Блог компании ua-hosting.company. Дабы что-то создать, нужно с чего-то начать. Современные технологии прошли долгий путь эволюции, как и любой биологический вид. Тысячи лет тому назад человек создал первое колесо, а сейчас по дорогам оживленных мегаполисов снуют автомобили, которые тяжело себе представить без этих самых колес. Отличие эволюции от технологического процесса заключается в наличии дикой идеи.

Эволюция никогда не будет создавать то, в чем биологический вид не нуждается для своего выживания. Но вот наука порой отходит от этой тактики, создавая нечто совершенно ненужное, но от того не менее удивительное.

Вдохновением для подобного рода творений, как показывает практика, часто становятся произведения научной фантастики как в литературном, так и в кинематографическом виде. Сегодня мы рассмотрим исследование, в котором ученые, вдохновленные кинолентой «Терминатор 2», решили разработать метод бесконтактного контроля жидкого металла.

Удалось ли им воплотить в жизнь кошмар Сары Коннор, как работает данная методика, и где она может найти свое применение? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

В рамках бытового использования бесконтактные технологии являются не более чем удобством, а то и банальным баловством. В настольной лампе, включить которую можно взмахом руки вместо нажатия кнопки, нет особой необходимости. Однако сама идея такой футуристики на своем рабочем столе поднимает настроение.

Если же говорить про лаборатории и производственные комплексы, то бесконтактные методы манипулирования какими-либо объектами крайне важны, так как минимизируют вероятность этот объект повредить при классическом контакте. Вариантов воздействовать на объект без прямого контакта много: магнитный, акустический, оптический и т.д. Но, как говорят авторы исследования, до настоящего времени всегда были сложности с бесконтактным манипулированием свободно текущими жидкими потоками. Если точнее, то реализация четко контролируемых изменений направления или формы жидкости, особенно без нарушения формы поперечного сечения потока, является очень сложной задачей.

Мы бы не увидели множество изобретений, изменивших нашу жизнь, если бы «сложно» кого-то останавливало. А потому в данном труде ученые изучили бесконтактное манипулирование свободно текущими потоками жидких металлов (ЖМ или LM от liquid metal).

Особое внимание в последние годы привлекли жидкие металлы на основе галистана, сплава галлия (Ga), индия (In) и олова (Sn), так как проводники из этого материала обладают рядом привлекательных свойств: мягкость, растяжимость, низкая температура плавления, сохранение текучести и металлических свойств при комнатной температуре, низкая токсичность и т.д.

Изображение №1

Ученые отмечают, что LM сплавы на самом деле плохо подходят для формирования стабильных потоков жидкости из-за их огромного поверхностного натяжения и водоподобной вязкости, которые способствуют образованию капель (1A). Однако электрохимическое окисление поверхности LM в растворе основания (основание — химическое соединение, способное образовывать ковалентную связь с протоном или с вакантной орбиталью другого химического соединения) снижает эффективное натяжение LM до крайне низких значений.

Такое электрохимическое манипулирование межфазным натяжением позволяет реализовать различные удивительные эффекты, такие как обратимая деформация, формирование рисунка, эффект пульсации, «сверхтекучее» проникновение через пористую среду и т.д. Что наиболее важно, присутствие оксидных частиц на LM также позволяет формировать длинные, стабильные потоки металла, когда он выходит из сопла и попадает в раствор (1B).

Ввиду цилиндрического поперечного сечения и металлической проводимости ученые назвали эти потоки LMW (от liquid metal wire), т.е. жидкими металлическими проводами. Толщина LMW составляет примерно 100–200 мкм.

Хотя обычно LM не реагирует на магнитные поля, ток, проходящий через провод для запуска электрохимических реакций, делает его восприимчивым к магнитным силам через силу Лоренца (сила Лоренца — сила, с которой электромагнитное поле, согласно классической электродинамике, действует на точечную заряженную частицу) (1C).

В данном труде ученые смогли управлять перемещением свободно падающих LMW при комнатной температуре именно с помощью силы Лоренца. Поскольку LM мягкий, он почти не оказывает сопротивления подобному манипулированию и, следовательно, ускоряется в радиальном направлении.