Ученые научились дистанционно манипулировать каплей жидкого металла

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.