Name: Um Método para Manipular a Tensão Superficial de um Metal Líquido via Oxidação e Redução Superficial (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-26T19:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 20 s
Description: Aprenda a manipular a tensão superficial de metais líquidos via oxidação e redução eletroquímica. Este método simples e reversível utiliza potenciais modestos para controlar o comportamento capilar de ligas à base de gálio em dispositivos eletrônicos reconfiguráveis.

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Os autores reconhecem o apoio da Samsung, dos Fundos de Inovação dos Chanceleres do Estado da Carolina do Norte, da NSF (CAREER CMMI-0954321 e Triangle MRSEC DMR-1121107) e dos Laboratórios de Pesquisa da Força Aérea.

1. A manipulação da tensão interfacial de Liquid Metal em Electrolyte <ol><li> Oxidação <ol><li> Pour um electrólito aquoso (ácido ou básico) em uma placa de Petri. Para assegurar que o óxido é completamente removido, utilizar um ácido ou base com uma concentração superior a 0,1 M 24 (por exemplo, NaOH 1 M ou HCl a 1 M). Utilizar um volume que vai encher o prato, até uma profundidade de cerca de 1-3 mm. Evitar o contacto da pele com estas soluções. </li><li> Utilize uma seringa para colocar uma gota (optimamente entre 10-500 ul) de uma liga à base de gálio no electrólito. Exemplos incluem eutectic gálio índio (EGAIN) ou estanho gálio índio (Galinstan). Se gálio puro é utilizado, o electrólito para aquecer, pelo menos, 30 ° C para evitar o congelamento. </li><li> Coloque um fio de cobre no metal líquido para estabelecer o eléctrodo de trabalho. Usar um fio de cobre com um diâmetro menor do que a da gota, e usar um multímetro digital de acordo com as instruções do fabricante para ENsure que o fio tem uma resistência de &lt;1 Ω. Em ácido ou base, o metal líquido vai molhar o cobre e formar assim um excelente contacto eléctrico. </li><li> Coloque uma realização de contra-eléctrodo (por exemplo, de cobre, de grafite, platina, etc.) na solução, mas não em contacto com o metal líquido. Se o contra-eléctrodo tem uma resistência de &lt;1 Ω, as suas dimensões são irrelevantes. </li><li> Ligar os fios a uma fonte de tensão e aplicar um potencial positivo para o metal líquido. Para pequena deformação forma, aplicam-se as tensões positivas &lt;1 V. Para maior deformação forma (e movimento do metal líquido para o contra-eletrodo), aplicar&gt; 1 V. Nota: A concentração da solução e a distância da queda do contra-eléctrodo ditar a tensão necessária para induzir alterações na tensão interfacial desde que a taxa de oxidação electroquímico da superfície compete com a taxa de dissolução de óxido de pelo electrólito. </li></ol></li&gt; <li> Redução <ol><li> Dispensar uma gota (10-500 ul) do metal líquido a partir de uma seringa em uma placa de Petri vazia. </li><li> Pour um electrólito aquoso neutro para a placa de Petri (por exemplo, 1 M de fluoreto de sódio (NaF) ou cloreto de sódio 1 M (NaCl)) a um nível que submerge o metal. Nota: O uso de um ácido (pH &lt;3) ou uma solução básica (pH&gt; 10) fará com que o óxido de a dissolver-se espontaneamente. </li><li> Coloque um fio de cobre no metal líquido para actuar como um eléctrodo de trabalho, e um fio condutor (por exemplo, de cobre) no electrólito para agir como o contra-eléctrodo. </li><li> Ligar os fios a uma fonte de tensão e aplicar um potencial negativo para o metal líquido. Aplicar cerca de -1 V a remover o óxido da superfície e fazer com que o metal para desumidificar a partir do substrato. O metal deve desumidificar no lado mais próximo do contra-eléctrodo. </li><li> Aplicar potenciais mais negativos (&lt;-1 v) para remover completamente a camada de óxido. Evite aplicar excessivamente grandes tensões negativas para evitar bolhas de hidrogênio de aparecer no metal líquido devido à redução do eletrólito. </li></ol></li></ol> Medição da tensão 2. Superfície via Séssil Gota <ol><li> Utilizando um cortador laser ou ferramenta de fresagem, corte um caminho directo a partir do centro para a extremidade de um pedaço de polimetilmetacrilato (PMMA) (~ 1 mm de espessura) Não cortar o caminho todo o caminho através da espessura do PMMA.; corte apenas a meio. Esta peça irá servir como um substrato para o metal líquido. Outros materiais planos e electricamente isolante, tal como vidro, cerâmica, ou polímeros pode também servir como substrato. </li><li> Com a mesma ferramenta, cortar um furo de 1 mm 2 através do centro do PMMA. </li><li> Utilizando o caminho de guia, executar um fio de cobre isolado com apenas a ponta exposta ao centro do PMMA. Posicionar o fio de modo a que seja saliente sobre a superfície de PMMA. Selar o arame no lugar com um adesivo à prova de fugas. corteo fio apenas acima da superfície do PMMA, mas não se deixe estender demasiado longe (para além de ~ 100 uM) ou que irá perturbar a forma da gota. </li><li> Tape o pedaço de PMMA para baixo dentro de um recipiente transparente, através do qual uma imagem nítida pode ser obtido. Encher o recipiente com NaOH 1 M, e colocar uma gota de 25-50 ul de metal líquido sobre o fio de cobre saliente. Este fio servirá como eléctrodo de trabalho e molhará a gota. </li><li> Coloque uma malha de platina contra-eléctrodo e uma de prata / cloreto de prata saturado (Ag / AgCl) eléctrodo de referência na solução. Conectar todos os eléctrodos a um potenciostato. </li><li> Colocar o recipiente num goniómetro de ângulo de contacto de modo que o perfil da superfície da gota é claramente visível. Utilizar o potenciostato para controlar a tensão em relação ao eléctrodo de referência, e usar o goniómetro para medir a forma e, assim, a tensão interfacial de gota. Certifique-se que o goniômetro é capaz de medir gota séssil TENSI interfacialligar; também é possível usar a análise de forma personalizada axisymmetric de imagens de queda tiradas de uma câmera montada horizontalmente 25. </li></ol> 3. Capilar Injeção <ol><li> Encher um capilar de vidro com uma solução de NaOH 1M. O diâmetro do capilar deve ser ~ 1 mm. </li><li> Colocar uma extremidade da descarga capilar contra uma gota de metal líquido. Alinhar o capilar de modo que é paralela com a superfície da mesa (ou seja, perpendicular à gravidade). Evite aberturas de ar entre a queda de metal líquido e capilar cheio de eletrólito. Usando um wipe, dab o excesso de eletrólito que pode ter vazado durante a montagem. </li><li> Coloque um fio de cobre (eléctrodo de trabalho) no metal líquido, e um contra-eléctrodo condutor (por exemplo fios de cobre) na extremidade aberta do tubo capilar, de modo que entra em contacto com a solução. </li><li> Ligar os fios a uma fonte de tensão e aplicar um potencial positivo para o metal líquido. O metal líquido deve começar a encher a capillary (evitar grandes potenciais que irão causar a formação de bolhas em excesso no contra-eléctrodo). </li></ol> 4. Retirada Capilar <ol><li> Utilizar técnicas de moldagem litográfica 26 e réplica macios para fabricar canais microfluídicos compostos de polidimetilsiloxano (PDMS). Fabricar canais que são aproximadamente de 100 a 1.000 m de largura, 100 mm de altura, e de 25 a 65 mm de comprimento. Nota: Canal Dimensões 1.000 mm de largura, 100 mm de altura e 65 mm de comprimento canal produziu resultados consistentes, mas outros também podem funcionar. Como alternativa, use capilares de vidro (por exemplo, um milímetro de diâmetro, vidro de borosilicato) em vez de microcanais PDMS. </li><li> Injectar metal líquido quer manualmente ou utilizando uma bomba de seringa para encher completamente o canal (ou seja, 6,5 mm 3 para um 1,000 m de largura, 100 mm de altura e 65 mm de comprimento do canal). </li><li> Utilizar um pedaço de algodão foi mergulhado em 1 M de NaOH ou HCl a 1 M, remover quantidades excessivas de Lilibras de metal a partir da entrada (e, se necessário, a tomada) do canal, de modo que o metal permanece nivelada com a superfície superior do PDMS. </li><li> Submerge uma extremidade do canal em electrólito (por exemplo, 1 M de NaCl), e colocar o ânodo (por exemplo, fios de cobre, platina, ou tungsténio) de tal modo que ela toca no electrólito mas não o metal. </li><li> Na outra extremidade do canal, em contato com um eléctrodo separado (por exemplo, fio de Cu) a superfície do metal de modo que o próprio metal líquido actua como um cátodo. </li><li> Ligar estes fios (isto é, ânodo e cátodo) a uma fonte de tensão ou potenciostato, e completar o circuito eléctrico. Para um sistema de três eléctrodos, coloque o eletrodo de referência de tal forma que mal se submerge na gota de eletrólito. </li><li> Antes de aplicar uma tensão de redução da montagem, uma câmara de vídeo num tripé ou num microscópio para gravar os experimentos. Use o modo de foco automático para obter tudo em foco. Utilize a focagem manual para ter um controle melhor sobreprofundidade de campo, equilíbrio de brancos e ISO. Conforme necessário, use maior parada F (ou seja, 11 ou superior), 1/100 do obturador, balanço de branco automático e auto ISO. </li><li> Iniciar a gravação do experimento. Aplicar cerca de -1 V a retirar o metal líquido a partir dos microcanais. Vire a tensão fora de causar o metal a parar de se mover em eletrólito neutro. </li></ol>

<ol><li>Khan, M. R., Eaker, C. B., Bowden, E. F., Dickey, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Giant+and+switchable+surface+activity+of+liquid+metal+via+surface+oxidation%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Giant and switchable surface activity of liquid metal via surface oxidation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 111 (39), 14047-14051 (2014).</li>
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</ol>

Os autores não têm nada a divulgar.

<html> Este método controla a tensão superficial de líquidos à base de metais de gálio que utilizam pequenas tensões de conduzir a deposição e remoção de um óxido de superfície. Embora o método apenas funciona em soluções de electrólitos, que é simples, e funciona de uma ampla variedade de diferentes condições, mas existem subtilezas dignos de nota. Na ausência de potencial eléctrico, ambas as soluções ácidas e básicas etch afastado do óxido de 27. A aplicação de um potencial oxidativo conduz a formação de óxi...

Este método fornece uma maneira simples de controlar a tensão superficial de metais líquidos contendo gálio. O método usa tensões modestas (~ 1 V) aplicadas diretamente ao metal líquido (em relação a um contra-eletrodo na presença de eletrólito) para obter mudanças enormes e reversíveis na tensão superficial do metal1. 
A tensão superficial é uma força dominante para líquidos em pequenas escalas de comprimento e é importante para uma série de fenômenos capilares, incluindo umedecimento, espalhamento e fluxo impulsionado por tensão superficial. Consequentemente, a capacidade de controlar a tensão superficial é uma maneira sensata de manipular a forma, a posição e o fluxo de líquidos em escalas de comprimento abaixo de mm. A maneira mais comum de alterar a tensão superficial entre dois fluidos é usar um surfactante, que é uma molécula que abrange a interface entre os fluidos. Os surfactantes reduzem a tensão superficial, mas de uma forma que não é fácil de reverter, pois é difícil remover os surfactantes da interface. A tensão superficial também pode ser alterada usando uma variedade de técnicas, incluindo gradientes de temperatura2,3, luz4, química de superfície 5-7 e tensão8. Mas a maioria desses métodos resulta em mudanças modestas na tensão superficial, particularmente para metais líquidos, que têm tensões superficiais notavelmente grandes.
A capacidade de controlar a tensão superficial do metal líquido pode permitir novas oportunidades para a criação de estruturas reconfiguráveis de forma com propriedades metálicas para aplicações eletrônicas, térmicas e ópticas 9-14. O metal líquido mais comum é o Hg, que é conhecido por sua toxicidade. Os métodos descritos aqui são relevantes para metais líquidos à base de gálio. Esses metais têm baixa viscosidade, grande tensão superficial, baixa volatilidade (baixa pressão de vapor) e baixa toxicidade15. É importante ressaltar que esses metais formam óxidos superficiais compostos de óxido de gálio com alguns nm de espessura no ar16. Essa camada de óxido cria uma pele física que historicamente tem sido um incômodo para aplicações eletroquímicas e fluidodinâmicas17. O método aqui utiliza o óxido de novas maneiras para controlar a tensão superficial.
A maneira mais comum de manipular metais líquidos em eletrólitos é aplicar um potencial ao metal em relação a um contra-eletrodo18. Os íons carregados de forma oposta do eletrólito correspondem às cargas do metal, fazendo com que a tensão interfacial caia. Esse fenômeno denominado eletrocapilaridade é conhecido desde a década de 1870, conforme descrito por Lippman19e tem sido utilizado para ligas de gálio20. Normalmente, a eletrocapilaridade atinge mudanças modestas na tensão superficial, uma vez que reações eletroquímicas indesejáveis limitam a faixa de tensões aplicadas ao metal. Em contraste, o método descrito aqui utiliza a oxidação superficial do metal (ou, inversamente, a redução do óxido superficial) como uma forma de alcançar enormes mudanças na tensão superficial acima e além das mudanças resultantes da eletrocapilaridade. A principal explicação para esse fenômeno é que o óxido é assimétrico; isto é, a superfície externa do óxido termina com grupos hidroxila (fazendo uma interface de baixa tensão interfacial com o eletrólito aquoso), e a superfície interna do óxido termina com átomos de gálio (fazendo uma interface de baixa tensão interfacial com o metal). Em contraste, a remoção do óxido por meio de redução eletroquímica resulta em uma interface metal-eletrólito nu, que retorna o metal de volta a um estado de alta tensão superficial. Caracterizamos a tensão interfacial do metal analisando a forma das gotículas sésseis em função da tensão, assumindo que a gravidade e a tensão superficial são as forças dominantes que definem a curvatura de sua superfície. 
A vantagem dessa técnica em relação à eletrocapilaridade clássica é que ela pode ajustar reversivelmente a tensão de metais líquidos de baixa toxicidade em faixas enormes (de ~ 500 mN / m a quase zero). Essa mudança delta na tensão superficial pode ser a maior já relatada na literatura para qualquer fluido e pode ser realizada de maneira sintonizável e reversível. Essas grandes mudanças na tensão superficial são úteis para manipular o comportamento capilar dos metais; por exemplo, pode induzir o metal a se espalhar em uma superfície, retirar o metal dos microcanais, preencher os microcanais com metal e superar as instabilidades de Rayleigh para formar fibras metálicas líquidas1,21. 
Uma desvantagem dessa técnica é que ela requer eletrólito. Funciona melhor em condições ácidas ou básicas, porque esses eletrólitos removem o excesso de óxido superficial que, de outra forma, contaminaria a superfície do metal e restringiria mecanicamente o movimento do metal. A remoção e deposição simultâneas da camada de óxido complicam a análise dos fenômenos interfaciais e esperamos que os métodos descritos neste artigo possibilitem análises adicionais. Outra desvantagem é que as reações eletroquímicas na superfície do metal devem ser acompanhadas por meias reações complementares no contra-eletrodo22,23. Isso pode levar à formação de bolhas de hidrogênio no contra-eletrodo.

<table><tbody><tr><td>Eutectic Gallium Indium Indium</td><td>Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hidróxido de Sódio</td><td>Fisher Scientific</td><td>2318-3</td><td></td></tr><tr><td>Ácido Clorídrico</td><td>Fisher Scientific</td><td>A481-212</td><td></td></tr><tr><td>Fluoreto de Sódio</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>201154</td><td></td></tr><tr><td>Adesivo Óptico</td><td>Norland</td><td>NOA81</td><td></td></tr><tr><td>Polidimetilsiloxano ( Sylgard-184)</td><td>Kit de elastômero de silicone</td> <td>Dow Corning</td><td></td></tr><tr><td>Capilares de vidro de borosilicato</td><td>Friedrich e Dimmoch</td><td>B41972</td><td></td></tr><tr><td>Eletrodo de referência Ag/AgCl</td><td>Microeletrodos Inc.</td><td>MI-401F</td><td></td></tr><tr><td>Fonte de Tensão</td><td>Keithley</td><td>3390</td><td></td></tr><tr><td>Potenciostato</td><td>Gamry</td><td>Ref 600</td><td></td></tr><tr><td>Cortador a Laser</td><td>Universal Sistemas Laser</td><td>VLS 3.50</td><td></td></tr></tbody></table>

um método para manipular surface tension de um metal líquido através de oxidação superficial e redução

A Method to Manipulate Surface Tension of a Liquid Metal via Surface Oxidation and Reduction

Controlando a tensão interfacial é um método eficaz para a manipulação da forma, posição, e o fluxo de fluidos em escalas de comprimento sub-milimétrica, onde a tensão interfacial é uma força dominante. Uma variedade de métodos existentes para controlar a tensão interfacial de líquidos aquosos e orgânicos nesta escala; No entanto, estas técnicas têm limitada utilidade para metais líquidos devido à sua grande tensão interfacial. Metais líquidos podem formar componentes macios, elásticos, e forma-reconfigurável em dispositivos eletrônicos e eletromagnéticos. Embora seja possível manipular esses fluidos através de métodos mecânicos (por exemplo, de bombeamento), métodos elétricos são mais fáceis de miniaturizar, controle e implementar. No entanto, a maioria das técnicas elétricas têm suas próprias limitações: electrowetting-on-dielétrico requer grandes (kV) potenciais de atuação modesta, electrocapillarity podem afetar mudanças relativamente pequenas na tensão interfacial, e ELE contínuactrowetting está limitada a fichas do metal líquido nos capilares. Aqui, apresentamos um método para accionar gálio e ligas de metal líquido à base de gálio através de uma reação de superfície eletroquímica. Controlando o potencial electroquímico da superfície do metal líquido no electrólito e rapidamente reversível muda a tensão interfacial por mais de duas ordens de magnitude (̴500 mN / m para perto de zero). Além disso, este método requer apenas um potencial muito modesto (&lt;V 1) aplicada em relação a um contra-eléctrodo. A alteração resultante da tensão é devido principalmente à deposição electroquímica de uma camada de óxido de superfície, que actua como um tensioactivo; remoção do óxido aumenta a tensão interfacial, e vice-versa. Esta técnica pode ser aplicada numa grande variedade de electrólitos e é independente do substrato sobre o qual repousa.

A Figura 1 A mostra um exemplo da técnica de dois eléctrodos simples para a oxidação e redução. Neste caso, uma gota de 70 ul do metal líquido colocado em um 1 M de NaOH solução contacta um fio de cobre para estabelecer uma ligação eléctrica. O NaOH 1 M remove a superfície do óxido de metal e permite que o metal talão para cima, devido à sua tensão interfacial. Aplicando um potencial de 2,5 V entre a queda de malha de platina e um c...

Apresentamos um método para controlar a energia interfacial de um metal líquido em um eletrólito por meio de deposição eletroquímica (ou remoção) de uma camada superficial de óxido. Este método simples pode controlar o comportamento capilar de metais líquidos à base de gálio, ajustando a energia interfacial de forma rápida, significativa e reversível usando tensões modestas.

Um método para manipular Surface Tension de um metal líquido através de oxidação superficial e Redução

Controlling interfacial tension is an effective method for manipulating the shape, position, and flow of fluids at sub-millimeter length scales, where ...

O objetivo geral deste procedimento é demonstrar a manipulação de metal líquido sob a influência de potenciais eletroquímicos. Este método ajusta a tensão interfacial do metal líquido em uma faixa extremamente ampla, ao mesmo tempo em que esclarece o papel dos óxidos na tensão interfacial. O principal atrativo desta técnica é que ela é simples, reversível e requer apenas potenciais muito modestos.Este dispositivo tem sido utilizado para fabricar dispositivos eletrônicos reconfiguráveis e compostos quase inteiramente de Para realizar a oxidação, despeje um eletrólito aquoso em uma placa de Petri. Utilize um volume que preencha a placa até uma profundidade de aproximadamente um a três milímetros. Use uma seringa para colocar uma gota de uma liga à base de gálio no eletrólito.Aqui, utiliza-se gálio índio eutético. Coloque um fio de cobre com diâmetro menor que o da gota no metal líquido para estabelecer o eletrodo de trabalho. Em meio ácido ou básico, o metal líquido molhará o cobre e, assim, formará um excelente contato elétrico.Coloque um eletrodo contrário condutor na solução, mas sem contato com o metal líquido. Se o eletrodo contrário tiver uma resistência inferior a um ohm, suas dimensões são irrelevantes. Em seguida, conecte os fios a uma fonte de tensão e aplique um potencial positivo ao metal líquido.Para pequenas deformações de forma, aplique tensões positivas inferiores a um volt. Para deformações de forma maiores, aplique tensões superiores a um volt. Para realizar a redução, dispense uma gota do metal líquido de uma seringa em uma placa de Petri vazia.Em seguida, adicione um eletrólito aquoso neutro à placa de Petri até um nível que submerja o metal. Coloque um fio de cobre no metal líquido para atuar como eletrodo de trabalho e posicione um fio condutor no eletrólito para funcionar como eletrodo auxiliar. Conecte os fios a uma fonte de tensão e aplique um potencial negativo ao metal líquido.Aplique aproximadamente menos um volt para remover o óxido da superfície e fazer com que o metal se retrai do substrato. O metal deve se retrair primeiro no lado mais próximo do eletrodo de referência. Aplique potenciais mais negativos para remover completamente a camada de óxido.Evite aplicar tensões negativas excessivamente altas para impedir a formação de bolhas de hidrogênio no metal líquido devido à redução do eletrólito. Usando um cortador a laser ou uma ferramenta de fresagem, corte um caminho direto do centro até a borda de um pedaço de polimetilmetacrilato, ou PMMA. Não corte o caminho por toda a espessura do PMMA.Este pedaço servirá como substrato para o metal líquido. Com a mesma ferramenta, corte um orifício de um milímetro quadrado no centro do PMMA. Usando o traçado como guia, passe um fio de cobre isolado com apenas a ponta exposta até o centro do PMMA.Posicione o fio de modo que ele fique saliente sobre a superfície de PMMA. Fixe o fio no lugar com um adesivo à prova de vazamentos. Corte o fio logo acima da superfície do PMMA, mas evite deixá-lo muito longo, pois isso pode alterar a forma da gota.Fixe com fita a peça de PMMA em um recipiente transparente no qual uma imagem nítida possa ser obtida. Coloque o recipiente em um goniômetro de ângulo de contato de forma que o perfil da superfície da gota seja claramente visível. Encha o recipiente com hidróxido de sódio 1 M.Em seguida, coloque uma gota de 25 a 50 microlitros de metal líquido sobre o fio de cobre saliente. Este fio servirá como eletrodo de trabalho e molhará a gota. Conecte todos os eletrodos a um potenciostato.Em seguida, coloque um eletrodo de contraplatina em malha e um eletrodo de referência de cloreto de prata saturado na solução. Use o potenciostato para controlar a voltagem em relação ao eletrodo de referência e use o goniômetro para medir a forma e, consequentemente, a tensão interfacial da gota. Certifique-se de que o goniômetro seja capaz de medir a tensão interfacial de gota sobreposta.Encha uma capilar de vidro com uma solução de hidróxido de sódio a um molar. O diâmetro da capilar deve ser de aproximadamente um milímetro. Coloque uma extremidade da capilar em contato direto com uma gota de metal líquido.Alinhe o capilar de modo que ele fique paralelo à superfície da mesa. Evite espaços de ar entre a gota de metal líquido e o capilar cheio de eletrólito. Usando um pano, remova cuidadosamente qualquer eletrólito em excesso que possa ter vazado durante a montagem.Coloque um fio de cobre no metal líquido e um eletrodo contrário condutivo na extremidade aberta do capilar, de modo que entre em contato com a solução. Conecte os fios a uma fonte de tensão e aplique um potencial positivo ao metal líquido. O metal líquido deve começar a preencher o capilar.Utilize técnicas de litografia suave e moldagem por replicação para fabricar canais microfluídicos compostos de polidimetilsiloxano, ou PDMS. Fabrique canais com largura aproximada de 100 a 1.000 mícrons, altura de 100 mícrons e comprimento de 25 a 65 milímetros. Injete metal líquido manualmente ou utilizando uma bomba de seringa para preencher completamente o canal.Usando um cotonete mergulhado em hidróxido de sódio um molar ou em ácido clorídrico um molar, remova quantidades excessivas de metal líquido da entrada do canal, de modo que o metal permaneça nivelado com a superfície superior do PDMS. Mergulhe uma extremidade do canal no eletrólito e posicione o ânodo de forma que toque o eletrólito, mas não o metal. Na outra extremidade do canal, encoste um eletrodo separado na superfície do metal, de modo que o próprio metal líquido atue como cátodo.Conecte esses fios a uma fonte de tensão e complete o circuito elétrico. Para um sistema de três eletrodos, posicione o eletrodo de referência de modo que ele mergulhe levemente na gota de eletrólito. Antes de aplicar uma tensão redutora, monte uma câmera de vídeo em um tripé ou em um microscópio para gravar os experimentos.Use o modo de foco automático para colocar tudo em foco. Utilize o foco manual para ter um melhor controle sobre a profundidade de campo, balanço de branco e ISO. Conforme necessário, use uma abertura maior (f-stop), uma velocidade do obturador de um centésimo de segundo, balanço de branco automático e ISO automático.Inicie a gravação do experimento. Aplique aproximadamente menos um volt para retirar o metal líquido dos microcanais. Desligue a tensão para fazer com que o metal pare de se mover no eletrólito neutro.É apresentado aqui um vídeo de um goniômetro mostrando a expansão do metal líquido sob a influência do potencial eletroquímico. Uma diminuição na altura indica um potencial mais oxidativo. A tensão interfacial pode ser determinada a partir da curvatura da gota.A região à esquerda da linha tracejada, onde a camada de óxido está ausente, mostra um comportamento eletrocapilar típico. No entanto, quando a camada de óxido está presente, a tensão interfacial apresenta uma queda acentuada, diminuindo ainda mais com a aplicação de tensões maiores. A aplicação de um potencial redutor ao metal remove o óxido e faz com que ele se retire dos microcanais.Este gráfico mostra o perfil de velocidade da retirada capilar a uma tensão constante. À medida que o metal líquido é substituído pelo eletrólito, a resistência elétrica no microcanal aumenta, causando uma redução na velocidade ao longo do tempo. Uma vez dominada, esta técnica pode ser realizada em poucos minutos e deverá permitir que cientistas e engenheiros estudem mais a fundo esse fenômeno único.

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Research

JoVE Journal

Chemistry

Química

A velocimetria por ultrassom é usada para estudar a mistura por fluxo de fluido em eletrodos de metal líquido. O foco deste manuscrito é ilustrar os métodos usados para fazer medições de ultrassom precisas e espacialmente resolvidas, limitando a oxidação e controlando e monitorando a temperatura, a corrente aplicada e a potência do aquecedor fornecida.

O ultra-som de velocidade de medição em um eletrodo de metal líquido

Aqui apresentamos um protocolo para a síntese de Zn 1-x Mg x O / Cu 2 O heterojunções em ao ar livre a baixa temperatura através de pressão atmosférica espacial de deposição de camadas atômicas (AP-SALD) de Zn 1-x Mg x O em óxido de cobre. Tais óxidos metálicos isolantes de elevada qualidade podem ser cultivadas numa variedade de substratos, incluindo plásticos por este método barato e escalável.

Melhoria da Qualidade Heterojunction em Cu<sub&gt; 2</sub&gt; O baseados em células solares através da optimização da Pressão atmosférica Camada Espacial Atomic Depositado<br /&gt; Zn<sub&gt; X-1</sub&gt; Mg<sub&gt; x</sub&gt; ó

Superfícies escorregadias fornecem uma nova forma de resolver o problema de aderência. Este protocolo descreve como fabricar superfícies escorregadias em altas temperaturas. Os resultados demonstram que as superfícies escorregadias mostraram antiumectantes para líquidos e um notável efeito antiaderência sobre os tecidos moles em altas temperaturas.

Comportamento de antipreparação adesão e alta temperatura de uma superfície escorregadia em aço inoxidável

Estruturas de colunar de óxido de zinco na forma de barras são sintetizadas por deposição de vapor químico assistida por aerossol sem o uso de partículas de catalisador-semente previamente depositadas. Este método é escalável e compatível com vários substratos baseados em silício, quartzo ou polímeros.

Aerossol-assistida de deposição de Vapor químico de estruturas de óxido de Metal: hastes de óxido de zinco

Um protocolo para a fabricação de óxidos de alumínio anódico nanoporous através de simultânea múltiplas superfície anodização, seguido pelos destacamentos de enviesamentos reversa da escada, como é apresentado. Pode ser aplicado várias vezes para o mesmo substrato de alumínio, exibindo um facile, alto rendimento e estratégia ambientalmente limpa.

Anodizations multi superfície simultâneas e preconceitos reversa da escada, como desprendimento de óxidos de alumínio anódico em ácido sulfúrico e ácido oxálico eletrólito

Podemos fabricar metal/LaAlO3/SrTiO3 estende usando uma combinação de deposição do laser pulsado e em situ magnétron que sputtering. Através de magnetotransport e em situ x-ray Spectroscopy espectroscopia experiências, vamos investigar a interação entre fenômenos eletrostáticos e químicas do gás quase elétron bidimensional formado neste sistema.

Crescimento e eletrostático química/Propriedades de Metal/LaAlO3/SrTiO3 estende

Podemos ilustrar diversas metodologias para produzir superfícies de metal superhydrophobic e explorar suas propriedades de durabilidade e antigelo.

Fabricação de superfícies de Metal Superhydrophobic para aplicações antigelo

Apresentado é um método fácil para fabricar estruturas de múltipla escala nano-micro, para superfícies funcionais, agregando nanofibras fabricadas usando um filtro de óxido de alumínio anódico.

Estruturas de múltipla escala agregadas por nanofibras impressos para superfícies funcionais

Os materiais óxidos apresentam muitas propriedades exóticas que podem ser controladas pelo ajuste do teor de oxigênio. Aqui, demonstramos a sintonia do conteúdo de oxigênio em óxidos variando os parâmetros de deposição do laser pulsado e realizando o pós-recozimento. Como exemplo, as propriedades eletrônicas de heteroestruturas baseadas em SrTiO3 são ajustadas por modificações de crescimento e recozimento.

Ajuste das propriedades do óxido pelo controle de vacância de oxigênio durante o crescimento e recozimento

Um método de síntese para obter macrotubos e macrobeams porosos à base de platina com uma seção transversal quadrada através da redução química de modelos insolúveis de agulha de sal é apresentado.

Um método de síntese com modelo de sal para macrobeams e macrotubos baseados em platina porosos

Aprenda a manipular a tensão superficial de metais líquidos via oxidação e redução eletroquímica. Este método simples e reversível utiliza potenciais modestos para controlar o comportamento capilar de ligas à base de gálio em dispositivos eletrônicos reconfiguráveis.

Um método para manipular Surface Tension de um metal líquido através de oxidação superficial e Redução

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