Ученые научились управлять жидким металлом

Британские материаловеды создали дисплей из электродов, которым могут манипулировать жидкими металлами: управляемый материал принимает различные двумерные формы. 

Создание «программируемой материи» — давнее стремление многих исследователей в области материаловедения и робототехники. Такие материалы смогут менять свою внешний вид и форму посредством команд пользовательских программ. Управляемая материя к тому же должна быть безопасна в эксплуатации и создаваться из доступного сырья. За десятилетия исследований в этой области ученые открыли сплавы с эффектом памяти формы и сконструировали платформы, передвигающие легкие полистироловые шарики. В последние годы материаловеды сосредоточились на разработке жидких программируемых материалов из металлов, для которых деформируемость является следствием их атомной структуры.

Исследователи из Университета Сассекса и Университета Суонси изучили программируемые свойства жидкого сплава. По словам Шрирама Субраманяна, одного из авторов работы, жидкие металлы — чрезвычайно перспективный материал для деформируемых объектов, поскольку соединяет уникальные свойства: контролируемое электрическим напряжением поверхностное натяжение, низкую температуру плавления и высокую электрическую проводимость в жидком состоянии.

Ученые использовали жидкий при комнатной температуре сплав, называемый EGaIn (¼ индия и ¾ галлия). Маленькую каплю сплава наносили на электродную матрицу, которая представляет собой квадратную акриловую ячейку со вставленными 49 (7×7) графитовыми электродами и покрытую раствором гидроксида натрия.

Поверхностное натяжение жидких металлов, определяющее их геометрическую форму, зависит от внешних электрических полей. Система управления задает с помощью зарядов электродов рисунок, который повторяет металл: жидкий сплав отталкивается от положительно заряженных электродов (анодов) и притягивается к отрицательным электродам (катодам). В публикации ученые «нарисовали» сплавом на матрице букву S и сердце. Помимо формы можно задавать и скорость растекания металла.

Исследование, по мнению авторов, приближает создание «мягкой робототехники». Хотя подобное изобретение чем-то и напоминает состоящего из «мимикрирующего полисплава» терминатора Т-1000, конструирование трехмерных структур — пока задача отдаленного будущего. Непосредственным приложением разработки британских ученых могут быть программируемые печатные платы и токопроводящие чернила.

Результаты работы опубликованы в отчете конференции Interactive Surfaces and Spaces 2017, проходящей 17—20 октября в Брайтоне (Великобритания).