Forskere ved North Carolina State University har udviklet en metode til at kontrollere overfladespændingen af ​​flydende metaller ved at anvende ekstremt lave spændinger, hvilket åbner døren til en ny generation af rekonfigurerbare elektroniske kredsløb, antenner og andre teknologier.Denne metode bygger på det faktum, at metallets oxid "hud", som kan aflejres eller fjernes, fungerer som et overfladeaktivt middel, hvilket reducerer overfladespændingen mellem metallet og den omgivende væske.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Forskerne brugte en flydende metallegering af gallium og indium.I substratet har den nøgne legering en ekstrem høj overfladespænding, omkring 500 millinewton (mN)/meter, hvilket får metallet til at danne sfæriske pletter.
"Men vi fandt ud af, at påføringen af ​​en lille positiv ladning - mindre end 1 volt - forårsagede en elektrokemisk reaktion, der dannede et oxidlag på overfladen af ​​metallet, hvilket signifikant reducerede overfladespændingen fra 500 mN/m til omkring 2 mN/ m."sagde Michael Dickey, Ph.D., lektor i kemisk og biomolekylær teknik ved North Carolina State og seniorforfatter til papiret, der beskriver arbejdet."Denne ændring får det flydende metal til at udvide sig som en pandekage under tyngdekraften."
Forskerne viste også, at ændringen i overfladespænding er reversibel.Hvis forskerne ændrer ladningens polaritet fra positiv til negativ, fjernes oxidet, og den høje overfladespænding vender tilbage.Overfladespændingen kan indstilles mellem disse to yderpunkter ved at ændre spændingen i små trin.Du kan se videoen af ​​teknikken nedenfor.
"Den resulterende ændring i overfladespænding er en af ​​de største nogensinde registreret, hvilket er bemærkelsesværdigt i betragtning af, at det kan kontrolleres ved mindre end en volt," sagde Dickey."Vi kan bruge denne teknik til at kontrollere bevægelsen af ​​flydende metaller, hvilket giver os mulighed for at ændre formen på antenner og lave eller bryde kredsløb.Det kan også bruges i mikrofluidkanaler, MEMS eller fotoniske og optiske enheder.Mange materialer danner overfladeoxider, så dette arbejde kan udvides ud over de flydende metaller, der er undersøgt her."
Dickey's laboratorium har tidligere demonstreret en flydende metal "3D-print"-metode, der bruger et oxidlag, der dannes i luft for at hjælpe det flydende metal med at bevare sin form - svarende til, hvad et oxidlag gør med en legering i en alkalisk opløsning..
"Vi tror, ​​at oxider opfører sig anderledes i grundlæggende miljøer end i omgivende luft," sagde Dickey.
Yderligere oplysninger: Artiklen "Giant and switchable surface activity of liquid metal through surface oxidation" vil blive offentliggjort på internettet den 15. september i Proceedings of the National Academy of Sciences:
Hvis du støder på en tastefejl, unøjagtighed eller gerne vil indsende en anmodning om at redigere indholdet på denne side, bedes du bruge denne formular.For generelle spørgsmål, brug venligst vores kontaktformular.For generel feedback, brug venligst den offentlige kommentarsektion nedenfor (anbefalinger venligst).
Din feedback er meget vigtig for os.På grund af mængden af ​​beskeder kan vi dog ikke garantere individuelle svar.
Din e-mailadresse bruges kun til at fortælle modtagerne, hvem der har sendt e-mailen.Hverken din adresse eller modtagerens adresse vil blive brugt til andre formål.De oplysninger, du indtastede, vises i din e-mail og vil ikke blive gemt af Phys.org i nogen form.
Få ugentlige og/eller daglige opdateringer i din indbakke.Du kan til enhver tid afmelde dig, og vi deler aldrig dine data med tredjeparter.
Denne hjemmeside bruger cookies til at lette navigationen, analysere din brug af vores tjenester, indsamle data for at tilpasse annoncer og levere indhold fra tredjeparter.Ved at bruge vores hjemmeside, anerkender du, at du har læst og forstået vores privatlivspolitik og vilkår for brug.