นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐนอร์ธแคโรไลนาได้พัฒนาวิธีการควบคุมแรงตึงผิวของโลหะเหลวโดยการใช้แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำมาก ซึ่งเปิดประตูสู่วงจรอิเล็กทรอนิกส์ เสาอากาศ และเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่สามารถกำหนดค่าใหม่ได้วิธีการนี้อาศัยข้อเท็จจริงที่ว่า “ผิวหนัง” ออกไซด์ของโลหะซึ่งสามารถสะสมหรือเอาออกได้ ทำหน้าที่เป็นสารลดแรงตึงผิว ช่วยลดแรงตึงผิวระหว่างโลหะกับของเหลวโดยรอบgoogletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
นักวิจัยใช้โลหะผสมเหลวของแกลเลียมและอินเดียมในซับสเตรต โลหะผสมเปลือยมีแรงตึงผิวสูงมาก ประมาณ 500 มิลลินิวตัน (mN)/เมตร ซึ่งทำให้โลหะเกิดเป็นแผ่นทรงกลม
“แต่เราพบว่าการใช้ประจุบวกเล็กน้อยซึ่งน้อยกว่า 1 โวลต์ ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่ก่อตัวเป็นชั้นออกไซด์บนพื้นผิวของโลหะ ซึ่งลดแรงตึงผิวลงอย่างมากจาก 500 mN/m เหลือประมาณ 2 mN/ ม”Michael Dickey, Ph.D., รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลที่ North Carolina State และผู้เขียนอาวุโสของรายงานฉบับนี้กล่าว“การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้โลหะเหลวขยายตัวเหมือนแพนเค้กภายใต้แรงโน้มถ่วง”
นักวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของแรงตึงผิวสามารถย้อนกลับได้หากนักวิจัยเปลี่ยนขั้วของประจุจากบวกเป็นลบ ออกไซด์จะถูกกำจัดออกและแรงตึงผิวสูงจะกลับคืนมาสามารถปรับแรงตึงผิวระหว่างสุดขั้วทั้งสองนี้ได้โดยการเปลี่ยนความเค้นทีละน้อยคุณสามารถชมวิดีโอเกี่ยวกับเทคนิคด้านล่าง
“ผลลัพธ์ของการเปลี่ยนแปลงแรงตึงผิวถือเป็นหนึ่งในการเปลี่ยนแปลงที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีการบันทึกมา ซึ่งน่าทึ่งมากเนื่องจากสามารถควบคุมได้น้อยกว่าหนึ่งโวลต์” Dickey กล่าว“เราสามารถใช้เทคนิคนี้เพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของโลหะเหลว ซึ่งช่วยให้เราสามารถเปลี่ยนรูปร่างของเสาอากาศและสร้างหรือทำลายวงจรได้นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในช่องไมโครฟลูอิดิก, MEMS หรืออุปกรณ์โฟโตนิกและออปติคอลได้อีกด้วยวัสดุหลายชนิดก่อตัวเป็นออกไซด์ของพื้นผิว ดังนั้นงานนี้จึงสามารถขยายออกไปได้มากกว่าโลหะเหลวที่ศึกษาอยู่ที่นี่”
ก่อนหน้านี้ ห้องปฏิบัติการของ Dickey ได้สาธิตวิธีการ "พิมพ์ 3D" สำหรับโลหะเหลว ซึ่งใช้ชั้นออกไซด์ที่ก่อตัวในอากาศเพื่อช่วยให้โลหะเหลวคงรูปร่างไว้ได้ คล้ายกับที่ชั้นออกไซด์ทำกับโลหะผสมในสารละลายอัลคาไลน์-
“เราคิดว่าออกไซด์มีพฤติกรรมแตกต่างไปจากสภาพแวดล้อมพื้นฐานมากกว่าในอากาศโดยรอบ” Dickey กล่าว
ข้อมูลเพิ่มเติม: บทความ "กิจกรรมพื้นผิวขนาดยักษ์และสับเปลี่ยนได้ของโลหะเหลวผ่านการเกิดออกซิเดชันที่พื้นผิว" จะเผยแพร่ทางอินเทอร์เน็ตในวันที่ 15 กันยายนในรายงานการประชุมของ National Academy of Sciences:
หากคุณพบการพิมพ์ผิด ความไม่ถูกต้อง หรือต้องการส่งคำขอเพื่อแก้ไขเนื้อหาของหน้านี้ โปรดใช้แบบฟอร์มนี้สำหรับคำถามทั่วไป โปรดใช้แบบฟอร์มการติดต่อของเราสำหรับคำติชมทั่วไป โปรดใช้ส่วนความคิดเห็นสาธารณะด้านล่าง (โปรดแนะนำ)
ความคิดเห็นของคุณเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับเราอย่างไรก็ตาม เนื่องจากปริมาณข้อความจำนวนมาก เราจึงไม่สามารถรับประกันการตอบกลับเป็นรายบุคคลได้
ที่อยู่อีเมลของคุณใช้เพื่อแจ้งให้ผู้รับทราบว่าใครเป็นผู้ส่งอีเมลเท่านั้นที่อยู่ของคุณหรือที่อยู่ของผู้รับจะไม่ถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นใดข้อมูลที่คุณป้อนจะปรากฏในอีเมลของคุณและจะไม่ถูกจัดเก็บโดย Phys.org ในรูปแบบใดๆ
รับการอัปเดตรายสัปดาห์และ/หรือรายวันในกล่องจดหมายของคุณคุณสามารถยกเลิกการสมัครได้ตลอดเวลาและเราจะไม่เปิดเผยข้อมูลของคุณกับบุคคลที่สาม
เว็บไซต์นี้ใช้คุกกี้เพื่ออำนวยความสะดวกในการนำทาง วิเคราะห์การใช้บริการของเรา รวบรวมข้อมูลเพื่อปรับแต่งโฆษณา และจัดเตรียมเนื้อหาจากบุคคลที่สามโดยการใช้เว็บไซต์ของเรา คุณรับทราบว่าคุณได้อ่านและเข้าใจนโยบายความเป็นส่วนตัวและข้อกำหนดการใช้งานของเราแล้ว