طور الباحثون في جامعة ولاية كارولينا الشمالية طريقة للتحكم في التوتر السطحي للمعادن السائلة من خلال تطبيق جهد كهربائي منخفض للغاية، مما يفتح الباب أمام جيل جديد من الدوائر الإلكترونية والهوائيات وغيرها من التقنيات القابلة لإعادة التشكيل.تعتمد هذه الطريقة على حقيقة أن "قشرة" المعدن الأكسيدية، والتي يمكن ترسيبها أو إزالتها، تعمل كمادة خافضة للتوتر السطحي، مما يقلل من التوتر السطحي بين المعدن والسائل المحيط به.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
استخدم الباحثون سبيكة معدنية سائلة من الغاليوم والإنديوم.في الركيزة، تتمتع السبيكة العارية بتوتر سطحي مرتفع للغاية، حوالي 500 ملي نيوتن/متر، مما يتسبب في تكوين المعدن لبقع كروية.
"لكننا وجدنا أن تطبيق شحنة موجبة صغيرة - أقل من 1 فولت - تسبب في تفاعل كهروكيميائي شكل طبقة أكسيد على سطح المعدن، مما أدى إلى انخفاض كبير في التوتر السطحي من 500 ملي نيوتن / متر إلى حوالي 2 ملي نيوتن / متر". م."قال مايكل ديكي، دكتوراه، أستاذ مشارك في الهندسة الكيميائية والبيولوجية الجزيئية في ولاية كارولينا الشمالية وكبير مؤلفي الورقة التي تصف العمل."يؤدي هذا التغيير إلى تمدد المعدن السائل مثل الفطيرة تحت قوة الجاذبية."
وأظهر الباحثون أيضًا أن التغير في التوتر السطحي يمكن عكسه.إذا قام الباحثون بتغيير قطبية الشحنة من الموجب إلى السالب، تتم إزالة الأكسيد ويعود التوتر السطحي العالي.يمكن ضبط التوتر السطحي بين هذين النقيضين عن طريق تغيير الضغط بزيادات صغيرة.يمكنك مشاهدة فيديو التقنية أدناه.
وقال ديكي: "إن التغير الناتج في التوتر السطحي هو واحد من أكبر التغيرات المسجلة على الإطلاق، وهو أمر رائع بالنظر إلى أنه يمكن التحكم فيه بأقل من فولت"."يمكننا استخدام هذه التقنية للتحكم في حركة المعادن السائلة، مما يسمح لنا بتغيير شكل الهوائيات وصنع الدوائر أو كسرها.ويمكن استخدامه أيضًا في قنوات الموائع الدقيقة أو MEMS أو الأجهزة الضوئية والضوئية.تشكل العديد من المواد أكاسيد سطحية، لذا يمكن أن يمتد هذا العمل إلى ما هو أبعد من المعادن السائلة التي تمت دراستها هنا.
سبق أن أظهر مختبر ديكي طريقة "الطباعة ثلاثية الأبعاد" للمعدن السائل، والتي تستخدم طبقة أكسيد تتشكل في الهواء لمساعدة المعدن السائل على الاحتفاظ بشكله - على غرار ما تفعله طبقة الأكسيد مع سبيكة في محلول قلوي..
وقال ديكي: "نعتقد أن الأكاسيد تتصرف بشكل مختلف في البيئات الأساسية عنها في الهواء المحيط".
معلومات إضافية: سيتم نشر مقال "النشاط السطحي العملاق والقابل للتحويل للمعدن السائل من خلال أكسدة السطح" على الإنترنت في 15 سبتمبر في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم:
إذا واجهت خطأً مطبعيًا أو عدم دقة أو كنت ترغب في تقديم طلب لتعديل محتوى هذه الصفحة، فيرجى استخدام هذا النموذج.للأسئلة العامة، يرجى استخدام نموذج الاتصال لدينا.للحصول على تعليقات عامة، يرجى استخدام قسم التعليقات العامة أدناه (يرجى تقديم التوصيات).
ملاحظاتك مهمة جدا بالنسبة لنا.ومع ذلك، نظرًا لحجم الرسائل، لا يمكننا ضمان الردود الفردية.
يتم استخدام عنوان بريدك الإلكتروني فقط للسماح للمستلمين بمعرفة من أرسل البريد الإلكتروني.لن يتم استخدام عنوانك أو عنوان المستلم لأي غرض آخر.ستظهر المعلومات التي أدخلتها في بريدك الإلكتروني ولن يتم تخزينها بواسطة Phys.org بأي شكل من الأشكال.
احصل على تحديثات أسبوعية و/أو يومية في بريدك الوارد.يمكنك إلغاء الاشتراك في أي وقت ولن نشارك بياناتك مع أطراف ثالثة أبدًا.
يستخدم موقع الويب هذا ملفات تعريف الارتباط لتسهيل التنقل وتحليل استخدامك لخدماتنا وجمع البيانات لتخصيص الإعلانات وتوفير المحتوى من أطراف ثالثة.باستخدام موقعنا، فإنك تقر بأنك قد قرأت وفهمت سياسة الخصوصية وشروط الاستخدام الخاصة بنا.