【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及微型泵领域以及使用和制造微型泵的方法，微型泵旨在提供气流、气体稀薄化、气体压缩并保持特定压力或压力差。
技术介绍
1、对于各种各样的应用来说，需要对气流进行动态控制。这包括气流是直接机制的应用(如在推进系统、气体分析仪和质量流量控制器中)，以及气流是间接机制的应用(如在气动驱动系统中，例如微型泵和芯片实验室)。
2、大尺度气流的动态控制是一个既定领域，其主要技术是旋转叶片泵、螺杆泵、涡旋泵、涡轮风扇泵、涡轮分子泵、扩散泵和低温泵。这些泵或者直接用于推进、真空和hvac系统的情况，或者间接用于气体在单独的容积中被压缩或稀薄化然后用阀引入的情况，例如在气动工具、气动致动器、微流体、纳米流体和质量流量控制器中。
3、在从立方纳米到立方毫米的容积中的范围为从每分钟立方纳米到立方厘米的小尺度气流的动态控制是医学、制药和微推进领域(例如，电子控制的给药贴片、芯片实验室和微型无人机)所需要的相对较新的技术。它要求能够实现气流的动态控制的各种系统小型化，并且要求功率低、精度高、占地面积小、价格低。在过去的20年中，通过在效率和适用性方面有很大差异的各种构思和专利技术，已经部分地解决了这些挑战。这些专利技术中的大多数可以被归为以下四类，e.philip muntz和stephen e.vargo在2002年由crc出版社出版的《微机电系统手册》(the mems handbook)中的“微尺度气泵”一章中给出了详细示例，https://worldcat.org/title/925742962。
4、第
5、第二类微尺度气泵是动力泵，例如蒸汽喷射泵、扩散泵、分子拖曳泵、再生拖曳泵或涡轮分子泵。与它们的较大类似物涡轮分子泵类似地，这些泵通过与快速移动的固体表面的反复碰撞来驱动气体分子。快速旋转的转子将气体分子从泵的入口推向排气管，从而产生压力差，这种泵能够产生至少一个数量级的压力差，并且泵工作面积的每平方厘米的性能可以超过100ml/min。旋转泵很难做得非常小，这不仅是因为需要使用精密的微加工，还因为它们的性能大致随着半径的立方下降。小型化旋转泵的一个示例是由honeywellcorporation开发的，其由约2000个叶片组成，所述叶片被挤压到直径为25mm、厚2.5mm的板中。wei yang和ruofu xiao在2014年由《流体工程杂志》(journal of fluidsengineering)出版的“采用组合优化策略对基于逆向设计的泵涡轮叶轮进行的多目标优化设计”(“multi-objective optimization design of a pump–turbine impeller basedon an inverse design using a combination optimization strategy”)一文中更详细地描述了它。https://doi.org/10.1115/1.4025454
6、第三类微尺度气泵是捕获泵，例如低温泵、吸气泵、溅射离子泵、弹道离子泵和其它离子泵。这些泵通过以下方式进行操作：电离气体分子，然后使用电场使离子朝向它们将被俘获在其中的表面加速，从而从被抽空的容积中移除离子。这种微型泵仍然处于其早期开发阶段。示例包括d.jang的“基于碳纳米管的场电离真空”(“carbon nanotube-basedfield ionization vacuum”)，麻省理工学院工程硕士论文，2012年，http://hdl.handle.net/1721.1/77022；v.jayanty的“使用双栅极隔离竖直排列的碳纳米管阵列的微型电子冲击电离泵”(“miniaturized electron-impact-ionization pumps usingdouble-gated isolated vertically aligned carbon nanotube arrays”)，麻省理工学院硕士论文，2012年，http://hdl.handle.net/1721.1/75659。
7、第四类微尺度气泵是不包含移动部件和移动辅助流体或气体种类的热扩散泵。该机制也被称为热流逸、分子流逸和热蠕动。最初，该现象与通过小孔和长通道进行的气体渗出有关，并且在mcgraw hill出版社于1938年出版的kinetic theory of gases中被e.h.kennard描述为通过多孔材料(该多孔材料的孔径小于气体平均自由程)连接的两个腔室之间的气体运动,https://worldcat.org/en/title/537197。最近，人们有时从热扩散的角度来理解流逸，即，气体上存在热力仅是由温差引起的，在该气体中不存在任何压力差。第二种机制，热蠕动(首先由物理学家james clerk maxwell进行了理论解释，最初由物理学家osborne reynolds称为热流逸)是由沿着壁的温度梯度引起的气体运动的现象，其中气体在从冷到热的方向上蠕动。
8、流逸和热蠕动现象的发现导致了克努森压缩机(knudsen compressor)的理论发展和实际实施，克努森压缩机是一百多年前由martin knudsen设计的装置，并描述于1910年发表于“annalen der physick”中的“eine revision der gleichgewichtsbedingungder gase the rmische ”一文中，https://doi.org/10.1002/andp.19093360110。martin knudsen研究了被不同地加热和冷却的毛细管，以产生分级压缩机，很久以后，g.pham-van-diep、p.keeley、e.p.muntz、d.p.weaver在1995年牛津大学出版社出版的“rarefied gas dynamics”一书中的"a micromechanical knudsencompressor”一文中使其适应于微尺度，https://www.worldcat.org/title/60281623。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在气体中产生陡峭的温度梯度的设备，所述设备包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述陡峭的温度梯度大于每平均自由程100mK。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一热电材料和所述第三热电材料是p型，所述第二热电材料是n型。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一热电材料和所述第三热电材料是n型，所述第二热电材料是p型。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一热电材料和所述第三热电材料是相同类型的，并且所述第二热电材料由薄于25nm的电导体代替。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一热电材料和/或第三热电材料是电和热导体。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二热电材料仅连接到所述第一热电材料和所述第二热电材料以及热绝缘体。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一热电材料与所述第二热电材料和/或所述第二热电材料与所述第三热电材料通过电导体连接。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，与所述热电材料的接触重叠以减小连接的接触电阻。p>
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一热电材料和/或第三热电材料是电导体并且连接到共享的散热器。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述散热器是所述电导体。
12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述热电材料具有涂层。
13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述陡峭的温度梯度用于使用热扩散在所述温度梯度的方向上泵送气体。
14.根据权利要求12所述的设备，其中，所述第二热电材料在两个分开的气体容积之间形成孔。
15.根据权利要求12所述的设备，进一步包括多个根据权利要求1所述的设备，所述多个设备以预定布置并联和/或串联地流体连接，以产生期望的流量或压缩比。
16.一种在气体中隔离陡峭的温度梯度的方法，包括：
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所提供的电流是双向的，从而改变所述温度梯度的方向。
18.根据权利要求15所述的方法，其中,所提供的电流是连续的。
19.根据权利要求15所述的方法，其中,所提供的电流是脉冲的。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于在气体中产生陡峭的温度梯度的设备，所述设备包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述陡峭的温度梯度大于每平均自由程100mk。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一热电材料和所述第三热电材料是p型，所述第二热电材料是n型。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一热电材料和所述第三热电材料是n型，所述第二热电材料是p型。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一热电材料和所述第三热电材料是相同类型的，并且所述第二热电材料由薄于25nm的电导体代替。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一热电材料和/或第三热电材料是电和热导体。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二热电材料仅连接到所述第一热电材料和所述第二热电材料以及热绝缘体。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一热电材料与所述第二热电材料和/或所述第二热电材料与所述第三热电材料通过电导体连接。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，与所述热电材料的接触重叠以减小连接的...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·F·吉美施恩，E·莫斯克外斯，P·A·加布兹，
申请(专利权)人：托拉米克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。