Жидкий металл перемещается и растягивается в трехмерном пространстве
Металлы, которые являются жидкостями при комнатной температуре, такие как галлий и некоторые сплавы, обладают уникальными свойствами
В фильме «Терминатор» робот превращается в различные формы и объекты и проходит через решетку благодаря своей «жидкометаллической» основе. Хотя современные роботы не имеют таких возможностей, подобная технология становится ближе с разработкой новых жидких металлов, которыми можно манипулировать в трехмерном пространстве с помощью магнитов.
Материалы, представленные в ACS Applied Materials & Interfaces, могут когда-нибудь найти применение в мягкой робототехнике.
Металлы, которые являются жидкостями при комнатной температуре, такие как галлий и некоторые сплавы, обладают уникальными свойствами, включая высокую проводимость, низкую температуру плавления и высокую деформируемость.
Эти свойства делают их привлекательными для использования в роботах и гибкой электронике. Добавляя магнитные частицы, такие как никель или железо, исследователи могут производить жидкие металлы, которыми они могут манипулировать с помощью магнитов.
Однако из-за высокого поверхностного натяжения большинство магнитных жидких металлов могут перемещаться только горизонтально, и они должны быть полностью погружены в жидкость, чтобы избежать образования пасты. Лян Ху, Цзин Лю и их коллеги хотели сделать магнитный жидкий металл, чтобы он мог перемещаться и растягиваться как по горизонтали, так и по вертикали, без необходимости полностью погружать материал в жидкость.
Для этого исследователи сначала работали с материалом, погруженным в жидкость. Они добавили частицы железа в каплю сплава галлия, индия и олова, погруженного в соляную кислоту. На поверхности капли образовался слой оксида галлия, который уменьшал поверхностное натяжение жидкого металла.
Когда ученые приложили два магнита в противоположных направлениях, они могли растянуть каплю почти в четыре раза больше ее длины покоя. Они также могут манипулировать жидким металлом, чтобы соединить два погруженных горизонтальных электрода и, благодаря его проводящим свойствам, зажечь светодиодную лампу.
Жидкий металл может даже вытягиваться вертикально, а затем перемещаться горизонтально, чтобы соединить два электрода — верхний, контактирующий с воздухом, и нижний в соляной кислоте. Это продемонстрировало, что материал не должен быть полностью погружен в жидкость. Таким образом, магнитный жидкий металл напоминал прямоходящую амфибию, говорят исследователи.
Liang Hu et al. Magnetic Liquid Metals Manipulated in the Three-Dimensional Free Space, ACS Applied Materials & Interfaces (2019). DOI: 10.1021/acsami.8b22699