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電壓可控制鎵和銦的合金液體金屬表面張力

來源: 瀏覽 853 次 發(fā)布時(shí)間:2023-07-18

美國(guó)北卡羅來納州大學(xué)的研究人員開發(fā)出一項(xiàng)新技術(shù),可通過提供非常低的電壓來控制液體材料表面的張力,進(jìn)而為新一代的重構(gòu)電路、天線和其他技術(shù)打開了一扇門。


研究人員使用的是一種鎵和銦的合金液體金屬。一般來說,裸合金具有非常高的表面張力,大約能達(dá)到0.5 N/m,使得金屬可以向上成球狀挺立。但新研究向鎵銦合金施加一個(gè)非常小(<1 V電壓)的正電荷,在金屬表面生成一種氧化層,神奇地將表面張力從0.5 N/m降到大約0.002 N/m?!斑@一變化使得液體金屬在地心引力的作用下,能平攤開如一張薄煎餅。”北卡羅來納州化學(xué)和分子生物工程學(xué)副教授、邁克爾·迪奇博士說,他作為主要執(zhí)筆人撰寫了論文,描述了這一技術(shù)成果。

新研究還證實(shí),表面張力的變化具有可逆性。如果電荷從正變?yōu)樨?fù),氧化層就會(huì)被消除,再度恢復(fù)成較高的表面張力。通過幾個(gè)小步驟,就能在兩個(gè)極端之間調(diào)整表面張力。


迪奇說:“我們可以使用這種技術(shù)來控制液態(tài)金屬的運(yùn)動(dòng),從而能夠改變天線的形狀、完成或中斷電路,它也可以用于微流體芯片、微機(jī)電系統(tǒng),以及光子和光學(xué)器件。許多材料會(huì)在表面形成氧化物,所以這項(xiàng)工作的應(yīng)用前景,大大超越了在這里研究的某種液態(tài)金屬。”


迪奇所在的實(shí)驗(yàn)室此前展示過一種3D打印液體金屬的技術(shù),可以使用在空氣中形成的氧化層幫助液體金屬保持某種形狀,這與氧化層作用于合金的一般規(guī)律完全相反。


“我們想,氧化層在不同環(huán)境下所表現(xiàn)出的力學(xué)性能可能大相徑庭?!钡掀嬲f。