Forskere ved North Carolina State University har utviklet en metode for å kontrollere overflatespenningen til flytende metaller ved å bruke ekstremt lave spenninger, noe som åpner døren til en ny generasjon av rekonfigurerbare elektroniske kretser, antenner og andre teknologier.Denne metoden er avhengig av det faktum at oksid "huden" av metallet, som kan avsettes eller fjernes, fungerer som et overflateaktivt middel, og reduserer overflatespenningen mellom metallet og den omkringliggende væsken.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Forskerne brukte en flytende metallegering av gallium og indium.I underlaget har den nakne legeringen en ekstremt høy overflatespenning, ca. 500 millinewton (mN)/meter, noe som gjør at metallet danner sfæriske flekker.
"Men vi fant at påføringen av en liten positiv ladning - mindre enn 1 volt - forårsaket en elektrokjemisk reaksjon som dannet et oksidlag på overflaten av metallet, som betydelig reduserte overflatespenningen fra 500 mN/m til ca. 2 mN/ m."sa Michael Dickey, Ph.D., førsteamanuensis i kjemisk og biomolekylær ingeniørvitenskap ved North Carolina State og seniorforfatter av papiret som beskriver arbeidet."Denne endringen får det flytende metallet til å utvide seg som en pannekake under tyngdekraften."
Forskerne viste også at endringen i overflatespenning er reversibel.Hvis forskerne endrer ladningens polaritet fra positiv til negativ, fjernes oksidet og den høye overflatespenningen kommer tilbake.Overflatespenningen kan justeres mellom disse to ytterpunktene ved å endre spenningen i små trinn.Du kan se videoen av teknikken nedenfor.
"Den resulterende endringen i overflatespenning er en av de største som noen gang er registrert, noe som er bemerkelsesverdig gitt at den kan kontrolleres på mindre enn en volt," sa Dickey."Vi kan bruke denne teknikken til å kontrollere bevegelsen av flytende metaller, som lar oss endre formen på antenner og lage eller bryte kretser.Den kan også brukes i mikrofluidkanaler, MEMS eller fotoniske og optiske enheter.Mange materialer danner overflateoksider, så dette arbeidet kan utvides utover flytende metaller som er studert her."
Dickeys laboratorium har tidligere demonstrert en "3D-printing"-metode av flytende metall som bruker et oksidlag som dannes i luft for å hjelpe det flytende metallet med å beholde formen - på samme måte som et oksidlag gjør med en legering i en alkalisk løsning..
"Vi tror oksider oppfører seg annerledes i grunnleggende miljøer enn i omgivelsesluft," sa Dickey.
Ytterligere informasjon: Artikkelen "Giant and switchable surface activity of liquid metal through surface oxidation" vil bli publisert på Internett 15. september i Proceedings of the National Academy of Sciences:
Hvis du støter på en skrivefeil, unøyaktighet eller ønsker å sende inn en forespørsel om å redigere innholdet på denne siden, vennligst bruk dette skjemaet.For generelle spørsmål, vennligst bruk vårt kontaktskjema.For generell tilbakemelding, vennligst bruk den offentlige kommentarseksjonen nedenfor (anbefalinger vennligst).
Din tilbakemelding er veldig viktig for oss.På grunn av mengden av meldinger kan vi imidlertid ikke garantere individuelle svar.
E-postadressen din brukes kun til å fortelle mottakerne hvem som har sendt e-posten.Verken adressen din eller mottakerens adresse vil bli brukt til noe annet formål.Informasjonen du skrev inn vil vises i e-posten din og vil ikke bli lagret av Phys.org i noen form.
Få ukentlige og/eller daglige oppdateringer i innboksen din.Du kan melde deg av når som helst, og vi vil aldri dele dataene dine med tredjeparter.
Denne nettsiden bruker informasjonskapsler for å lette navigering, analysere din bruk av tjenestene våre, samle inn data for å tilpasse annonser og gi innhold fra tredjeparter.Ved å bruke nettsiden vår erkjenner du at du har lest og forstått vår personvernerklæring og vilkår for bruk.