tài)金屬液滴發(fā)生器通常依賴于壓電致動(dòng)器來對(duì)射流施加機(jī)械擾動(dòng),從而控制液滴的形成。在本研究中,提出了一種新方法,通過向射流施加周期性靜電擾動(dòng),來生成均勻可控的液態(tài)金屬微滴流。通過調(diào)節(jié)噴嘴直徑、流量以及施加電壓的頻率,可以有效地調(diào)整液滴的大小和間距。此外,在不同條件下的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果與理論預(yù)測(cè)之間的對(duì)比表明,瑞利-普拉托不穩(wěn)定性理論能夠準(zhǔn)確描述電場(chǎng)激發(fā)下的擾動(dòng)生長和液滴形成過程。本研究為可控生成鎵基液態(tài)金屬液滴奠定了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
測(cè)試設(shè)備:
1、液態(tài)金屬供給系統(tǒng):注射泵、25mL玻璃注射器、管道、過濾器、陶瓷噴嘴
2、電場(chǎng)控制系統(tǒng):函數(shù)發(fā)生器、高壓放大器(AigtekATA-7015、ATA-2161)、銅環(huán)電極、高壓探頭
3、真空系統(tǒng):機(jī)械泵、分子泵、真空室
4、觀測(cè)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):LED光源、高速相機(jī)、電腦、數(shù)據(jù)采集器
5、數(shù)據(jù)分析工具:基于POD的圖像處理系統(tǒng)、傅里葉變換分析工具

圖1電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的液態(tài)金屬均勻液滴生成實(shí)驗(yàn)示意圖
實(shí)驗(yàn)過程:實(shí)驗(yàn)選用鎵銦錫合金為液態(tài)金屬,組裝含供給、電場(chǎng)控制、真空及觀測(cè)系統(tǒng)的裝置并密封真空室,抽真空至≤8×10?3Pa后,通過注射泵使液態(tài)金屬經(jīng)噴嘴形成自然射流,再將函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)高壓放大器放大后施加到銅環(huán)電極,用高速相機(jī)拍攝射流破裂過程,最后對(duì)采集的圖像進(jìn)行POD分析、傅里葉變換等處理。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:無電場(chǎng)時(shí)液態(tài)金屬射流破裂無主導(dǎo)頻率,液滴尺寸不均;施加電場(chǎng)后,射流破裂出現(xiàn)與電場(chǎng)頻率一致的主導(dǎo)頻率,液滴均勻性提升,且液滴尺寸和間距隨電場(chǎng)頻率增加而減小,電壓振幅可擴(kuò)展控制頻率范圍,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與Rayleigh-Plateau不穩(wěn)定性理論預(yù)測(cè)吻合良好,但電場(chǎng)控制頻率范圍有限,受自然噪聲擾動(dòng)影響。
產(chǎn)品推薦:ATA-7015

圖:ATA-7015高壓放大器指標(biāo)參數(shù)
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審核編輯 黃宇
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高壓放大器
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