Ερευνητές στο North Carolina State University ανέπτυξαν μια μέθοδο ελέγχου της επιφανειακής τάσης των υγρών μετάλλων εφαρμόζοντας εξαιρετικά χαμηλές τάσεις, ανοίγοντας την πόρτα σε μια νέα γενιά αναδιαμορφώσιμων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, κεραιών και άλλων τεχνολογιών.Αυτή η μέθοδος βασίζεται στο γεγονός ότι το «δέρμα» οξειδίου του μετάλλου, το οποίο μπορεί να αποτεθεί ή να αφαιρεθεί, δρα ως επιφανειοδραστικό, μειώνοντας την επιφανειακή τάση μεταξύ του μετάλλου και του περιβάλλοντος υγρού.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2'); });
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα υγρό κράμα μετάλλων από γάλλιο και ίνδιο.Στο υπόστρωμα, το γυμνό κράμα έχει εξαιρετικά υψηλή επιφανειακή τάση, περίπου 500 millinewtons (mN)/μέτρο, η οποία αναγκάζει το μέταλλο να σχηματίζει σφαιρικά μπαλώματα.
«Αλλά διαπιστώσαμε ότι η εφαρμογή ενός μικρού θετικού φορτίου - λιγότερο από 1 βολτ - προκάλεσε μια ηλεκτροχημική αντίδραση που σχημάτισε ένα στρώμα οξειδίου στην επιφάνεια του μετάλλου, το οποίο μείωσε σημαντικά την επιφανειακή τάση από 500 mN/m σε περίπου 2 mN/ Μ."είπε ο Michael Dickey, Ph.D., αναπληρωτής καθηγητής χημικής και βιομοριακής μηχανικής στην Πολιτεία της Βόρειας Καρολίνας και ανώτερος συγγραφέας της εργασίας που περιγράφει το έργο.«Αυτή η αλλαγή κάνει το υγρό μέταλλο να διαστέλλεται σαν τηγανίτα υπό τη δύναμη της βαρύτητας».
Οι ερευνητές έδειξαν επίσης ότι η αλλαγή στην επιφανειακή τάση είναι αναστρέψιμη.Εάν οι ερευνητές αλλάξουν την πολικότητα του φορτίου από θετική σε αρνητική, το οξείδιο αφαιρείται και η υψηλή επιφανειακή τάση επιστρέφει.Η επιφανειακή τάση μπορεί να συντονιστεί μεταξύ αυτών των δύο άκρων αλλάζοντας την τάση σε μικρές αυξήσεις.Μπορείτε να παρακολουθήσετε το βίντεο της τεχνικής παρακάτω.
«Η προκύπτουσα αλλαγή στην επιφανειακή τάση είναι μία από τις μεγαλύτερες που έχουν καταγραφεί ποτέ, κάτι που είναι αξιοσημείωτο δεδομένου ότι μπορεί να ελεγχθεί σε λιγότερο από ένα βολτ», είπε ο Dickey.«Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτή την τεχνική για να ελέγξουμε την κίνηση των υγρών μετάλλων, η οποία μας επιτρέπει να αλλάξουμε το σχήμα των κεραιών και να φτιάξουμε ή να σπάσουμε κυκλώματα.Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε μικρορευστικά κανάλια, MEMS ή φωτονικές και οπτικές συσκευές.Πολλά υλικά σχηματίζουν επιφανειακά οξείδια, επομένως αυτή η εργασία μπορεί να επεκταθεί πέρα ​​από τα υγρά μέταλλα που μελετώνται εδώ».
Το εργαστήριο του Dickey είχε προηγουμένως επιδείξει μια μέθοδο "3D εκτύπωσης" υγρού μετάλλου που χρησιμοποιεί ένα στρώμα οξειδίου που σχηματίζεται στον αέρα για να βοηθήσει το υγρό μέταλλο να διατηρήσει το σχήμα του - παρόμοιο με αυτό που κάνει ένα στρώμα οξειδίου με ένα κράμα σε ένα αλκαλικό διάλυμα..
«Πιστεύουμε ότι τα οξείδια συμπεριφέρονται διαφορετικά σε βασικά περιβάλλοντα από ό,τι στον ατμοσφαιρικό αέρα», είπε ο Dickey.
Πρόσθετες πληροφορίες: Το άρθρο «Γιγάντια και μεταβλητή επιφανειακή δραστηριότητα υγρού μετάλλου μέσω επιφανειακής οξείδωσης» θα δημοσιευθεί στο Διαδίκτυο στις 15 Σεπτεμβρίου στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών:
Εάν αντιμετωπίσετε τυπογραφικό λάθος, ανακρίβεια ή θέλετε να υποβάλετε αίτημα για επεξεργασία του περιεχομένου αυτής της σελίδας, χρησιμοποιήστε αυτήν τη φόρμα.Για γενικές ερωτήσεις, χρησιμοποιήστε τη φόρμα επικοινωνίας μας.Για γενικά σχόλια, χρησιμοποιήστε την παρακάτω ενότητα δημοσίων σχολίων (προτάσεις παρακαλούμε).
Τα σχόλιά σας είναι πολύ σημαντικά για εμάς.Ωστόσο, λόγω του όγκου των μηνυμάτων, δεν μπορούμε να εγγυηθούμε μεμονωμένες απαντήσεις.
Η διεύθυνση email σας χρησιμοποιείται μόνο για να ενημερώνει τους παραλήπτες ποιος έστειλε το email.Ούτε η διεύθυνσή σας ούτε η διεύθυνση του παραλήπτη θα χρησιμοποιηθούν για οποιονδήποτε άλλο σκοπό.Οι πληροφορίες που εισαγάγατε θα εμφανιστούν στο email σας και δεν θα αποθηκευτούν από το Phys.org σε οποιαδήποτε μορφή.
Λάβετε εβδομαδιαίες ή/και καθημερινές ενημερώσεις στα εισερχόμενά σας.Μπορείτε να διαγραφείτε ανά πάσα στιγμή και δεν θα μοιραστούμε ποτέ τα δεδομένα σας με τρίτους.
Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί cookies για τη διευκόλυνση της πλοήγησης, την ανάλυση της χρήσης των υπηρεσιών μας από εσάς, τη συλλογή δεδομένων για την εξατομίκευση διαφημίσεων και την παροχή περιεχομένου από τρίτα μέρη.Χρησιμοποιώντας τον ιστότοπό μας, αναγνωρίζετε ότι έχετε διαβάσει και κατανοήσει την Πολιτική Απορρήτου και τους Όρους Χρήσης μας.