노스 캐롤라이나 주립 대학의 연구원들은 극도로 낮은 전압을 적용하여 액체 금속의 표면 장력을 제어하는 ​​방법을 개발하여 재구성 가능한 차세대 전자 회로, 안테나 및 기타 기술의 문을 열었습니다.이 방법은 침전되거나 제거될 수 있는 금속의 산화물 "표면"이 계면활성제 역할을 하여 금속과 주변 액체 사이의 표면 장력을 감소시킨다는 사실에 의존합니다.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2'); });
연구진은 갈륨과 인듐의 액체 금속 합금을 사용했습니다.모재에서 순합금은 표면 장력이 약 500mN(밀리뉴턴)/미터로 매우 높기 때문에 금속이 구형 패치를 형성하게 됩니다.
"그러나 우리는 1V 미만의 작은 양전하를 가하면 금속 표면에 산화물 층을 형성하는 전기화학 반응이 발생하여 표면 장력이 500mN/m에서 약 2mN/m로 크게 감소한다는 것을 발견했습니다. 중."노스 캐롤라이나 주립 대학의 화학 및 생체분자 공학 부교수이자 이 연구를 설명하는 논문의 수석 저자인 Michael Dickey 박사는 말했습니다."이 변화로 인해 액체 금속이 중력에 의해 팬케이크처럼 팽창하게 됩니다."
연구원들은 또한 표면 장력의 변화가 가역적이라는 것을 보여주었습니다.연구진이 전하의 극성을 양극에서 음극으로 바꾸면 산화물이 제거되고 높은 표면 장력이 다시 나타납니다.표면 장력은 작은 증분으로 응력을 변경하여 이 두 극단 사이에서 조정할 수 있습니다.아래 기술의 비디오를 볼 수 있습니다.
결과적으로 나타나는 표면 장력의 변화는 지금까지 기록된 것 중 가장 큰 것 중 하나이며, 이는 1볼트 미만에서 제어할 수 있다는 점을 고려하면 놀라운 일입니다.”라고 Dickey는 말했습니다.“우리는 이 기술을 사용하여 액체 금속의 움직임을 제어할 수 있으며, 이를 통해 안테나의 모양을 변경하고 회로를 만들거나 끊을 수 있습니다.또한 미세유체 채널, MEMS 또는 광자 및 광학 장치에도 사용할 수 있습니다.많은 재료가 표면 산화물을 형성하므로 이 연구는 여기서 연구된 액체 금속 이상으로 확장될 수 있습니다.”
Dickey의 연구실에서는 이전에 공기 중에서 형성되는 산화물 층을 사용하여 액체 금속의 모양을 유지하는 액체 금속 "3D 프린팅" 방법을 시연했습니다. 이는 알칼리성 용액에서 합금에 산화물 층이 하는 것과 유사합니다..
“우리는 산화물이 주변 공기와 기본 환경에서 다르게 행동한다고 ​​생각합니다.”라고 Dickey는 말했습니다.
추가 정보: "표면 산화를 통한 액체 금속의 거대하고 전환 가능한 표면 활성"이라는 기사는 9월 15일 인터넷 학술원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 게재될 예정입니다.
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