Bir Yöntem Yüzey Oksidasyon ve İndirgeme yoluyla Sıvı Metal Yüzey Gerilim işleyin

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.

Arayüzey gerilimi denetleme yüzey gerilimi baskın güçtür alt milimetre uzunluk ölçeklerinde en akışkanların şeklini, konumunu ve akışını değiştirmek için etkili bir yöntemdir. Çeşitli yöntemler, bu ölçekte, sulu ve organik ara yüzey gerilimini kontrol etmek için ana kadar; Bununla birlikte, bu teknikler, büyük olması nedeniyle ara yüzey gerilimi, sıvı metal için yarar sınırlıdır.

Sıvı metaller, elektronik ve elektromanyetik cihazlar, yumuşak gerilebilir ve şekil-reconfigurable bileşenleri oluşturabilir. Bu mekanik yöntemlerle (ör pompalama) ile bu sıvıları işlemek mümkün olsa da, elektrik yöntemler, küçültmek kontrolü ve uygulanması daha kolaydır. Ancak, en elektrik teknikler kendi sınırlamaları vardır:-on-dielektrik electrowetting mütevazı çalıştırılması için büyük (kV) potansiyelleri, elektrokapilarite, ara yüzey gerilimi nispeten küçük değişiklikler etkileyebilir ve sürekli Ele gerektirirctrowetting kılcalların içinde sıvı metalin fişleri ile sınırlıdır.

Burada, bir elektrokimyasal yüzey reaksiyonu yoluyla galyum ve galyum-bazlı sıvı metal alaşımlar harekete geçirmek için bir yöntem mevcut. Tersine çevrilebilir hızlı elektrolit içinde sıvı metalin yüzeyi üzerinde elektrokimyasal potansiyelini kontrol etmek ve (sıfıra yakın ̴500 mN / m) büyüklük üzerinde iki emriyle yüzey gerilimini değiştirir. Bundan başka, bu yöntem, bir karşı elektrot göre uygulanan çok az bir bölümünü bir potansiyel (1 V <) gerektirir. Gerilim elde edilen değişikliği, özellikle bir yüzey olarak hareket eden bir yüzey oksit tabakasının elektrokimyasal birikim nedeniyle; oksit çıkarılması ara yüzey gerilimini, ve tersi artırır. Bu teknik, bir elektrolit çeşitli uygulanan ve bunun dayandığı alt tabaka bağımsızdır edilebilir.

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....

Elektrolit içinde sıvı metalin ara yüzey gerilim 1. manipülasyonu

1. Oksidasyon
   1. Petri kabı içerisine (asidik veya bazik) sulu elektrolit doldurun. Oksit tamamen kaldırılmış olduğundan emin olmak için, bir konsantrasyonda daha büyük 0.1 M ²⁴ (örneğin, 1 M NaOH veya 1 M HCI) olan bir asit veya baz kullanılır. Yaklaşık 1-3 mm derinliğe kadar çanak dolduracak bir hacim kullanın. Bu çözümler ile cilt temasından kaçınınız.
   2. Elektrotu içinde, bir ga.......

Şekil 1, bir oksidasyon ve redüksiyon basit iki elektrotlu tekniğinin bir örneğini göstermektedir. Bu durumda, 1 M NaOH çözeltisi rehber bir bakır tel yerleştirilir sıvı metalin bir 70 ul damla bir elektrik bağlantısı kurmak. 1 M NaOH nedeniyle arayüzey gerilimi kadar boncuk için metal metal yüzey oksit kaldırır ve izin verir. Damla ve bir platinyum örgü karşı elektrot arasında bir 2,5 V potansiyel uygulanma.......

Bu yöntem, bir yüzey oksidin depozisyonunu ve kaldırma sürücü küçük voltajları kullanarak galyum-bazlı sıvı metal yüzey gerilimini kontrol eder. Yöntem yalnızca elektrolitler içinde çalışmasına rağmen, bu, basit ve farklı koşullar çeşitli çalışır, ancak kayda değer incelikler vardır. Elektrik potansiyeli olmaması durumunda, hem asidik hem de bazik çözeltiler oksit ²⁷ uzak etch. Oksidatif potansiyelin uygulanması asidik ve bazik çözeltiler de dahil olmak üzere, tüm.......

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.