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液态金属可逆变形电化学协同控制机制:SCHEME

液态金属可逆变形电化学协同控制机制:SCHEME

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  • 发布时间:2015-09-06
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液态金属可逆变形电化学协同控制机制:SCHEME

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  • 清华大学刘静教授小组首次发现电学和化学协同机制控制下的液态金属可逆变形行为。
  • 这是继发现电学控制变形的基本现象之后的又一次重大发现。相比单一的电学控制,电化学协同机制(Synthetically Chemical-Electrical Mechanism, SCHEME )可以获取可逆的变形行为,极大的丰富了液态金属可控变形方式。目前文章已发表于Nature出版集团系列期刊《科学报告》上。
  • 该项研究引入了酸、碱类电解质溶液,揭示了结合电场控制下的液态金属镓在球体和非球体之间的各种可逆转换行为,探明了其中的SCHEME机制及影响因素。研究表明,由于纯镓表面张力极大(约700 mN/m),意味着可在平坦表面上保持球体形态;而氧化镓表面张力则趋近于0,因而可因重力和电学的双重作用而沿水平方向大幅展开。在酸或碱类电解液中,通过加电作用,镓球表面会迅速产生一层氧化镓薄膜,这使其表面张力发生突降,由此实现展开乃至分裂效应;一旦切断电压,之前形成的氧化镓层随即被电解液溶解,从而将纯镓再度暴露于化学溶液中,液态金属物体的表面张力于是自动恢复,变形体随即收缩成最初的球体形状,分裂的液态金属则自动融合。如此,通过变换电压大小和电解液浓度,可以调控液态金属镓的表面张力,进而实现对应的变形和离散幅度, 这些基础发现为研制液态金属类柔性机器提供了关键技术支持。

 

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