[发明专利]基于极端浸润界面的磁流体可控支撑微型平台及制作方法

说明书

本发明公开了一种基于极端浸润界面的磁流体可控支撑微型平台及制作方法，可控支撑微型平台平台包含PTFE板、磁铁阵列、水基磁流体和支撑板；PTFE板的上表面为超疏水极端浸润界面，且PTFE板的上表面上均匀设有若干表面采用超亲水极端浸润界面的限位区域、形成亲疏水织构；水基磁流体滴加在亲疏水织构的表面；磁铁阵列包含若干设置在PTFE板下、和限位区域一一对应的磁铁组；磁铁组包含若干依次层叠的、形状和其对应限位区域相同的磁铁；支撑板设置在水基磁流体上。本发通过极端浸润边界将磁流体稳定的限制在设计区域，通过调控磁场强度形成不同高度、刚度的液球，实现了实现微型磁流体支撑技术。

技术领域

本发明涉及微机电系统领域，尤其涉及一种基于极端浸润界面的磁流体可控支撑微型平台及制作方法。

背景技术

近年来，随着微机电系统（MEMS）的高速发展，各类微传感器、微执行器、微机械结构被设计、制备并得到广泛应用。MEMS器件突出优点是可以在紧凑的结构尺寸内（毫米、微米级）实现指定功能。磁流体是一种新型功能材料，一般由直径为纳米量级（10纳米以下）的磁性固体颗粒、基载液以及表面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶体。相比于普通液体，磁流体既有液体的流动性，又具有固体磁性材料的磁性；在外磁场作用下，可以被吸附、固定在指定位置。它的独特性能在很多方面获得了应用。文献[1,2]报道了利用磁流体在外磁场磁化后产生的静磁力减少了摩擦副表面直接接触，显著提升了其摩擦学性能。专利[3]报道了一种磁流体支撑平台，但整体结构尺寸大，很难适用于微器件，且该支撑平台对磁流体的体积需求较大（长时间使用会引起纳米颗粒团聚，导致支撑失效），专利[3]报道了一种基于磁流体轴承的支撑结构，受限于磁铁尺寸和磁场强度，压力增大或装置倾斜后磁流体将会被挤出接触区域，导致支撑失效。如何将磁流体限制在指定区域提供支撑，同时在受压后又不会逃逸出接触区，是实现微型磁流体支撑技术的关键。

【参考文献】

[1] S.G.E. Lampaert, J.W. Spronck, R.A.J. van Ostayen, Load andstiffness of a planar ferrofluid pocket bearing, Proceedings of theInstitution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of EngineeringTribology, 2017, 232(1): 14-25.

[2] Z. Wang, Z. Hu, W. Huang, X. Wang, Elastic support of magneticfluids bearing, Journal of Physics D: Applied Physics, 2017, 50(43): 435004.

[3]胡正东，戴庆文，王壮，胡焰，黄巍，王晓雷，磁流体轴承支撑结构，公开号：CN110779865A。。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于极端浸润界面的磁流体可控支撑微型平台及制作方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于极端浸润界面的磁流体可控支撑微型平台，包含PTFE板、磁铁阵列、水基磁流体和支撑板；

所述PTFE板的上表面为超疏水极端浸润界面，且PTFE板的上表面上均匀设有若干表面采用超亲水极端浸润界面的限位区域、形成亲疏水织构，用于限制水基磁流体液滴在PTFE板上的位置；

所述水基磁流体滴加在亲疏水织构的表面，使得水基磁流体液滴限制在限位区域；

所述磁铁阵列包含若干设置在PTFE板下、和所述限位区域一一对应的磁铁组；所述磁铁组包含若干依次层叠的、形状和其对应限位区域相同的磁铁，用于产生磁场对其对应限位区域上的水基磁流体液滴进行吸附使其更加稳定并产生支撑力；