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电压可控制镓和铟的合金液体金属表面张力

来源: 浏览 508 次 发布时间:2023-07-18

美国北卡罗来纳州大学的研究人员开发出一项新技术,可通过提供非常低的电压来控制液体材料表面的张力,进而为新一代的重构电路、天线和其他技术打开了一扇门。


研究人员使用的是一种镓和铟的合金液体金属。一般来说,裸合金具有非常高的表面张力,大约能达到0.5 N/m,使得金属可以向上成球状挺立。但新研究向镓铟合金施加一个非常小(<1 V电压)的正电荷,在金属表面生成一种氧化层,神奇地将表面张力从0.5 N/m降到大约0.002 N/m。“这一变化使得液体金属在地心引力的作用下,能平摊开如一张薄煎饼。”北卡罗来纳州化学和分子生物工程学副教授、迈克尔·迪奇博士说,他作为主要执笔人撰写了论文,描述了这一技术成果。

新研究还证实,表面张力的变化具有可逆性。如果电荷从正变为负,氧化层就会被消除,再度恢复成较高的表面张力。通过几个小步骤,就能在两个极端之间调整表面张力。


迪奇说:“我们可以使用这种技术来控制液态金属的运动,从而能够改变天线的形状、完成或中断电路,它也可以用于微流体芯片、微机电系统,以及光子和光学器件。许多材料会在表面形成氧化物,所以这项工作的应用前景,大大超越了在这里研究的某种液态金属。”


迪奇所在的实验室此前展示过一种3D打印液体金属的技术,可以使用在空气中形成的氧化层帮助液体金属保持某种形状,这与氧化层作用于合金的一般规律完全相反。


“我们想,氧化层在不同环境下所表现出的力学性能可能大相径庭。”迪奇说。