29 сентября 2014, 13:26 29 сентября 2014, 14:26 29 сентября 2014, 15:26 29 сентября 2014, 16:26 29 сентября 2014, 17:26 29 сентября 2014, 18:26 29 сентября 2014, 19:26 29 сентября 2014, 20:26 29 сентября 2014, 21:26 29 сентября 2014, 22:26 29 сентября 2014, 23:26

Инженеры научились дистанционно манипулировать каплей жидкого металла

Команда инженеров из университета Северной Каролины разработала новую методику контроля поверхностного натяжения жидких металлов при очень низком напряжении. Исследование ляжет в основу создания меняющих форму электронных схем и самовосстанавливающихся устройств будущего.

Новое исследование инженеров из университета Северной Каролины приблизило тот день, когда люди смогут пользоваться электроникой, меняющей форму, самовосстанавливающимися устройствами или даже роботами, которые умеют самостоятельно собираться и изменять своё агрегатное состояние. В рамках своей работы учёные представили методику контроля поверхностного натяжения жидких металлов при очень низком напряжении.

В эксперименте исследователи использовали жидкий сплав галлия и индия. Выбор пал именно на эти металлы, поскольку сплав двух этих металлов превращается в жидкость уже при комнатной температуре (галлий плавится при температуре около 29°C, в то время как индий имеет температуру плавления около 156°C).

Галлий и индий вместе образуют так называемый эвтектический сплав: по отдельности два металла имеют одни температуры плавления, но вместе превращаются в жидкость при другой (и, что важно, удобной для учёных) температуре.

Ещё одним важным свойством того эвтектического сплава, что использовали учёные из университета Северной Каролины, является исключительно высокое поверхностное натяжение. В этом случае оно составляет около 500 миллиньютонов на метр. Это означает, что капля сплава, находясь на плоской поверхности в состоянии покоя, будет представлять собой почти идеальный шар, и такую форму она будет удерживать до вмешательства извне.

Исследователи обнаружили, что если этой системе сообщить небольшое напряжение, скажем, менее одного вольта, то поверхностное натяжение существенно уменьшится, и идеальная сфера сплава примет плоскую форму. Но как только напряжение удаляется, высокое поверхностное натяжение возвращается, и капля вновь принимает форму идеального шара.

От сообщаемого напряжения также зависит вязкость капли. Другими словами, жидкий металл можно удерживать в различных состояниях при разной степени густоты — от изначальных 500 мН/м вплоть до 2 мН/м.

Такие свойства сплава позволят расширить применение электронных устройств, уверены учёные. Авторы исследования сообщают в пресс-релизе, что если бы жидкий металл принял бы форму антенны, к примеру, то такая антенна смогла бы принимать и передавать гораздо более широкий спектр различных длин волн, чем уже существующие аналоги.

"Мы и прежде экспериментировали с изменением формы материала, но впервые сделали это с использованием электричества, а не механического воздействия. Зарегистрированные изменения в поверхностном натяжении являются одними из самых выдающихся в истории инженерии, особенно учитывая тот факт, что мы сообщали системе не более одного вольта напряжения", — рассказывает ведущий автор исследования Майкл Дики (Michael Dickey), профессор химической и биомолекулярной инженерии.

Результаты исследования были опубликованы в журнале PNAS.