本實用新型涉及一種微小的電路開關(guān)，尤其是一種可遠(yuǎn)程非接觸式控制的、應(yīng)用于組成微小系統(tǒng)電路的微小開關(guān)。

背景技術(shù)：

日常常見的開關(guān)(諸如白熾燈開關(guān)，電腦開關(guān))主要為較大尺寸的，通常為厘米級別，從而無法應(yīng)用于許多微小電子元器件系統(tǒng)，進而無法應(yīng)用于需要這些微小元器件的場合，諸如在人體血管中工作的傳感機器人。同時，盡管一些開關(guān)能滿足微小尺寸的要求，例如公開號為CN101814701A的專利中公開了一種“微型平面式氣體火花隙開關(guān)”，可以將開關(guān)的尺寸制作到微米級別。此種開關(guān)還是存在控制通斷的外界條件和安全性方面的問題。由于需要外加電壓進而控制開關(guān)的通斷，故一般情況下不能進行遠(yuǎn)程非接觸式操控，且當(dāng)類似此類型的開關(guān)裝備于應(yīng)用在人體或其他生物體內(nèi)的微小機器中時，由于生物體結(jié)構(gòu)的相對密閉性，更加無法完成通過外加電壓實現(xiàn)開關(guān)通斷的控制。

同時外加電壓進行開關(guān)通斷的控制也具有較大的風(fēng)險性，應(yīng)用氣體火花擊穿的原理風(fēng)險性也較高，可能對應(yīng)用的環(huán)境(生物體或一些精密且抗干擾能力較低的儀器)影響較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)尺寸較大，開關(guān)需要用外加電壓等方法控制通斷從而無法達(dá)到遠(yuǎn)程非接觸式控制和較安全控制等缺陷，本實用新型提供一種基于相變材料微型開關(guān)，通過遠(yuǎn)程非接觸式施加不同波段的紅外光，用對應(yīng)不同的材料吸收對應(yīng)的紅外光并產(chǎn)生熱量，從而遠(yuǎn)程非接觸式地控制相變材料的相態(tài)變化，并在杠桿中通過相變材料因相態(tài)變化而產(chǎn)生的位置改變而改變整個裝置的重心，實現(xiàn)與不同觸點的接觸，而完成開關(guān)的功能(改變電路結(jié)構(gòu)，控制某段電路的通斷)。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于相變材料的微型電路開關(guān)，包括一個用于盛裝相變材料的對稱的圓柱狀密封腔，且中段部分腔體隔熱，密封腔兩端沿圓周分別包裹一圈吸收不同波段紅外光的第一物質(zhì)涂層和第二物質(zhì)涂層，密封腔兩端和正中央下沿分別各有一個等大的金屬導(dǎo)電觸點，中間觸點稱為第一觸點，兩端觸點分別稱為第二觸點和第三觸點。第一觸點下鉸鏈?zhǔn)竭B接有一個可導(dǎo)電的相對較大的金屬支架，支架平置于一水平面上，且頂端與第一觸點鉸鏈?zhǔn)竭B接，下端連接電路。與支架同一水平面上，在支架兩側(cè)有兩個小觸點，稱為第四觸點和第五觸點，分別與第二觸點和第三觸點上下對應(yīng)。第四觸點與第五觸點底端均與外部電路連接，而其頂端恰好可以在當(dāng)密封腔繞中央支架與第一觸點的鉸鏈轉(zhuǎn)動時，與其兩端對應(yīng)的一個觸點接觸。

上述的基于相變材料的微型開關(guān)，密封腔中可以根據(jù)外部環(huán)境和應(yīng)用環(huán)境的不同而通過閥口裝填不同性質(zhì)的相變材料，使得其不被涂層加熱時為液態(tài)，被加熱時為氣態(tài)。同時，初始時相變材料均勻分布在密封腔中，使得密封腔與其下第四觸點和第五觸點所在的水平面平行，電路均不被導(dǎo)通，且此時密封腔未被液態(tài)相變材料填滿，以為其加熱汽化，體積膨脹留出空間。

上述的基于相變材料的微型開關(guān)，在密封腔下部，第一觸點和第二觸點，以及第一觸點和第三觸點間的外管壁上，分別有一條金屬條連接對應(yīng)兩觸點，其中連接第一觸點和第二觸點的為第一金屬條，連接第一觸點和第三觸點的為第二金屬條，從而使得當(dāng)?shù)诙?三)觸點與第四(五)觸點接觸時，第一觸點和第四(五)觸點之間的電路可以被導(dǎo)通。

本實用新型的有益效果是，本基于相變材料的微型開關(guān)首先可以通過現(xiàn)有的加工工藝，將開關(guān)的大小制作成微米級，實現(xiàn)開關(guān)的微小化，并應(yīng)用于微小系統(tǒng)和微小電路中。其次無需用常規(guī)開關(guān)的直接觸碰法，或是已經(jīng)出現(xiàn)的微小開關(guān)中應(yīng)用的接觸式加電壓法改變開關(guān)的通斷情況，而是通過特征材料吸收紅外光加熱相變材料，使腔體重心改變而遠(yuǎn)程非接觸式控制開關(guān)的通斷情況?？梢詮V泛應(yīng)用于，人體內(nèi)部的清障機器人等無法通過電路連接而通過輸入電信號有線控制開關(guān)通斷的情況。同時，相比起電磁信號，適當(dāng)波段的紅外光甚至是對人體有益處的，故可通過調(diào)整相變材料的性質(zhì)和紅外光的波段等手段，令對諸如人體內(nèi)窺機器人的控制對人體無害甚至有益。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖(處于初始平衡狀態(tài)且未加熱相變材料時)；

圖2為本實用新型使用過程示意圖(加熱一端相變材料使密封腔傾斜，觸點接觸，開關(guān)導(dǎo)通部分電路)；

圖中1.密封腔，2.密封腔中盛裝的相變材料，3.第一觸點，4.鉸鏈連接點，5.導(dǎo)電支架，6.第二觸點，7.第三觸點，8.第四觸點，9.第五觸點，10.絕緣平臺，11.第一金屬導(dǎo)電條，12.第二金屬導(dǎo)電條，13.第一物質(zhì)涂層，14.第二物質(zhì)涂層，15.外部導(dǎo)線及其連接的外部電路，16.用作填充的單向閥，17.用作抽取的單向閥，18.部分相態(tài)變化后的相變材料(氣態(tài))。

具體實施方式

【實施例1】

基于相變材料的微型電路開關(guān)結(jié)構(gòu)及其初始狀態(tài)，如圖1。主體為圓柱形密封腔1，其左右兩側(cè)分別有一個微型的單向閥16，17，其下沿從左至右分別由第二觸點6，第一金屬導(dǎo)電條11，第一觸點3，第二金屬導(dǎo)電條12，和第三觸點7，使得不同觸點接觸時，一部分密封腔1的下沿可以和外部導(dǎo)線及其連接的外部電路15形成一個閉合回路，進而完成開關(guān)控制部分電路結(jié)構(gòu)和通斷的功能。

整個密封腔1由鉸鏈連接點4鏈接第一觸點3和導(dǎo)電支架5，并通過導(dǎo)電支架放置在水平的絕緣平臺10上。因而在依照實施例3填充入適當(dāng)?shù)南嘧儾牧蠒r，整個完全對稱的密封腔1可以完全水平放置在導(dǎo)電支架5上，且不與第二觸點6或第三觸點7接觸，使得與此開關(guān)連接的所有電路都處于斷開狀態(tài)。

【實施例2】

由于現(xiàn)有研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)“碳化鋯(ZrC)等材料對可見光和近紅外線、氧化鋁(Al2O3)等材料對遠(yuǎn)紅外線分別具有良好的吸收性能”，故可將第一物質(zhì)涂層13和第二物質(zhì)涂層14分別使用類似于上述兩種材料的，可分別特征吸收不同波長紅外光并蓄積能量的材料進行制作，并涂布于密封腔1兩端。

此時，可通過遠(yuǎn)程施加特定波長的紅外線讓密封腔1的某一端的物質(zhì)涂層顯著吸收該波段的紅外線，并蓄積能量，進而加熱該端的相變材料2，使之從液態(tài)較為迅速地變成氣態(tài)18，進而體積膨脹，由于壓強差的原因，未在該端被涂層材料顯著加熱而相變的相變材料2，將以液態(tài)形式被已經(jīng)汽化的那部分相變材料18擠壓到另一端，從而使得整個密封腔1中的中心不再處在密封腔1的中央，進而導(dǎo)致整個密封腔1的傾斜，直至第二觸點6接觸第四觸點8或第三觸點7接觸第五觸點9，并使導(dǎo)電支架5與在同一絕緣平臺10上相接觸的觸點間的電路通過密封腔1上的導(dǎo)電金屬條實現(xiàn)導(dǎo)通，如圖2。

因此，可以通過如上方法，不斷調(diào)整外部施加的紅外線信號的強弱，波長和時間，以控制相變材料2在密封腔1的某一特定端相變和相變的程度和速度，從而遠(yuǎn)程無接觸式地控制開關(guān)的通斷和電路的結(jié)構(gòu)。

同時，當(dāng)最終需要將該開關(guān)斷開并復(fù)原時，僅需要控制照射第一物質(zhì)涂層13和第二物質(zhì)涂層14的不同波長的紅外線，先讓密封腔1兩端產(chǎn)生的氣體量相同(此時密封腔1水平與絕緣平臺10平行，電路斷開)，之后適當(dāng)?shù)赝瑫r減弱兩種不同波長的紅外線，使得密封腔1兩端的相變氣體同時等幅減少，最終全部恢復(fù)成初始得液態(tài)相變材料2，并在此過程中密封腔1始終保持與絕緣平臺10平行，電路始終斷開。

【實施例3】

單向閥16，17分別位于密封腔的左右兩側(cè)的對稱位置，使得密封腔重心在其正中央，保證整個腔體在未被加熱時保持平衡狀態(tài)，觸點第二觸點6，不與第四觸點8接觸，且第三觸點7不與第五觸點9接觸，使得開關(guān)處于完全斷開狀態(tài)。同時兩個單向閥16，17的存在，使得裝置的適用范圍更廣，可以依據(jù)環(huán)境的變化更換、配置不同性質(zhì)的相變材料，使得密封腔內(nèi)的材料始終滿足——常態(tài)下為液態(tài)且不充滿整個密封腔體(留有少量空腔，防止加熱相變成為氣體時，體積變大，使得密封腔炸裂)；在適宜的紅外線照射下，涂層材料蓄積的能量足以讓相變材料發(fā)生相態(tài)變化，從而足以使密封腔發(fā)生實施例3中的傾斜，完成開關(guān)對電路的控制；相態(tài)轉(zhuǎn)化速度較快。同時在對本實用新型開關(guān)所在的整個系統(tǒng)進行檢修和保養(yǎng)時，可將相變材料全部以液體形式抽出。