Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een methode ontwikkeld om de oppervlaktespanning van vloeibare metalen te beheersen door extreem lage spanningen toe te passen, waardoor de deur wordt geopend voor een nieuwe generatie herconfigureerbare elektronische circuits, antennes en andere technologieën.Deze methode is gebaseerd op het feit dat de oxidehuid van het metaal, die kan worden afgezet of verwijderd, als oppervlakteactieve stof werkt, waardoor de oppervlaktespanning tussen het metaal en de omringende vloeistof wordt verminderd.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
De onderzoekers gebruikten een vloeibare metaallegering van gallium en indium.In het substraat heeft de kale legering een extreem hoge oppervlaktespanning, ongeveer 500 millinewton (mN)/meter, waardoor het metaal bolvormige plekken vormt.
“Maar we ontdekten dat de toepassing van een kleine positieve lading – minder dan 1 volt – een elektrochemische reactie veroorzaakte die een oxidelaag op het oppervlak van het metaal vormde, waardoor de oppervlaktespanning aanzienlijk daalde van 500 mN/m naar ongeveer 2 mN/m. M."zei Michael Dickey, Ph.D., universitair hoofddocent chemische en biomoleculaire technologie aan de staat North Carolina en senior auteur van het artikel waarin het werk wordt beschreven.“Deze verandering zorgt ervoor dat het vloeibare metaal onder invloed van de zwaartekracht uitzet als een pannenkoek.”
De onderzoekers toonden ook aan dat de verandering in oppervlaktespanning omkeerbaar is.Als de onderzoekers de polariteit van de lading veranderen van positief naar negatief, wordt het oxide verwijderd en keert de hoge oppervlaktespanning terug.De oppervlaktespanning kan tussen deze twee uitersten worden afgestemd door de spanning in kleine stappen te veranderen.Hieronder kunt u de video van de techniek bekijken.
“De resulterende verandering in oppervlaktespanning is een van de grootste die ooit is gemeten, wat opmerkelijk is omdat deze kan worden geregeld op minder dan een volt,” zei Dickey.“We kunnen deze techniek gebruiken om de beweging van vloeibare metalen te controleren, waardoor we de vorm van antennes kunnen veranderen en circuits kunnen maken of breken.Het kan ook worden gebruikt in microfluïdische kanalen, MEMS of fotonische en optische apparaten.Veel materialen vormen oppervlakteoxiden, dus dit werk kan verder worden uitgebreid dan de hier bestudeerde vloeibare metalen.”
Het laboratorium van Dickey heeft eerder een '3D-print'-methode voor vloeibaar metaal gedemonstreerd waarbij gebruik wordt gemaakt van een oxidelaag die zich in de lucht vormt om het vloeibare metaal te helpen zijn vorm te behouden - vergelijkbaar met wat een oxidelaag doet met een legering in een alkalische oplossing..
“Wij denken dat oxiden zich in een basisomgeving anders gedragen dan in de omgevingslucht”, zegt Dickey.
Aanvullende informatie: Het artikel “Giant and switchable oppervlakteactiviteit van vloeibaar metaal door oppervlakteoxidatie” zal op 15 september op internet worden gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences:
Als u een typefout of onnauwkeurigheid tegenkomt of een verzoek wilt indienen om de inhoud van deze pagina te bewerken, kunt u dit formulier gebruiken.Voor algemene vragen kunt u ons contactformulier gebruiken.Voor algemene feedback kunt u het openbare commentaargedeelte hieronder gebruiken (aanbevelingen alstublieft).
Uw feedback is erg belangrijk voor ons.Vanwege het grote aantal berichten kunnen we echter geen individuele antwoorden garanderen.
Uw e-mailadres wordt alleen gebruikt om ontvangers te laten weten wie de e-mail heeft verzonden.Noch uw adres, noch het adres van de ontvanger zullen voor enig ander doel worden gebruikt.De door u ingevoerde informatie verschijnt in uw e-mail en wordt in geen enkele vorm door Phys.org opgeslagen.
Ontvang wekelijkse en/of dagelijkse updates in uw inbox.U kunt zich op elk moment afmelden en wij zullen uw gegevens nooit met derden delen.
Deze website maakt gebruik van cookies om de navigatie te vergemakkelijken, uw gebruik van onze diensten te analyseren, gegevens te verzamelen om advertenties te personaliseren en inhoud van derden aan te bieden.Door onze website te gebruiken, erkent u dat u ons privacybeleid en de gebruiksvoorwaarden hebt gelezen en begrepen.