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北卡罗莱纳州立大学的研究人员发现，镓铟（EGAIN），最高表面张力的一个液态金属，可以被诱导称为低电压的应用分形蔓延并形成图案。工作具有用于控制液体金属的形状的影响。
表面张力是由液体表面施加的力，其使其使其“珠升”或形成液滴。例如，水具有高表面张力，因此珠子珠，而具有较低的表面张力，倾向于展开。液体金属如汞，具有巨大的表面张力，因此几乎总是球形。实际上，在室温下，Egain具有任何已知液体的最高表面张力。
在一个令人惊讶的发现，北卡州大物理教授卡伦·丹尼尔斯和化学和生物分子工程教授迈克尔·迪基发现将低电压施加到Egain的表面使液态金属扩散并形成雪花状分形图案。
“将电压施加到EGAIN形成金属，从而有效地降低了表面张力的表面上的氧化物的薄层，”迪基说。就像把肥皂或洗涤剂水 - - 到液体“通常，液体的张力可以通过添加表面活性剂降低。人们很容易把肥皂入水，但难以得到肥皂。相比之下，使用电压控制的张力很有趣，因为它是可逆的，非常有效的。”
“我们还发现，如果你申请量较高的电压将其停止散布金属和珠子了一遍，”丹尼尔斯说。“这是由于氧化物的生成量 - 少量降低的表面张力，但过多的形式在金属外皮并停止蔓延。因此，控制电压来控制金属的传播一个很好的方式。”
研究人员记录的金属的行为作为表面张力降低。小于电力的一伏特导致金属散开并形成不同的分形，或图案。有趣的是，通过形成EGAIN分形似乎是唯一的;也就是说，它们不匹配任何目前所描述的分形。“除了是不寻常的，这些分形的其他意义是，为了使它们能够形成液体金属必须接近零的表面张力，” Daniels说。
“这项工作表明，不仅在氧化物的形成降低液体金属的表面张力，但它也产生压缩应力 - 张力的相反 - 即帮助金属扩散出来并形成分形，”迪基说。“这很有趣，因为液体总是在张力下，我们现在不得不压缩力直接应用于液体表面的工具。这些特性使我们在金属的行为更大的控制权。”
这项研究发表在物理评论信，并由国家科学基金会（授予DMR-1608097和CMMI-0954321）和空军研究实验室资助。丹尼尔斯是通讯作者。研究生Collin eaher和本科生David Height和John O'Reagan为这项工作做出了贡献。
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编辑的注释：一个抽象的纸张如下。
“氧化介导的液态金属中的指法”
DOI：10.1103 / physrevlett.119.174502
作者：科林埃克，大卫·海特，约翰·奥里根，迈克尔·迪基和卡伦·丹尼尔斯，北卡罗莱纳州立大学
发布时间：物理评论快报
抽象的：
我们识别和描述了一类新指法在液态金属的不稳定性;这些不稳定性是意想不到的，由于金属的大界面张力。电化学氧化降低了镓基的液态金属合金的到接近零，由此诱导形状急剧变化，包括分形的形成值的有效界面张力。所测得的分形维数（d = 1：3_0：05）置于不同的普适类以外指法不稳定性的不稳定性。通过表征形态和变化动力学作为液滴体积的函数，施加的电势，我们确定参与了这一过程的三个主要的力：界面张力，重力，和氧化应激。重要的是，我们发现，电化学氧化可以生成在一个液体界面相对的拉伸力压缩界面力。因此，表面氧化层不仅诱导的不稳定性，但最终提供物理和电化学屏障暂停在较大的正电位的不稳定性。控制在界面处的界面张力和氧化（压缩）应力之间的竞争是对于采取液体金属的金属性质的优点重新配置的电子，电磁和光学器件的发展非常重要的。
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