Метод манипулировать поверхностное натяжение жидкого металла с помощью поверхностного окисления и восстановления

We present a method to control the interfacial energy of a liquid metal in an electrolyte via electrochemical deposition (or removal) of a surface oxide layer. This simple method can control the capillary behavior of gallium-based liquid metals by tuning the interfacial energy rapidly, significantly, and reversibly using modest voltages.

Управление поверхностное натяжение является эффективным методом для манипулирования форма, положение и поток жидкости в длину субмиллиметровых масштабах, где поверхностное натяжение является доминирующей силой. Различные методы существуют для управления межфазного натяжения водных и органических жидкостей на этой шкале; Однако, эти методы ограничены полезность для жидких металлов из-за их большой межфазного натяжения.

Жидкие металлы могут образовывать мягкие, растягивается, и формы-реконфигурируемая компонентов в электронных и электромагнитных устройств. Хотя это можно манипулировать этих жидкостей через механическими методами (например, насосных), электрические методы легче миниатюризации, контроля и реализации. Тем не менее, большинство электрических методы имеют свои ограничения: электросмачивания-на-диэлектрике требует больших (кВ) потенциал для скромного приведения, электрокапиллярности могут повлиять относительно небольшие изменения в поверхностное натяжение, и непрерывное Electrowetting ограничен втулок жидкого металла в капиллярах.

Здесь мы представляем метод для приведения в действие галлия и галлия жидкость на основе металлических сплавов с помощью электрохимической реакции поверхности. Управление электрохимический потенциал на поверхности жидкого металла в электролите быстро и обратимо изменяется поверхностное натяжение чем на два порядка величины (̴500 мН / м практически до нуля). Кроме того, этот метод требует только очень скромное потенциал (<1 V) применяется по отношению к противоположному электроду. Результирующее изменение натяжения обусловлена ​​прежде всего электрохимического осаждения поверхностного слоя оксида, который действует в качестве поверхностно-; удаление оксида увеличивает поверхностное натяжение, и наоборот. Эта техника может быть применена в различных электролитов и не зависит от подложки, на которой она опирается.

This method provides a simple way to control the surface tension of liquid metals containing gallium. The method uses modest voltages (~1 V) applied directly to the liquid metal (relative to a counter electrode in the presence of electrolyte) to achieve enormous and reversible changes to the surface tension of the metal¹.

Surface tension is a dominant force for liquids at small length scales and is important for a number of capillary phenomena including wetting, spreading, and surface-tension driven flow. Consequently, the ability to control surface tension is a sensible way to manipulate the shape, position, and flow of liquids....

1. Манипуляция поверхностное натяжение жидкого металла в электролите

1. Окисление
   1. Залить водный электролит (кислотного или основного) в чашке Петри. Чтобы гарантировать, что оксид полностью удален, использовать кислоту или основание с концентрацией больше 0,1 М ²⁴ (напри?.......

Рисунок 1 показывает пример простого метода двух электродов для окисления и восстановления. В этом случае, снижение 70 мкл жидкого металла помещают в 1 М NaOH в растворе контактов медный провод, чтобы установить электрическое соединение. 1-М N.......

Этот метод контролирует поверхностное натяжение галлия на основе жидких металлов с использованием малых напряжений для управления осаждение и удаление поверхностного оксида. Хотя способ работает только в растворах электролитов, это просто, и работает в широком диапазоне различн?.......

The authors acknowledge support from Samsung, the NC State Chancellors Innovation Funds, NSF (CAREER CMMI-0954321 and Triangle MRSEC DMR-1121107), and Air Force Research Labs.