معدن سائل يسمح بالمرايا القابلة للتحويل

عادة ما يتم إنشاء المرايا والمكونات البصرية العاكسة الأخرى من خلال استخدام الطلاءات الضوئية أو عمليات التلميع. استخدم نهج الباحثين ، الذي طوره فريق بقيادة يوجي أوكي من جامعة كيسوهو بالتعاون مع فريق من جامعة ولاية كارولينا الشمالية بقيادة مايكل ديكي ، تفاعلًا كيميائيًا عكسيًا مدفوعًا كهربائيًا لإنشاء سطح عاكس على المعدن السائل.

يمكن التبديل بين حالات الانعكاس والتشتت باستخدام 1.4 فولت فقط ، تقريبًا نفس الجهد المستخدم لإضاءة LED النموذجي ، وفي درجات الحرارة المحيطة.
طور الباحثون طريقة للتبديل الديناميكي لسطح المعدن السائل بين حالات الانعكاس (أعلى اليسار وأسفل اليمين) وحالات التشتت (أعلى اليمين وأسفل اليسار).  عندما يتم تطبيق الكهرباء ، يؤدي تفاعل كيميائي قابل للانعكاس إلى أكسدة المعدن السائل ، مما يؤدي إلى حدوث خدوش تجعل المعدن يتشتت.  بإذن من كيسوكي ناكاكوبو ، جامعة كيوشو.


طور الباحثون طريقة للتبديل الديناميكي لسطح المعدن السائل بين حالات الانعكاس (أعلى اليسار وأسفل اليمين) وحالات التشتت (أعلى اليمين وأسفل اليسار). عندما يتم تطبيق الكهرباء ، يؤدي تفاعل كيميائي قابل للانعكاس إلى أكسدة المعدن السائل ، مما يؤدي إلى حدوث خدوش تجعل المعدن يتشتت. بإذن من كيسوكي ناكاكوبو ، جامعة كيوشو.



قال أوكي: "في المستقبل القريب ، يمكن استخدام هذه التكنولوجيا لإنشاء أدوات للترفيه والتعبير الفني لم تكن متوفرة من قبل". "مع المزيد من التطوير ، قد يكون من الممكن توسيع هذه التكنولوجيا إلى شيء يشبه إلى حد كبير الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج بصريات يتم التحكم فيها إلكترونيًا مصنوعة من المعادن السائلة. وهذا يمكن أن يسمح للبصريات المستخدمة في أجهزة الاختبار الصحية التي تعتمد على الضوء أن يتم تصنيعها بسهولة وبتكلفة زهيدة في مناطق من العالم تفتقر إلى مرافق المختبرات الطبية ".

في العمل ، أنشأ الباحثون خزانًا باستخدام قناة تدفق مضمنة. ثم استخدموا "طريقة الدفع والسحب" لتشكيل الأسطح البصرية إما عن طريق ضخ معدن سائل أساسه الغاليوم في الخزان أو شفطه. تم استخدام هذه العملية لإنشاء أسطح محدبة أو مسطحة أو مقعرة ، ولكل منها خصائص بصرية مختلفة.

من خلال تطبيق الكهرباء ، تسبب الفريق في تفاعل كيميائي قابل للانعكاس ، والذي يؤدي إلى أكسدة المعدن السائل في عملية تغير حجم السائل بحيث يتم إنشاء العديد من الخدوش الصغيرة على السطح ، مما يؤدي إلى تشتت الضوء.

عندما يتم تطبيق الكهرباء في الاتجاه المعاكس ، يعود المعدن السائل إلى حالته الأصلية. يزيل التوتر السطحي للمعدن السائل الخدوش ، ويعيدها إلى حالة المرآة العاكسة النظيفة.

قال أوكي: "كان هدفنا استخدام الأكسدة لتغيير التوتر السطحي وتقوية سطح المعدن السائل". ومع ذلك ، وجدنا أنه في ظل ظروف معينة ، سيتحول السطح تلقائيًا إلى سطح نثر. بدلاً من اعتبار هذا فشلًا ، قمنا بتحسين الظروف وتحققنا من الظاهرة ".

أظهرت الاختبارات أن تغيير الجهد على السطح من -800 mV إلى +800 mV من شأنه أن يقلل من شدة الضوء حيث يتغير السطح من العاكس إلى التشتت. كشفت القياسات الكهروكيميائية أن تغيير الجهد بمقدار 1.4 فولت كان كافياً لإنشاء تفاعلات الأكسدة والاختزال مع قابلية استنساخ جيدة.

قال أوكي: "وجدنا أيضًا أنه في ظل ظروف معينة يمكن أن يتأكسد السطح قليلاً مع الحفاظ على سطح عاكس أملس". "من خلال التحكم في هذا ، قد يكون من الممكن إنشاء أسطح بصرية أكثر تنوعًا باستخدام هذا النهج الذي يمكن أن يؤدي إلى تطبيقات في الأجهزة المتقدمة مثل الرقائق الكيميائية الحيوية أو استخدامها لصنع عناصر بصرية مطبوعة ثلاثية الأبعاد."


الوقت ما بعد: 28 يونيو - 2021


Leave Your Message