I ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato un metodo per controllare la tensione superficiale dei metalli liquidi applicando tensioni estremamente basse, aprendo la porta a una nuova generazione di circuiti elettronici riconfigurabili, antenne e altre tecnologie.Questo metodo si basa sul fatto che la “pelle” di ossido del metallo, che può essere depositata o rimossa, agisce come un tensioattivo, riducendo la tensione superficiale tra il metallo e il liquido circostante.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
I ricercatori hanno utilizzato una lega metallica liquida di gallio e indio.Nel substrato, la lega nuda ha una tensione superficiale estremamente elevata, circa 500 millinewton (mN)/metro, che fa sì che il metallo formi macchie sferiche.
“Ma abbiamo scoperto che l’applicazione di una piccola carica positiva – inferiore a 1 volt – provocava una reazione elettrochimica che formava uno strato di ossido sulla superficie del metallo, che riduceva significativamente la tensione superficiale da 500 mN/m a circa 2 mN/ M."ha affermato Michael Dickey, Ph.D., professore associato di ingegneria chimica e biomolecolare presso lo Stato della Carolina del Nord e autore senior dell'articolo che descrive il lavoro."Questo cambiamento fa sì che il metallo liquido si espanda come una frittella sotto la forza di gravità."
I ricercatori hanno anche dimostrato che il cambiamento della tensione superficiale è reversibile.Se i ricercatori cambiano la polarità della carica da positiva a negativa, l’ossido viene rimosso e ritorna l’elevata tensione superficiale.La tensione superficiale può essere regolata tra questi due estremi modificando lo stress con piccoli incrementi.Puoi guardare il video della tecnica qui sotto.
"Il cambiamento risultante nella tensione superficiale è uno dei più grandi mai registrati, il che è notevole dato che può essere controllato a meno di un volt", ha detto Dickey.“Possiamo usare questa tecnica per controllare il movimento dei metalli liquidi, che ci consente di cambiare la forma delle antenne e creare o interrompere circuiti.Può essere utilizzato anche in canali microfluidici, MEMS o dispositivi fotonici e ottici.Molti materiali formano ossidi superficiali, quindi questo lavoro può essere esteso oltre i metalli liquidi studiati qui”.
Il laboratorio di Dickey ha già dimostrato un metodo di “stampa 3D” di metallo liquido che utilizza uno strato di ossido che si forma nell’aria per aiutare il metallo liquido a mantenere la sua forma – simile a quello che fa uno strato di ossido con una lega in una soluzione alcalina..
"Pensiamo che gli ossidi si comportino diversamente negli ambienti basici rispetto all'aria ambiente", ha detto Dickey.
Ulteriori informazioni: L'articolo "Attività superficiale gigante e commutabile del metallo liquido attraverso l'ossidazione superficiale" sarà pubblicato su Internet il 15 settembre negli Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze:
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