一种光热操控液态金属连接电路的方法

本发明涉及一种光热操控液态金属连接电路的方法，具体是利用激光辐照炭黑涂覆过的钽酸锂产生的非均匀电场与液态金属之间的相互作用，从而实现液态金属在二维平面内的移动，进一步将多个液态金属连接成导线并利用形成的导线连接电路。

背景技术：

1、钽酸锂基光热操控技术是一种将激光照射在炭黑涂覆过的钽酸锂表面产生非均匀电场从而对目标进行操控的一种技术，目前可实现对微流体或微颗粒的操控。近年来，液态金属由于其具有低毒性、高导电性等性质引起了广泛关注。但是，液态金属极易被空气氧化，形成一层超薄氧化层，降低液态金属的表面张力，使其处于无定形状态。所以近年来，对于液态金属的操控均是在强酸或者强碱环境中添加电极来实现的。本专利提出了一种光热操控液态金属连接电路的方法。首先，大块液态金属放入聚甲基丙烯酸甲酯和n，n-二甲基甲酰胺(dmf)中进行超声处理，得到微米级液态金属，再将分散好的液态金属放到处于绝缘油环境中的炭黑涂覆过的钽酸锂表面上，利用激光辐照实现微米级液态金属操控。其次，还可以利用激光操控液态金属进行装配以及对液态金属装配体进行操控。最后，将多个液态金属装配成导线，连接电路。这种操控技术对于未来光子学集成芯片的发展具有重要的作用。

2、2015年，wang m等人利用电化学作用在金属表面上减少或沉积氧化物来调整液态金属表面张力，因此在没有机械泵的情况下可以引导液态金属运动，但是这种方法只能实现液态金属的泵送，无法改变形成新的拓扑结构。

3、2017年，james wissman等人将液态金属置于电解质溶液中，在1-10v的中等电压下实现了液态金属的分离和聚结。其中，氧化作用下液态金属界面的表面张力急剧下降使液态金属之间接触和聚结成为可能。但是，液态金属的分离是由双电极电化学相互作用驱动的。

技术实现思路

1、目前己报道的液态金属的操控方法仍受到多方面的限制。例如：操控环境必须处于电解质溶液或者强酸、强碱溶液中；并且必须施加电极等等。针对以上问题，本发明提供了一种简便、稳定的对液态金属进行操控的方法。该方法利用激光辐照炭黑涂覆过的钽酸锂表面产生的非均匀电场控制液态金属在二维平面内的移动。

2、一种光热操控液态金属连接电路的方法，其特征在于，以炭黑涂覆过的钽酸锂为衬底，以绝缘油为环境媒介，将微米级或毫米级液态金属直接放置到衬底表面，利用激光辐照炭黑涂覆过的钽酸锂表面所产生的非均匀电场与液态金属之间的相互作用实现液态金属的操控。

3、根据权利要求1所述的一种光热操控液态金属连接电路的方法，其特征在于：将大块液态金属放入聚甲基丙烯酸甲酯和n，n-二甲基甲酰胺(dmf)中进行超声处理，得到微米级液态金属，再将分散好的液态金属放到处于绝缘油环境的炭黑涂覆过的钽酸锂表面上，利用激光辐照钽酸锂表面产生的非均匀电场可实现微米级液态金属操控。

4、根据权利要求1所述的一种光热操控液态金属连接电路的方法，其特征在于：通过移动某一液态金属向另一液态金属运动，两液态金属接触后即可自动装配。通过移动多个液态金属进行装配，形成导线。

5、与现有技术相比，本发明的优点在于：首先，以炭黑涂覆过的钽酸锂为衬底，利用激光辐照炭黑涂覆过的钽酸锂表面所产生的非均匀电场进行液态金属的操控，克服了传统操控方式必须利用电极的缺点。并且可对液态金属进行装配，多个液态金属装配形成导线，连接电路。

技术特征：

1.一种光热操控液态金属连接电路的方法，其特征在于，以炭黑涂覆过的钽酸锂为衬底，以绝缘油为环境媒介，将液态金属直接放置到炭黑涂覆过的钽酸锂表面，利用激光辐照炭黑涂覆过的钽酸锂表面所产生的非均匀电场与液态金属之间的相互作用实现液态金属的操控。

2.根据权利要求1所述的一种光热操控液态金属连接电路的方法，其特征在于：将大块液态金属放入聚甲基丙烯酸甲酯和n，n-二甲基甲酰胺(dmf)中进行超声处理，得到微米级液态金属，再将分散好的液态金属放到处于绝缘油环境的炭黑涂覆过的钽酸锂表面上，利用激光辐照钽酸锂表面产生的非均匀电场可实现微米级液态金属操控。

3.根据权利要求1所述的一种光热操控液态金属连接电路的方法，其特征在于：通过移动某一液态金属向另一液态金属运动，两液态金属接触后即可自动装配。通过移动多个液态金属进行装配，形成导线。

技术总结本发明公开了一种光热操控液态金属连接电路的方法。该方法是利用聚焦激光辐照炭黑涂覆过的钽酸锂表面，炭黑层吸收激光产生热量，进而利用钽酸锂的热释电效应产生非均匀电场，在此电场作用下实现了液态金属在二维平面上的运动。此外，还可将液态金属之间进行装配形成导线，进而利用同样的方法操控导线移动，达到连接电路的目的。该方法的研发对于未来光子学集成芯片的发展具有重要的作用。技术研发人员：阎文博,张立娜,王轩受保护的技术使用者：河北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15