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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 1160 次 發布時間:2023-07-18

美國北卡羅來納州大學的研究人員開發出一項新技術,可通過提供非常低的電壓來控制液體材料表面的張力,進而為新一代的重構電路、天線和其他技術打開了一扇門。


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。“這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。”北卡羅來納州化學和分子生物工程學副教授、邁克爾·迪奇博士說,他作為主要執筆人撰寫了論文,描述了這一技術成果。

新研究還證實,表面張力的變化具有可逆性。如果電荷從正變為負,氧化層就會被消除,再度恢復成較高的表面張力。通過幾個小步驟,就能在兩個極端之間調整表面張力。


迪奇說:“我們可以使用這種技術來控制液態金屬的運動,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、微機電系統,以及光子和光學器件。許多材料會在表面形成氧化物,所以這項工作的應用前景,大大超越了在這里研究的某種液態金屬。”


迪奇所在的實驗室此前展示過一種3D打印液體金屬的技術,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律完全相反。


“我們想,氧化層在不同環境下所表現出的力學性能可能大相徑庭。”迪奇說。


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