[发明专利]基于磁致伸缩材料的紧凑型孔径可控流体筛选方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于磁致伸缩材料的紧凑型孔径可控流体筛选方法及其装置，其中方法包括以下步骤：s1:利用磁致伸缩材料制作分选筛；s2:将所述分选筛内嵌于电磁铁位于线圈内部的高导磁芯内，并利用所述电磁铁对所述分选筛施加设定方向设定强度的磁场，使磁致伸缩材料发生伸缩以调节所述分选筛的筛孔的大小；s3:使待筛选流体流经所述筛孔；其中，筛选装置包括分选筛和磁场产生装置；所述分选筛的筛孔的至少一侧孔壁为磁致伸缩材料制作；所述磁场产生装置包括用于对所述分选筛施加可控磁场使磁致伸缩材料发生伸缩以调节所述分选筛的筛孔的大小的电磁铁；本发明能够实现筛孔大小在纳米～微米尺度间的可控；并且能够大大提高筛孔尺寸的调节范围。

技术领域

本发明涉及流体筛选领域，具体是一种基于磁致伸缩材料的紧凑型孔径可控流体筛选方法及装置。

背景技术

工农业生产和生活中，常常需要对包含有不同粒径物质的流体混合物进行筛选，以提取或去除其中特定的成分。如大气污染物中的PM2.5(直径≤2.5μm)细颗粒物对空气质量和能见度等有重要的影响，与较粗的大气颗粒物相比，细颗粒物粒径小，富含大量的有毒、有害物质，对人体健康影响更大，因此常常需要对室内空间的PM2.5细颗粒物进行过滤净化。同样，工农业生产中往往也需要对不同粒径混合物液体进行过滤净化。但是，传统的物理净化方法一般是针对特定粒径对象设置相应过滤孔径，通过逐级净化方法实现最终的筛选。现有的筛选装置，其筛孔的孔径的大小固定，因此对于尺度在纳米～微米间的筛分物，无法根据其大小适应性地调整筛孔的大小。

磁致伸缩材料具有磁致伸缩效应，即其长度能随着所处磁场强度的变化而伸缩。其中，一些超磁致伸缩材料，如Tb-Dy-Fe系合金能实现1500～2000ppm(百万分之一)的磁致应变，可实现0.5nm至100μm的伸缩位移范围，且能产生很大的推力。

另一方面，现有技术中通常采用电磁铁对磁致伸缩材料施加磁场以驱动其进行伸缩。而现有的电磁铁难以提供足够的驱动磁场强度，导致磁致伸缩材料实现伸缩的范围较小。

因此，可以利用磁致伸缩材料在纳米至微米间的磁致伸缩应变的特性，发明一种结构紧凑、并且能够实现筛孔大小在纳米～微米尺度间的可控的一种基于磁致伸缩材料的紧凑型孔径可控流体筛选方法和装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种结构紧凑、并且能够实现筛孔大小在纳米～微米尺度间的可控的一种基于磁致伸缩材料的紧凑型孔径可控流体筛选方法和装置。

本发明的基于磁致伸缩材料的紧凑型孔径可控流体筛选方法，包括以下步骤s1:利用磁致伸缩材料制作分选筛；s2:将所述分选筛内嵌于电磁铁位于线圈内部的高导磁芯内，并利用所述电磁铁对所述分选筛施加设定方向设定强度的磁场，使磁致伸缩材料发生伸缩以调节所述分选筛的筛孔的大小；s3:使待筛选流体流经所述筛孔；

本发明的基于磁致伸缩材料的紧凑型孔径可控流体筛选方法，还包括步骤s4:利用清洁流体反向流过所述筛孔，以去除堵塞于所述筛孔的颗粒物；s5:重复交替实施所述步骤s3和s4，直至所有待筛选流体完成筛选；

进一步，控制待筛选流体多次流经所述筛孔，并逐次减小所述筛孔的孔径；

进一步，对所述磁致伸缩材料施加垂直于磁场方向的预压力，以增大所述磁致伸缩材料在磁场方向上的可控磁致应变；

本发明还公开了一种基于磁致伸缩材料的紧凑型孔径可控流体筛选装置，包括分选筛和磁场产生装置；所述分选筛的筛孔的至少一侧孔壁为磁致伸缩材料制作；所述磁场产生装置包括用于对所述分选筛施加可控磁场使磁致伸缩材料发生伸缩以调节所述分选筛的筛孔的大小的电磁铁；所述分选筛内嵌于电磁铁位于线圈内部的磁芯内；

进一步，所述分选筛包括非导磁刚性支座；所述非导磁刚性支座设有若干流体通道；所述流体通道内壁设有磁致伸缩材料制作的磁致伸缩体，从而构成可控筛孔；所述非导磁刚性支座沿垂直于磁场的方向对所述磁致伸缩体施加预压力；