美國(guó)北卡羅來(lái)納州大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出一項(xiàng)新技術(shù)，可通過(guò)提供非常低的電壓來(lái)控制液體材料表面的張力，進(jìn)而為新一代的重構(gòu)電路、天線和其他技術(shù)打開(kāi)了一扇門。

研究人員使用的是一種鎵和銦的合金液體金屬。一般來(lái)說(shuō)，裸合金具有非常高的表面張力，大約能達(dá)到0.5 N/m，使得金屬可以向上成球狀挺立。但新研究向鎵銦合金施加一個(gè)非常小(＜1 V電壓)的正電荷，在金屬表面生成一種氧化層，神奇地將表面張力從0.5 N/m降到大約0.002 N/m。“這一變化使得液體金屬在地心引力的作用下，能平攤開(kāi)如一張薄煎餅。”北卡羅來(lái)納州化學(xué)和分子生物工程學(xué)副教授、邁克爾·迪奇博士說(shuō)，他作為主要執(zhí)筆人撰寫(xiě)了論文，描述了這一技術(shù)成果。

新研究還證實(shí)，表面張力的變化具有可逆性。如果電荷從正變?yōu)樨?fù)，氧化層就會(huì)被消除，再度恢復(fù)成較高的表面張力。通過(guò)幾個(gè)小步驟，就能在兩個(gè)極端之間調(diào)整表面張力。

迪奇說(shuō):“我們可以使用這種技術(shù)來(lái)控制液態(tài)金屬的運(yùn)動(dòng)，從而能夠改變天線的形狀、完成或中斷電路，它也可以用于微流體芯片、微機(jī)電系統(tǒng)，以及光子和光學(xué)器件。許多材料會(huì)在表面形成氧化物，所以這項(xiàng)工作的應(yīng)用前景，大大超越了在這里研究的某種液態(tài)金屬。”

迪奇所在的實(shí)驗(yàn)室此前展示過(guò)一種3D打印液體金屬的技術(shù)，可以使用在空氣中形成的氧化層幫助液體金屬保持某種形狀，這與氧化層作用于合金的一般規(guī)律完全相反。

“我們想，氧化層在不同環(huán)境下所表現(xiàn)出的力學(xué)性能可能大相徑庭。”迪奇說(shuō)。