申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2022-06-09

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN115103499B

主分类号：H05H1/34

分类号：H05H1/34

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2022.10.14#实质审查的生效;2022.09.23#公开

摘要：一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸装置及方法，包括高压脉冲电容、气隙开关、放电反应容器、金属导管电极、金属下底板电极、橡胶软管、推送器、低压电源和镓铟锡液态金属等。采用推送器施压的方式，通过橡胶软管将液态镓铟锡金属挤压出金属导管电极管口；利用镓铟锡液态金属自身的流动性，当低压电源作用于液态金属表面，能够产生电化学反应并削弱其自身表面强张力，使得镓铟锡液态金属克服Rayleigh‑Plateau不稳定性，最终在电极间延伸成丝并连接金属导管电极、金属下底板电极。通过气隙开关控制回路的通断，当回路导通时，高压脉冲电容储能流经金属丝使其汽化并形成放电等离子体通道，释放大量光能、热能和机械能等。本发明解决金属丝电爆炸需在电极间预置金属丝换丝机构，且重频运行实现困难的问题，具有装置简单、重复性高、成本低廉、环境友好等特点。

主权项：1.一种水下镓铟锡液态金属成丝放电爆炸装置，其特征在于，包括高压脉冲放电装置与电极成丝装置；所述的高压脉冲放电装置包括充电单元、放电单元、控制单元以及测量单元；所述的充电单元包括高压直流电源1、限流电阻2及高压脉冲电容3，高压直流电源1通过限流电阻2给高压脉冲电容3充电，三者串联在同一回路中；所述的放电单元由高压脉冲电容3、气隙开关4、传输电缆线5、放电反应容器6及高压接地线12串联而成，高压脉冲电容3经过传输电缆线5放电反应容器6与高压接地线12相连构成串联回路，高压脉冲电容3与放电反应容器6之间串入气隙开关4以控制回路的通断；所述的控制单元主要由两个部分组成，分别是用于控制高压直流电源1的调压器7和触发控制回路8；调压器7分别与高压直流电源1、交流电220V20相连，控制放电电压，触发控制回路8操纵气隙开关4的通断，为放电过程提供延时，以达单次放电电压峰值；所述的测量单元主要包括高压探头9、电流传感器10与分压器11，可以监测整个放电过程的电容电压、金属丝两端的电压和回路电流波形；所述的电极成丝装置包括低压控制回路与放电电极；所述的低压控制包括低压电源17，金属夹30、低压限流电阻31、高压继电器隔离开关A15和高压继电器隔离开关B21；所述低压电源17正极经过低压限流电阻31、高压继电器隔离开关A15、金属夹30与放电反应容器6中的金属导管电极22相连，正极接金属导管电极22；负极经过高压继电器隔离开关B21、金属夹30放电反应容器6中的金属下底板电极23相连，负极接金属下底板电极23；所述的放电电极包括金属导管电极22、金属下底板电极23、橡胶软管24、限流阀25、推送器26、控制器27、绝缘橡胶28和镓铟锡液态金属29，其中，推送器内装有镓铟锡液态金属；所述的金属导管电极22接高压脉冲电容3与低压电源正极17的正极，经过气隙开关4和高压继电器隔离开关A15、高压继电器隔离开关B21实现低压控制回路与高压脉冲放电模块的互相隔离；金属下底板电极23接高压脉冲电容3与低压电源正极17的负极，两电极通过传输电缆线5连接高压脉冲电容3；金属导管电极22外侧包裹绝缘橡胶28，并经橡胶软管24连通推送器26，将镓铟锡液态金属29能够推送至金属导管电极22管口成丝；橡胶软管24上附加用于控制镓铟锡液态金属流速的限流阀25；推送器26受到控制器27的控制，能以适当流速将推送器26中的镓铟锡液态金属29压出；所述金属导管电极22与下底板电极23之间通过电压源形成低压电场以及电化学反应；其中电化学反应会使金属导管电极内部镓铟锡液态金属失去电子发生氧化作用而形成氧化层，氧化层保证镓铟锡液态金属成丝后的稳定性。

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