science >> Wetenschap >  >> Chemie

Terminator-achtig vloeibaar metaal beweegt en rekt zich uit in de 3D-ruimte

Krediet:American Chemical Society

In de kaskraker Terminator film franchise, een kwaadaardige robot verandert in verschillende menselijke vormen en objecten en sijpelt door nauwe openingen, dankzij de samenstelling "vloeibaar metaal". Hoewel de huidige robots deze mogelijkheden niet hebben, de technologie komt dichterbij met de ontwikkeling van nieuwe vloeibare metalen die met magneten in 3D-ruimte kunnen worden gemanipuleerd. Gemeld in ACS toegepaste materialen en interfaces , de materialen zouden ooit toepassingen kunnen vinden in zachte robotica.

Metalen die bij kamertemperatuur vloeibaar zijn, zoals gallium en bepaalde legeringen, hebben unieke eigenschappen, waaronder een hoge geleidbaarheid, laag smeltpunt en hoge vervormbaarheid. Deze eigenschappen maken ze aantrekkelijk voor toepassing in zachte robots en flexibele elektronica. Door magnetische deeltjes toe te voegen, zoals nikkel of ijzer, onderzoekers kunnen vloeibare metalen maken die ze met magneten kunnen manipuleren. Echter, vanwege hun hoge oppervlaktespanning, de meeste magnetische vloeibare metalen kunnen alleen horizontaal bewegen, en ze moeten volledig in vloeistof worden ondergedompeld om een ​​pasta te voorkomen. Liang Hu, Jing Liu en collega's wilden een magnetisch vloeibaar metaal maken dat ze zowel horizontaal als verticaal konden bewegen en uitrekken, zonder dat u het materiaal volledig in een vloeistof hoeft te doen.

Om dit te doen, de onderzoekers werkten eerst met het materiaal ondergedompeld in vloeistof. Ze voegden ijzerdeeltjes toe aan een druppel gallium, indium en tinlegering ondergedompeld in zoutzuur. Een galliumoxidelaag gevormd op het druppeloppervlak, die de oppervlaktespanning van het vloeibare metaal verlaagde. Toen het team twee magneten in tegengestelde richtingen aanbracht, ze konden de druppel uitrekken tot bijna vier keer de rustlengte. Ze konden ook het vloeibare metaal manipuleren om twee ondergedompelde, horizontale elektroden en, dankzij zijn geleidende eigenschappen, een LED-lamp laten branden. Het vloeibare metaal kan zelfs verticaal uitrekken en dan horizontaal bewegen om twee elektroden te verbinden - de bovenste blootgesteld aan lucht, en de onderste in het zoutzuur. Dit toonde aan dat het materiaal niet volledig in vloeistof hoefde te worden ondergedompeld. Op deze manier, het magnetische vloeibare metaal deed denken aan een rechtop lopende amfibie, zeggen de onderzoekers.