A طريقة لمعالجة التوتر السطحي من المعدن السائل عن طريق الأكسدة السطحية والحد من

الهدف العام من هذا الإجراء هو إثبات التلاعب بالمعدن السائل تحت تأثير الإمكانات الكهروكيميائية. تعمل هذه الطريقة على ضبط التوتر البيني للمعدن السائل على نطاق هائل مع توضيح دور الأكاسيد في التوتر السطحي. الجاذبية الرئيسية لهذه التقنية هي أنها بسيطة ، وقابلة للعكس ، ولا تتطلب سوى إمكانات متواضعة للغاية.

تم استخدام هذا الشيء لصنع أجهزة إلكترونية قابلة لإعادة التكوين وتتكون بالكامل تقريبا لأداء الأكسدة ، صب إلكتروليت مائي في طبق بتري. استخدم حجما يملأ الطبق على عمق يتراوح من واحد إلى ثلاثة ملليمترات تقريبا. استخدم حقنة لوضع قطرة من سبيكة الغاليوم في المنحل بالكهرباء.

هنا ، يتم استخدام الإنديوم الغاليوم سهل الانصهار. ضع سلكا نحاسيا بقطر أقل من قطر القطرة في المعدن السائل لإنشاء قطب العمل. في الحمض أو القاعدة ، سوف يبلل المعدن السائل النحاس وبالتالي يشكل اتصالا كهربائيا ممتازا.

ضع قطبا مضادا موصلا في المحلول ، ولكن ليس ملامسا للمعدن السائل. إذا كانت مقاومة القطب المضاد أقل من أوم واحد ، فإن أبعاده غير ذات صلة. بعد ذلك ، قم بتوصيل الأسلاك بمصدر جهد وقم بتطبيق جهد إيجابي على المعدن السائل.

لتشوه الشكل الصغير ، قم بتطبيق الفولتية الموجبة أقل من فولت واحد. لتشوه الشكل الأكبر ، ضع أكثر من فولت واحد. لإجراء التخفيض ، قم بتوزيع قطرة من المعدن السائل من حقنة في طبق بتري فارغ.

بعد ذلك ، ضعف المنحل بالكهرباء المائية المحايدة في طبق بتري إلى مستوى يغمر المعدن. ضع سلكا نحاسيا في المعدن السائل ليكون بمثابة قطب كهربائي يعمل ، ثم ضع سلكا موصلا في المنحل بالكهرباء ليكون بمثابة قطب مضاد. قم بتوصيل الأسلاك بمصدر جهد وقم بتطبيق جهد سالب على المعدن السائل.

ضع حوالي ناقص فولت واحد لإزالة أكسيد السطح والتسبب في إزالة المعدن من الركيزة. يجب إزالة البللة من المعدن أولا على الجانب الأقرب إلى القطب المضاد. قم بتطبيق المزيد من الإمكانات السلبية لإزالة طبقة الأكسيد تماما.

تجنب تطبيق الفولتية السالبة الكبيرة بشكل مفرط لمنع ظهور فقاعات الهيدروجين على المعدن السائل بسبب تقليل المنحل بالكهرباء. باستخدام قاطع ليزر ، أو أداة طحن ، قم بقطع مسار مباشر من المركز إلى حافة قطعة من بولي ميثيل ميثاكريلات ، أو PMMA. لا تقطع المسار على طول الطريق عبر سمك PMMA.

ستكون هذه القطعة بمثابة ركيزة للمعدن السائل. باستخدام نفس الأداة ، قم بقطع ثقب مليمتر مربع واحد من خلال مركز PMMA. باستخدام المسار كدليل ، قم بتشغيل سلك نحاسي معزول مع كشف الطرف فقط ، إلى مركز PMMA.

ضع السلك بحيث يكون بارزا فوق سطح PMMA. أغلق السلك في مكانه بمادة لاصقة مانعة للتسرب. اقطع السلك فوق سطح PMMA مباشرة ، لكن لا تدعه يمتد بعيدا وإلا سيزعج شكل القطرة.

قم بلصق قطعة PMMA لأسفل في حاوية شفافة يمكن من خلالها الحصول على صورة واضحة. ضع الحاوية في مقياس زوايا بزاوية التلامس بحيث يكون المظهر الجانبي لسطح القطرة مرئيا بوضوح. املأ الحاوية بهيدروكسيد الصوديوم المولاري.

ثم ضع قطرة من 25 إلى 50 ميكرولتر من المعدن السائل على السلك النحاسي البارز. سيكون هذا السلك بمثابة قطب كهربائي يعمل وسيبلل القطرة. قم بتوصيل جميع الأقطاب الكهربائية ببوتينسيوستات.

بعد ذلك ، ضع قطبا كهربائيا عدادا لشبكة البلاتين ، وقطبا كهربائيا مرجعيا من كلوريد الفضة المشبعة في المحلول. استخدم الجهد للتحكم في الجهد فيما يتعلق بالقطب المرجعي ، واستخدم مقياس الزوايا لقياس الشكل وبالتالي التوتر البيني للقطرة. تأكد من أن مقياس الزوايا قادر على قياس التوتر البيني لتسقط اللاطئ.

املأ الشعيرات الدموية الزجاجية بمحلول هيدروكسيد الصوديوم المولي الواحد. يجب أن يكون قطر الشعيرات الدموية حوالي ملليمتر واحد. ضع أحد طرفي التدفق الشعري مقابل قطرة من المعدن السائل.

قم بمحاذاة الشعيرات الدموية بحيث تكون موازية لسطح الطاولة. تجنب الفجوات الهوائية بين قطرة المعدن السائل والشعرية المملوءة بالكهرباء. باستخدام مسحة ، تخلص من أي إلكتروليت زائد قد يكون قد تسرب أثناء التجميع.

ضع سلكا نحاسيا في المعدن السائل وقطبا كهربائيا مضادا موصلا في الطرف المفتوح للشعيرات الدموية بحيث يلامس المحلول. قم بتوصيل الأسلاك بمصدر جهد وقم بتطبيق جهد إيجابي على المعدن السائل. يجب أن يبدأ المعدن السائل في ملء الشعيرات الدموية.

استخدم تقنيات التشكيل الحجري الناعم والنسخ المتماثلة لتصنيع قنوات الموائع الدقيقة المكونة من بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان ، أو PDMS. قم بتصنيع قنوات يبلغ عرضها حوالي 100 إلى 1,000 ميكرون وطولها 100 ميكرون وطولها من 25 إلى 65 ملم. حقن المعدن السائل إما يدويا أو باستخدام مضخة حقنة لملء القناة بالكامل.

باستخدام قطعة قطن مغموسة في هيدروكسيد الصوديوم المولي أو كلوريد الهيدروجين المولي ، قم بإزالة الكميات الزائدة من المعدن السائل من مدخل القناة بحيث يظل المعدن متدفقا مع السطح العلوي ل PDMS. اغمر أحد طرفي القناة في المنحل بالكهرباء ، وضع الأنود بحيث يلامس المنحل بالكهرباء ولكن ليس المعدن. في الطرف الآخر من القناة ، اتصل بقطب كهربائي منفصل بسطح المعدن بحيث يعمل المعدن السائل نفسه ككاثود.

قم بتوصيل هذه الأسلاك بمصدر جهد ، وأكمل الدائرة الكهربائية. بالنسبة لنظام ثلاثي الأقطاب الكهربائية ، ضع القطب المرجعي بحيث بالكاد يغمر في قطرة الإلكتروليت. قبل تطبيق جهد التخفيض ، قم بتركيب كاميرا فيديو على حامل ثلاثي القوائم أو في مجهر لتسجيل التجارب.

استخدم وضع التركيز البؤري التلقائي لتركيز كل شيء. استخدم التركيز البؤري اليدوي للتحكم بشكل أفضل في عمق المجال وتوازن اللون الأبيض وISO. عند الضرورة، استخدم نقطة توقف f أعلى، وسرعة غالق تبلغ جزء من مائة ثانية، وتوازن اللون الأبيض التلقائي، وISO تلقائي.

ابدأ تسجيل التجربة. ضع حوالي فولت واحد ناقص لسحب المعدن السائل من القنوات الدقيقة. قم بإيقاف تشغيل الجهد لجعل المعدن يتوقف عن الحركة في المنحل بالكهرباء المحايدة.

يظهر هنا مقطع فيديو لمقياس الزوايا للمعدن السائل الذي ينتشر تحت تأثير الجهد الكهروكيميائي. انخفاض الارتفاع يدل على إمكانات تأكسدية أكثر. يمكن تحديد التوتر البيني من انحناء القطرة.

المنطقة الموجودة على يسار الخط المنقط حيث تغيب طبقة الأكسيد سلوكا شعريا كهربائيا نموذجيا. ومع ذلك ، عندما تكون طبقة الأكسيد موجودة ، يظهر التوتر البيني انخفاضا حادا ، ويتناقص مع تطبيق الفولتية الأكبر. يؤدي تطبيق إمكانات التقليل على المعدن إلى إزالة الأكسيد ويؤدي إلى انسحابه من القنوات الدقيقة.

يوضح هذا التمثيل البياني ملف تعريف السرعة للانسحاب الشعري عند جهد ثابت. عندما يتم استبدال المعدن السائل بالكهرباء ، تزداد المقاومة الكهربائية في القناة الدقيقة مما يؤدي إلى انخفاض السرعة بمرور الوقت. بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء هذه التقنية في غضون دقائق ويجب أن تسمح للعلماء والمهندسين بدراسة هذه الظاهرة الفريدة.