
技术摘要:
本发明提供一种热电材料悬浮方法及其应用,涉及悬浮技术领域。本发明的悬浮方法包含以下步骤:在热电材料上建立温差,热电材料喷射物质,热电材料悬浮。该悬浮方法利用热电材料的泽贝克效应,热电材料的高温面和低温面带上异种电荷,热电材料的高温面喷射出和高温面同 全部
背景技术:
悬浮技术可大致分为五类:磁悬浮、静电悬浮、光悬浮、声悬浮和气动悬浮。 磁悬浮是利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术,适用于磁体和超导体材料。 静电悬浮技术,其本质是让物体受到库仑力的作用从而抵消重力实现悬浮。静电 悬浮需要结合电、光、热等多种外部条件使物体始终带静电荷。 光悬浮利用的是光压的作用,当光照射到物体上时会对物体表面产生一定的压 力,但此压力极小,因此一般的感光并不足以使被照射物产生反应。光悬浮力一般处于纳牛 顿数量级,基本只有在被悬浮物尺寸在微米级时才可能实现。 声悬浮包含两种方式,超声近场悬浮和超声驻波悬浮。超声近场悬浮是一种悬浮 距离非常近的悬浮技术,悬浮距离通常只有微米级,是由高强度的超声波作用于平板物体 从而使其悬浮起来的技术。而超声驻波悬浮是通过超声波发射端与反射端(或是另一个发 射端)存在一定的距离(称谐振腔距离),发射波与反射波(或另一个声波)不断叠加最终形 成驻波,在驻波节点处物体受到的声波力克服重力作用最终达到悬浮的效果。声悬浮不可 用于真空环境。 气动悬浮技术是指由于气体的流动性,物体上下表面的空气存在压力差,物体受 到的非接触作用力平衡了其自身的重力,实现了物体的悬浮。气动悬浮需要持续输入高压 气体,噪声大,难以实现精确的定位控制。 以上悬浮技术均有各自的局限性。
技术实现要素:
本发明提出一种新的悬浮技术,其基于热电材料的泽贝克效应。先通过技术手段 使热电材料产生内部温差,由于泽贝克效应感应出温差电动势,热电材料高温端和低温端 带上异种电荷;高温端挥发出带电物质,且其与高温端带同种电荷,互相排斥,形成物质喷 射,使得热电材料悬浮。本发明采用的方案如下。 本发明提供一种热电材料悬浮方法,包含以下步骤:在热电材料上建立温差,热电 材料喷射物质,热电材料悬浮。 优选地,所述热电材料包括半导体材料或合金。 优选地,所述热电材料选自Zn4Sb3、Bi2Te3、In4Se3、SiGe、PbTe、Cu2Se和SnSe中的一 种或几种。需要说明的是,本发明所保护的热电材料不限于上述几种物质,任意的热电材 料,使用本发明的技术方案而发生悬浮的方法均在本发明的保护范围内。 优选地,所述在热电材料上建立温差是指让热电材料上下表面产生温度差异,包 括: 让热电材料一面降温; 3 CN 111554794 A 说 明 书 2/4 页 或者对热电材料一面加热升温; 或者同时对热电材料一面降温,一面加热升温。 优选地,所述让热电材料一面降温,降温方法采用接触式散热或者非接触式散热; 所述接触式散热包括液冷、风冷、热管散热;所述非接触式散热包括红外辐射冷却。 优选地,所述对热电材料一面加热升温,采用的加热方式包括接触加热和非接触 加热;所述接触加热包括热传导和热对流加热;所述非接触加热包括红外加热。 优选地,所述热电材料喷射物质是指热电材料在上下表面温差的作用下,由于泽 贝克效应在上下表面感应出温差电动势,热电材料高温面和低温面带上异种电荷;热电材 料高温面挥发出带电物质,且其与高温面带同种电荷,互相排斥,形成物质喷射。 优选地,所述喷射物质包括电子、离子、原子、分子和纳米微粒中的一种或几种。 优选地,所述在热电材料上建立温差,热电材料至少有一面温度高于100℃。 如上所述的热电材料悬浮方法,应用于飞行器推进和镀膜。 本发明的有益效果是:提出一种新的悬浮方法,该悬浮方法利用热电材料的泽贝 克效应,先让热电材料表面产生区域温差,高温区域和低温区域带上异种电荷,热电材料表 面的高温区域喷射出和高温区域同电性的带电微粒,同性电荷相斥,排斥力使得热电材料 悬浮。同时,热电材料表面的高温区域还能喷射出不带电的微粒,产生反冲力以提供热电材 料悬浮的次要动力。本发明的悬浮方法条件简单、环境友好,可应用于飞行器推进,所用的 热电材料来源广,包括金属和半导体,其喷射出的微粒还能用于镀膜,应用前景广阔。 附图说明 为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对说明书中所需要使用的附图作简 单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通 技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1是实施例一提供的热电材料Zn4Sb3悬浮过程的示意图; 图2是实施例一提供的热电材料Zn4Sb3喷射Zn的扫描电镜图像; 图3是实施例二提供的热电材料Zn4Sb3喷射Zn应用于镀膜的示意图; 图4是实施例三提供的热电材料In4Se3悬浮过程的示意图; 图5是实施例四提供的热电材料In4Se3喷射In应用于镀膜的示意图。 附图标记:热电材料1、加热平台2、水滴3、沸腾的水滴4、水蒸气5、热电材料上表面 6、热电材料下表面7、正电荷8、负电荷9、表面电荷10、带负电荷的微粒11、散热器12、红外加 热器13、待镀膜表面14、薄膜15、带正电荷的微粒16。