【摘要】：可重構(gòu)技術(shù)對(duì)于未來無線傳感和通信發(fā)展至關(guān)重要。目前的可重構(gòu)技術(shù)只能實(shí)現(xiàn)有限數(shù)量的重新配置狀態(tài),并且受到固有的限制。鎵基液態(tài)金屬,因其室溫下良好的流動(dòng)性和導(dǎo)電性和安全無毒的特征,受到可重構(gòu)電子器件領(lǐng)域的關(guān)注。在現(xiàn)有的應(yīng)用中,多采用氣動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬,需要一個(gè)龐大的微型泵。因此,本文采用了僅適用電勢(shì)即能驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬的方法,并將這種方法應(yīng)用于天線中進(jìn)行驗(yàn)證。本文以Ga_(68.5)In_(21.5)Sn_(10)為研究對(duì)象,系統(tǒng)地研究了液態(tài)金屬的連續(xù)電潤(rùn)濕和電化學(xué)控制毛細(xì)現(xiàn)象,通過控制變量法,研究了電壓對(duì)液態(tài)金屬連續(xù)電潤(rùn)濕變形的影響,并研究了電壓大小、電解質(zhì)濃度、通道寬度、電極間距、液滴質(zhì)量對(duì)電化學(xué)控制液滴的變形行為。更為細(xì)致地闡釋了兩種電驅(qū)動(dòng)的機(jī)理。并利用電化學(xué)控制毛細(xì)現(xiàn)象這種方法,設(shè)計(jì)了液態(tài)金屬可重構(gòu)對(duì)稱振子天線,研究了天線的輻射性能。用高速攝像機(jī)采集、Image J軟件分析無通道內(nèi)液滴變形時(shí)的面積變化,得出液態(tài)金屬在無約束通道中可通過去除(或沉積)氧化膜使得面積變小(或變大)。用高分辨率相機(jī)采集其他實(shí)驗(yàn)的視頻和圖像,通過分析液滴的運(yùn)動(dòng)速度,位移等運(yùn)動(dòng)參量的變化情況,可得連續(xù)電潤(rùn)濕下,液滴運(yùn)動(dòng)速率與電壓在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān),液滴主要發(fā)生位移變化,但是自身長(zhǎng)度變化不大。液滴位于通道一側(cè)儲(chǔ)液槽進(jìn)行電化學(xué)控制時(shí),直流偏置電壓可誘導(dǎo)液滴進(jìn)入連接的微尺度通道,進(jìn)而形成長(zhǎng)度變化。液滴變形速度與電壓大小、電解質(zhì)濃度大小成正比。在大尺度范圍內(nèi),液滴變形速度與通道寬度成反比,通道寬度≤1mm時(shí),呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)�？傮w來看,液滴變形速度與電極間距、液滴質(zhì)量成反比,但是質(zhì)量為0.75g的液滴變形速度最慢。最終確定在液滴質(zhì)量0.75g、電壓7V、電解質(zhì)濃度1mol/L、1mm寬通道內(nèi)設(shè)計(jì)天線較為合適,而電極間距需要根據(jù)設(shè)計(jì)頻率選擇。針對(duì)連續(xù)電潤(rùn)濕和電化學(xué)控制毛細(xì)現(xiàn)象兩種驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬的方式的特點(diǎn),分析了其在天線領(lǐng)域應(yīng)用的可行性及適用范圍。將液態(tài)金屬的單通道毛細(xì)調(diào)節(jié)發(fā)展為雙方向控制,能夠在兩個(gè)相反的方向獨(dú)立調(diào)節(jié)液體金屬表面張力,實(shí)現(xiàn)了天線長(zhǎng)度的協(xié)同變化。利用這部分電驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)為一款對(duì)稱振子天線系統(tǒng)。利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試了天線的頻率性能,得到電驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬天線在設(shè)定的幾個(gè)不同長(zhǎng)度時(shí)的工作頻率、帶寬、相對(duì)帶寬、諧振頻率等各項(xiàng)參數(shù),發(fā)現(xiàn)工作頻率與天線長(zhǎng)度呈反比關(guān)系。分析出了共振頻率與天線長(zhǎng)度的具體關(guān)系式。帶寬在1%~25%之間,符合設(shè)計(jì)要求。實(shí)現(xiàn)了1.60~2.51GHz的頻率可重構(gòu)。這種液態(tài)金屬的多方位控制創(chuàng)造了更加靈活的結(jié)構(gòu)拓?fù)?對(duì)之后具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)器件設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。本文最后對(duì)電驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬天線的發(fā)展前景和局限性進(jìn)行了展望。
【圖文】：

目前被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域[8]，如圖1-1 所示散熱[5]、生物醫(yī)療[9]、柔性電子[10]、3D 打印[11]等。這主要得益于其獨(dú)特的性質(zhì)：①熔點(diǎn)通常很低，并且存在一定的過冷度[12]，常溫下保持液體狀態(tài)；②電導(dǎo)率較高，雖然比銅的電導(dǎo)率低一個(gè)數(shù)量級(jí)，但是遠(yuǎn)高于其他能夠?qū)щ姷囊后w等，因此適合用作電子領(lǐng)域；③作為一種金屬，，粘度較低，僅

EGaIn氧化膜的俄歇光譜
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TG111.4;TN820

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本文編號(hào)：2599678