محققان دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی با اعمال ولتاژهای بسیار پایین، شیوه‌ای برای کنترل کشش سطحی فلزهای مایع ارائه داده‌اند که می‌توان از آن برای خلق ابزار الکترونیکی تغییرشکل‌دهنده استفاده کرد.

به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، این موفقیت می‌تواند فرصت‌های جدیدی را در حوزه‌ ساخت مدارهای الکترونیکی، ابزار الکترونیکی خودترمیم‌کننده یا حتی ربات‌های خودمونتاژ‌شونده در آینده ایجاد کند.

مایع فلزی به کاررفته توسط محققان، آلیاژی از گالیوم و ایندیم بود. گالیوم، مایعی است که دمای ذوب آن بالاتر از دمای اتاق و حدود 29 درجه سانتی‌گراد است در حالی که ایندیم دارای دمای ذوب بسیار بالاتر و حدود 156 درجه سانتی‌گراد است. اما زمانی که این دو با یکدیگر ترکیب می‌شوند، آلیاژی را تشکیل می‌دهند که در دمای اتاق مایع است.

یکی دیگر از جوانب این آلیاژ و مشخصه‌ای که محققان به دنبال استفاده از آن در آزمایشاتشان بودند، کشش سطحی بی‌نهایت بالای آن در حدود 500 میلی‌نیوتن در متر بود. در نتیجه، زمانی که قطره‌ای از این آلیاژ روی یک سطح قرار می‌گیرد، تمایل دارد توپی تقریبا کروی را شکل دهد و در صورتی که در آن مداخله‌ای انجام نشود، شکلش را حفظ کند.

دانشمندان دریافتند چنانچه ولتاژ پایینی (کمتر از یک ولت) را در آب به چنین قطره‌ای اعمال کنند، می‌توانند کشش سطحی‌ آن را تا حد قابل‌توجهی کاهش دهند و در آزمایشات انجام‌شده، این امر منجر به مسطح‌شدن فلز ذوب‌شده شد. با این حال، زمانی که ولتاژ حذف شد، کشش سطحی بالا برگشت و قطره بار دیگر شکل کروی‌اش را به خود گرفت.

بسته به این ولتاژ، کشش سطحی می‌تواند تغییر کند و مایع بسته به شارژ اعمال‌شده به آن، چسبناک‌تر یا کمتر چسبناک می‌شود. به عبارت دیگر این فلز می‌تواند حالت‌های مایع مختلفی به خود از کشش سطحی 500 میلی‌نیوتن در متر تا دو میلی‌نیوتن در متر یا کششی بین این دو را به خود بگیرد.

اهمیت این امر آن است که می‌توان این فلز را در قالب‌هایی با اشکال متنوع به کار برد. در آزمایشات انجام شده، اگر این شکل‌ها یک آنتن بودند، فلز می‌توانست مانند یک آنتن با تنظیم متغیر بالا رفتار کند. چنین آنتنی می‌تواند شکل خود را برای دریافت‌کردن یا مخابره طیف وسیعی از طول‌موج‌های مختلف و همگی از یک منبع تغییر دهد.

دانشمندان دانشگاه کارولینا با دیگر نسخه‌های آنتن‌های تغییردهنده شکل در گذشته آزمایشاتی انجام داده بودند اما این نخستین بار است که آن‌ها از الکتریسیته و نه از شکل‌افتادگی مکانیکی برای تغییر شکل استفاده کرده‌اند. این محققان از کنترل حرکت فلزات مایع برای تغییردادن شکل آنتن‌ها و کامل‌کردن یا شکستن مدارها استفاده خواهند کرد. همچنین می‌توان از این فناوری برای استفاده در کانال‌های میکرومایع یا ابزار نوری و فتونیک بهره برد.

جزئیات این دستاورد علمی در مجله مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم آمریکا منتشر شد.

انتهای پیام