【太平洋汽車網】汽車慣性開關作用是在發(fā)生撞車事故時切斷燃油泵的供油，減少汽車自燃發(fā)生的可能性，具有一定的安全保護性。

　　【摘要】：液態(tài)金屬在常溫下呈液態(tài)，具有良好的導電性、導熱性和流動性，已經逐步滲透到了多個技術領域。隨著MEMS技術不斷發(fā)展和先進制造技術的不斷完善，液態(tài)金屬在MEMS領域開始用作電開關的接觸材料，這種“液-固”接觸方式替代傳統(tǒng)的“固-固”接觸，解決了接觸點磨損、信號跳變、可靠性差等問題。將金屬液滴應用在微慣性開關中不僅可用作電接觸材料，還可用于敏感加速度信號，這種基于金屬液滴的微慣性開關具有接觸電阻小、無可動部件、可靠性高、過載電流大等特點。其工作原理是通過水銀液滴受慣性力作用在變截面微通道中的流動實現開關的閉合。當慣性力達到加速度閡值時，水銀液滴通過微閥門進入儲液槽，閉合信號電極。微流體慣性開關的微通道設計為變截面微通道，由變截面微通道形成的毛細管微閥門使得水銀液滴運動到微閥門時受到毛細管力作用，阻止水銀液滴通過微閥。只有水銀液滴受到的慣性力達到臨界狀態(tài)（加速度閾值）時，水銀液滴才會通過微閥門。因此，基于金屬液滴的微流體慣性開關具有較好的閡值特性。金屬液滴在變截面微通道內的動態(tài)特性與常規(guī)尺度通道和等截面微通道內時存在明顯不同，此時表面張力、沿程阻力、粘滯力、毛細管力都成為影響動態(tài)特性的主要因素，水銀液滴在變截面微通道中的動態(tài)特性反映到開關中就是微流體慣性開關的加速度閾值和響應時間，在本文中將開關加速度閾值和響應時間作為評價動態(tài)特性的主要指標。慣性力、變截面微通道結構參數、表面粗糙度及外界環(huán)境等因素均會影響金屬液滴在變截面微通道中的動態(tài)特性，開關的加速度閾值及響應時間也會受到這些因素的影響。

　　本文以微慣性開關為應用背景，研究金屬液滴在變截面微通道中的動態(tài)特性。采用理論分析、數值仿真、優(yōu)化設計及實驗測試等手段研究慣性力、變截面微通道結構參數、表面粗糙度及外界環(huán)境等因素對動態(tài)特性及開關閾值、響應時間的影響，初步獲得了變截面微通道內金屬液滴在多物理場耦合作用下的動態(tài)特性，其研究方法對其它基于液態(tài)金屬的新型MEMS器件的設計及優(yōu)化具有重要參考價值。本文主要進行了以下幾方面研究：

　?。?）根據微流體慣性開關的結構和工作原理，從靜力學和動力學兩個方面研究了金屬液滴在慣性力、表面張力、粘滯力、壁面正壓力及毛細管力作用下的多物理場耦合力學特性，基于Young-Laplace方程建立了加速度閾值的半解析模型框架；采用Morris法對變截面微通道結構參數進行了局部和全局靈敏度分析，確定了影響金屬液滴動態(tài)特性的變截面微通道關鍵結構參數。

（圖/文/攝：太平洋汽車網 問答叫獸）