Жидкий металл позволяет переключаемые зеркала

Зеркала и другие отражающие оптические компоненты обычно создаются с помощью оптических покрытий или процессов полировки. Подход исследователей, разработанный группой во главе с Юджи Оки из Университета Кисуху в сотрудничестве с командой из Университета штата Северная Каролина во главе с Майклом Дики, использовал электрически обратимую химическую реакцию для создания отражающей поверхности на жидком металле.

Переключение между состояниями отражения и рассеяния может быть выполнено с помощью всего 1,4 В, примерно того же напряжения, которое используется для зажигания обычного светодиода, и при температуре окружающей среды.
Исследователи разработали способ динамического переключения поверхности жидкого металла между отражающим (верхний левый и нижний правый) и рассеивающим состояниями (верхний правый и нижний левый).  Когда применяется электричество, обратимая химическая реакция окисляет жидкий металл, создавая царапины, которые заставляют металл рассыпаться.  Предоставлено Кейсуке Накакубо, Университет Кюсю.


Исследователи разработали способ динамического переключения поверхности жидкого металла между отражающим (верхний левый и нижний правый) и рассеивающим состояниями (верхний правый и нижний левый). Когда применяется электричество, обратимая химическая реакция окисляет жидкий металл, создавая царапины, которые заставляют металл рассыпаться. Предоставлено Кейсуке Накакубо, Университет Кюсю.



«В ближайшем будущем эту технологию можно будет использовать для создания инструментов для развлечения и художественного самовыражения, которые никогда не были доступны раньше», - сказал Оки. «По мере дальнейшего развития, возможно, появится возможность расширить эту технологию до чего-то похожего на 3D-печать для производства оптики с электронным управлением из жидких металлов. Это могло бы позволить легко и недорого изготавливать оптику, используемую в приборах для проверки состояния здоровья, в тех регионах мира, где отсутствуют медицинские лабораторные помещения ».

В своей работе исследователи создали резервуар с помощью встроенного проточного канала. Затем они использовали «двухтактный метод» для формирования оптических поверхностей, либо закачивая жидкий металл на основе галлия в резервуар, либо высасывая его. Этот процесс использовался для создания выпуклых, плоских или вогнутых поверхностей, каждая с разными оптическими характеристиками.

Используя электричество, команда вызвала обратимую химическую реакцию, которая окисляет жидкий металл в процессе, который изменяет объем жидкости таким образом, что на поверхности создается множество мелких царапин, которые вызывают рассеяние света.

Когда электричество подается в обратном направлении, жидкий металл возвращается в исходное состояние. Поверхностное натяжение жидкого металла удаляет царапины, возвращая его в состояние чистого отражающего зеркала.

«Мы намеревались использовать окисление для изменения поверхностного натяжения и усиления поверхности жидкого металла», - сказал Оки. «Однако мы обнаружили, что при определенных условиях поверхность может самопроизвольно превращаться в рассеивающую поверхность. Вместо того чтобы считать это ошибкой, мы оптимизировали условия и проверили явление ».

Испытания показали, что изменение напряжения на поверхности с -800 мВ до +800 мВ уменьшит интенсивность света, поскольку поверхность изменится с отражающей на рассеивающую. Электрохимические измерения показали, что изменения напряжения на 1,4 В достаточно для создания окислительно-восстановительных реакций с хорошей воспроизводимостью.

«Мы также обнаружили, что при определенных условиях поверхность может слегка окисляться и при этом сохранять гладкую отражающую поверхность», - сказал Оки. «Контролируя это, можно было бы создать еще более разнообразные оптические поверхности, используя этот подход, который может привести к применению в продвинутых устройствах, таких как биохимические чипы, или для изготовления оптических элементов, напечатанных на 3D-принтере».


Время публикации: июн-28-2021


Leave Your Message