Forskare vid North Carolina State University har utvecklat en metod för att kontrollera ytspänningen hos flytande metaller genom att applicera extremt låga spänningar, vilket öppnar dörren till en ny generation av omkonfigurerbara elektroniska kretsar, antenner och annan teknik.Denna metod bygger på det faktum att metallens oxid "hud", som kan avsättas eller avlägsnas, fungerar som ett ytaktivt ämne, vilket minskar ytspänningen mellan metallen och den omgivande vätskan.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Forskarna använde en flytande metallegering av gallium och indium.I substratet har den kala legeringen en extremt hög ytspänning, cirka 500 millinewton (mN)/meter, vilket gör att metallen bildar sfäriska fläckar.
"Men vi fann att appliceringen av en liten positiv laddning - mindre än 1 volt - orsakade en elektrokemisk reaktion som bildade ett oxidskikt på metallens yta, vilket signifikant minskade ytspänningen från 500 mN/m till ca 2 mN/ m.”sa Michael Dickey, Ph.D., docent i kemi- och biomolekylär ingenjörskonst vid North Carolina State och seniorförfattare till uppsatsen som beskriver arbetet."Denna förändring får den flytande metallen att expandera som en pannkaka under tyngdkraften."
Forskarna visade också att förändringen i ytspänning är reversibel.Om forskarna ändrar laddningens polaritet från positiv till negativ, tas oxiden bort och den höga ytspänningen kommer tillbaka.Ytspänningen kan justeras mellan dessa två ytterligheter genom att ändra spänningen i små steg.Du kan se videon om tekniken nedan.
"Den resulterande förändringen i ytspänning är en av de största som någonsin registrerats, vilket är anmärkningsvärt med tanke på att den kan kontrolleras på mindre än en volt," sa Dickey."Vi kan använda den här tekniken för att kontrollera rörelsen av flytande metaller, vilket gör att vi kan ändra formen på antenner och skapa eller bryta kretsar.Den kan också användas i mikrofluidkanaler, MEMS eller fotoniska och optiska enheter.Många material bildar ytoxider, så detta arbete kan utvidgas bortom de flytande metaller som studeras här."
Dickeys labb har tidigare visat en metod för ”3D-utskrift” av flytande metall som använder ett oxidskikt som bildas i luft för att hjälpa den flytande metallen att behålla sin form – liknande vad ett oxidskikt gör med en legering i en alkalisk lösning..
"Vi tror att oxider beter sig annorlunda i grundläggande miljöer än i omgivande luft," sa Dickey.
Ytterligare information: Artikeln "Giant and switchable ytaktivitet av flytande metall genom ytoxidation" kommer att publiceras på Internet den 15 september i Proceedings of the National Academy of Sciences:
Om du stöter på ett stavfel, felaktigheter eller vill skicka en begäran om att redigera innehållet på denna sida, använd det här formuläret.För allmänna frågor, använd vårt kontaktformulär.För allmän feedback, använd den offentliga kommentarssektionen nedan (rekommendationer vänligen).
Din feedback är mycket viktig för oss.Men på grund av mängden meddelanden kan vi inte garantera individuella svar.
Din e-postadress används endast för att informera mottagarna om vem som skickat e-postmeddelandet.Varken din adress eller mottagarens adress kommer att användas för något annat ändamål.Informationen du angav kommer att visas i din e-post och kommer inte att lagras av Phys.org i någon form.
Få veckovisa och/eller dagliga uppdateringar i din inkorg.Du kan avsluta prenumerationen när som helst och vi kommer aldrig att dela dina uppgifter med tredje part.
Denna webbplats använder cookies för att underlätta navigering, analysera din användning av våra tjänster, samla in data för att anpassa annonser och tillhandahålla innehåll från tredje part.Genom att använda vår webbplats bekräftar du att du har läst och förstått vår integritetspolicy och användarvillkor.