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来自北卡罗来纳州立大学的研究人员展示了一种技术,他们能够在室温下产生液态金属流。通过对液态金属施加低电压,研究人员能够在至少三个数量级上调整其表面张力。
液体想要形成液滴,因为这降低了它们的表面能,北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程教授、该研究的共同通讯作者MichaelDickey说。而对于液态金属来说尤其如此,因为它们的表面张力比其他液体高得多。
表面张力以每米毫微吨为单位进行测量。大多数液体,如汽油或水,其表面张力值在每米20至72毫微吨之间。北卡罗来纳州立大学研究中使用的镓合金,其表面张力至少为每米毫纽吨。
我们可以通过施加不到一伏特的电压将表面张力从降低到0.1,最近在北卡罗来纳州立大学进行博士答辩的MinyungSong说,她是该论文的第一作者。而这完全改变了液态金属的行为方式。
如果你开始从喷嘴中挤出镓铟合金,由于它的高表面张力,它会形成液滴。如果你想创造一个液态金属流,你就必须施加足够高的流速,使其从喷嘴中迅速喷射出来。但即使这样,产生的液流也不会很稳定。
然而,当金属在水中时,对液态金属施加低电压,就会在表面形成一层薄薄的氧化层。这使得研究人员能够创造出液态金属流,这些液态金属的直径相当于人的头发,而且流速很低。
这种氧化物的作用就像肥皂分子对水的作用一样,降低了表面张力,减少了液体的串珠倾向,北卡罗来纳州立大学物理学教授、该研究的共同通讯作者KarenDaniels说,你不能轻易地把肥皂从水里拿回来,但在这里,通过关闭电压,这种效果是完全可逆的。
当低电压被施加到移动的液态金属上时,它有效地创造了一个流动的氧化皮,沿着液态金属的表面运行。换句话说,氧化层不是静止的,整个东西从喷嘴中稳定地流出来,就像一根线。
这种技术让研究人员可以很好地控制液态金属的行为,因为在某种程度上,他们对液态金属施加的电压越高,液态金属的表面张力就越低。然而,在最高电压下,氧化层会形成一层厚厚的硬壳,破坏了金属的流动方式。这就导致了类似滴蜡的液体流动。研究小组此前曾表明,对静止状态下的液态金属液滴施加低电压会降低其表面张力,并使其形成分形图案。该研究也是在水下对液态金属进行的。这项新的研究是第一个解决液态金属在运动时发生的问题。
我们只是开始探索这项技术的全部潜在应用,Dickey说。一个想法是在室温下有效地创建液态金属线。如果你把它们封装在弹性护套中,你就会有可拉伸的电线。它还可以作为研究和控制流体行为的新工具。这很令人兴奋,因为多年的科学研究表明,液体流会分解成液滴。我们已经找到了一种简单的方法来稳定这些液体流。
这项研究《Over
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