Металлы, находящиеся в жидком состоянии 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 мягких 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 жидких магнитных металлов могут двигаться только горизонтально, и они должны быть полностью погружены в жидкость, чтобы избежать образования пасты.
Лян Ху, Цзин Лю и его коллеги хотели создать магнитный жидкий металл, который они могли бы перемещать и растягивать 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, погруженную в соляную кислоту. На поверхности капли образуется слой оксида галлия, который снижает поверхностное натяжение жидкого металла. Когда команда применила два магнита в противоположных направлениях, они могли растянуть каплю почти в четыре раза по ее длине в состоянии покоя. Они также могли управлять жидким металлом для соединения двух погруженных горизонтальных электродов и, благодаря его проводящим свойствам, зажигать светодиодную лампочку.
Жидкий металл мог даже растягиваться вертикально, а затем двигаться горизонтально, чтобы соединить два электрода – верхний на воздухе, а нижний – на соляной кислоте. Это продемонстрировало, что материал не нужно полностью погружать в жидкость. Таким образом, магнитный жидкий металл напоминал вертикально идущую амфибию, говорят исследователи.
Эти авторы подтверждают получение финансирования от Проекта 111 и Национального фонда естественных наук Китая.