Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

En metode til at manipulere overfladespænding en Liquid Metal via Surface oxidation og reduktion

doi: 10.3791/53567 Published: January 26, 2016
* These authors contributed equally

Abstract

Styring grænsefladespænding er en effektiv metode til at manipulere form, placering, og strømmen af ​​fluider ved sub-millimeter længdeskalaer, hvor grænsefladespænding er en dominerende faktor. En række fremgangsmåder findes til styring af grænsefladespændingen af ​​vandige og organiske væsker på denne skala; Imidlertid har disse teknikker begrænset anvendelighed til flydende metaller på grund af deres store grænsefladespænding.

Flydende metaller kan danne bløde, strækbare, og form-rekonfigurerbare komponenter i elektroniske og elektromagnetiske enheder. Selv om det er muligt at manipulere disse væsker via mekaniske metoder (f.eks pumpning), elektriske metoder er nemmere at miniaturisere, kontrol og implementere. Men de fleste elektriske teknikker har deres egne begrænsninger: electrowetting-on-dielektriske kræver store (kV) potentialer for beskeden aktivering, kan electrocapillarity påvirke relativt små ændringer i grænsefladespænding, og løbende electrowetting er begrænset til propper af det flydende metal i kapillærer.

Her præsenteres en metode til at aktivere gallium og gallium-baserede flydende metallegeringer via en elektrokemisk overflade reaktion. Styring af elektrokemiske potentiale på overfladen af ​​det flydende metal i elektrolyt hurtigt og reversibelt ændrer grænsefladespændingen af ​​over to størrelsesordener (̴500 mN / m til næsten nul). Desuden kræver denne fremgangsmåde kun en meget lille potentiale (<1 V) anvendt i forhold til en modelektrode. Den resulterende ændring i spænding skyldes primært, at den elektrokemiske afsætning af et overfladeoxidlag, der fungerer som et overfladeaktivt middel; fjernelse af oxid forøger grænsefladespænding, og vice versa. Denne teknik kan anvendes i en bred vifte af elektrolytter og er uafhængig af substrat, hvorpå den hviler.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. Manipulation af grænsefladespændingen af ​​smelten i Elektrolyt

  1. Oxidation
    1. Hæld en vandig elektrolyt (surt eller basisk) i en petriskål. For at sikre, at oxid er helt fjernet, anvende en syre eller base med en koncentration større end 0,1 M 24 (f.eks 1M NaOH eller 1 M HCI). Brug en mængde, der vil fylde skålen til en dybde på ca. 1-3 mm. Undgå kontakt med huden med disse løsninger.
    2. Brug en sprøjte til at placere en dråbe (optimalt mellem 10-500 pi) af en gallium-baserede legering i elektrolytten. Eksempler indbefatter eutektisk gallium indium (eGain) eller gallium indium tin (Galinstan). Hvis der anvendes rent gallium, opvarme elektrolytten til mindst 30 ° C for at forhindre frysning.
    3. Placer en kobbertråd i det flydende metal til at etablere arbejdselektroden. Brug en kobbertråd med en diameter på mindre end faldet, og anvende en digital multimeter ifølge producentens instruktioner til ePÍ at tråden har en modstand på <1 Ω. I syre eller base, vil det flydende metal våd kobber og derved danne en fremragende elektrisk kontakt.
    4. Placer en ledende modelektrode (f.eks kobber, grafit, platin, etc.) i opløsningen, men ikke i kontakt med det flydende metal. Hvis tælleren-elektrode har en modstand på <1 Ω, dens dimensioner er irrelevante.
    5. Tilslut ledningerne til en spændingskilde og anvende et positivt potentiale til det flydende metal. For små form deformation, anvende positive spændinger <1 V. For større form deformation (og bevægelsen af ​​det flydende metal mod counter-elektrode), gælder> 1 V.
      Bemærk: Koncentrationen af ​​opløsningen, og afstanden af ​​dråben fra modelektrode diktere spænding nødvendig for at fremkalde ændringer i grænsefladespænding da satsen af ​​elektrokemisk oxidation overflade konkurrerer med hastigheden af ​​oxid opløsning ved elektrolytten.
    Reduktion
    1. Dispensere en dråbe (10-500 pi) af det flydende metal fra en sprøjte ind i en tom petriskål.
    2. Hæld en neutral vandig elektrolyt i petriskålen (f.eks 1 M natriumfluorid (NaF) eller 1 M natriumchlorid (NaCl)) til et niveau, der dykker metallet.
      Bemærk: Anvendelse af en sur (pH <3) eller basisk opløsning (pH> 10) vil bevirke, at oxid opløses spontant.
    3. Placer en kobbertråd i det flydende metal til at fungere som en arbejdselektrode og en ledende wire (f.eks kobber) i elektrolytten til at fungere som modelektrode.
    4. Tilslut ledningerne til en spændingskilde og anvende et negativt potentiale til det flydende metal. Anvend ca -1 V for at fjerne overfladeoxidet og forårsage, at metallet dewet fra underlaget. Metallet skal dewet på den side tættest på tælleren-elektrode.
    5. Anvende mere negative potentialer (<-1 V) for at fjerne oxidlaget fuldstændigt. Undgå at anvende for stramlukkende store negative spændinger til at forhindre hydrogenbobler vises på det flydende metal som følge af reduktion af elektrolytten.

2. Overfladespænding Måling via Sessile Droplet

  1. Ved hjælp af en laserskærer eller fræser, skæres en direkte vej fra midten til kanten af et stykke polymethylmethacrylat (PMMA) (~ 1 mm tyk) Skær ikke stien hele vejen igennem tykkelsen af PMMA.; kun skære omkring halvvejs igennem. Dette stykke vil fungere som et substrat for det flydende metal. Andre flade og elektrisk isolerende materialer, såsom glas, keramik eller polymerer kan også tjene som substrat.
  2. Med det samme værktøj, skære en 1 mm2 hul gennem midten af PMMA.
  3. Brug af stien som en guide, køre en isoleret kobbertråd med kun spidsen udsættes for midten af ​​PMMA. Placer tråden, således at den rager ud over overfladen PMMA. Forsegle tråden på plads med en tæt klæbemiddel. Skæretråden lige over overfladen af ​​PMMA, men lad det ikke strækker sig for langt (ud over ~ 100 um) eller det vil forstyrre formen af ​​dråben.
  4. Tape PMMA stykke ned i en gennemsigtig beholder, hvorigennem der kan opnås et klart billede. Fyld beholderen med 1 M NaOH, og placere en 25-50 pi dråbe flydende metal på den fremspringende kobbertråd. Denne ledning vil tjene som arbejdselektroden og vil befugte dråbe.
  5. Placer en platin mesh counter-elektrode og en mættet sølv / sølvchlorid (Ag / AgCl) referenceelektrode i opløsningen. Tilslut alle elektroderne til en potentiostat.
  6. Beholderen anbringes i en kontaktvinkel goniometer så overfladen profil af dråben er klart synlig. Brug potentiostat til at styre spændingen i forhold til referenceelektroden, og bruge goniometer til at måle formen og dermed grænsefladespændingen af ​​dråben. Sørg for, at goniometer er i stand til at måle fastsiddende dråbe grænsefladeteknik spæpå; er det også muligt at bruge brugerdefinerede aksesymmetrisk form analyse af drop billeder taget fra et vandret monteret kamera 25.

3. Kapillær Injection

  1. Fyld et glas kapillarrør med en opløsning af 1 M NaOH. Kapillarrøret diameter skal være ~ 1 mm.
  2. Placer den ene ende af kapillarrøret flugte en dråbe flydende metal. Juster kapillarrøret, så den er parallel med overfladen af bordet (dvs. vinkelret på tyngdekraften). Undgå luft huller mellem det flydende metal drop og elektrolyt-fyldte kapillarrør. Ved hjælp af en tørre, ising overskydende elektrolyt, der kan have lækket under samlingen.
  3. Placer en kobbertråd (arbejdselektroden) i det flydende metal, og en ledende modelektrode (f.eks kobbertråd) i den åbne ende af kapillarrøret, så den kommer i kontakt opløsningen.
  4. Tilslut ledningerne til en spændingskilde og anvende et positivt potentiale til det flydende metal. Det flydende metal skal begynde at fylde Capillary (undgå store potentialer, der vil forårsage overskydende bobledannelse på disken-elektrode).

4. Kapillær Tilbagetrækning

  1. Udnytte bløde litografiske 26 og replika støbeteknikker til fremstilling af mikrofluidkanaler sammensat af polydimethylsiloxan (PDMS). Fabrikere kanaler, der er ca. 100 til 1000 um bred, 100 um høje, og 25 til 65 mm lange.
    Bemærk: Kanal dimensioner 1.000 um bred, 100 um høj, og 65 mm lang kanal produceret ensartede resultater, men andre kan også arbejde. Alternativt kan du bruge glas kapillærer (f.eks diameter 1 mm, borosilikatglas) i stedet for PDMS mikrokanaler.
  2. Injicere flydende metal enten manuelt eller ved hjælp af en sprøjtepumpe at udfylde kanalen helt (dvs. 6,5 mm 3 for en 1.000 um bred, 100 um høj og 65 mm lange kanal).
  3. Ved hjælp af en vatpind, der er blevet dyppet i 1 M NaOH eller 1 M HCI, fjerne overskydende mængder af liquid metal fra indløbet (og om nødvendigt udløbet) af kanalen, således at metallet forbliver flugter med oversiden af ​​PDMS.
  4. Nedsænkes den ene ende af kanalen i elektrolyt (f.eks, 1 M NaCl), og placere anoden (f.eks tråde af kobber, platin, wolfram eller), således at den rører elektrolytten men ikke metallet.
  5. I den anden ende af kanalen, kontakte en separat elektrode (f.eks Cu-tråd) til metaloverfladen, således at flydende metal i sig selv fungerer som en katode.
  6. Forbinde disse ledninger (dvs. anode og katode) til en spændingskilde eller potentiostat og fuldføre det elektriske kredsløb. For en tre elektrode-system, skal du placere referenceelektroden sådan, at det næppe dykker ind i dråbe elektrolyt.
  7. Før påføring af et reducerende spænding, montere et videokamera på et stativ eller i et mikroskop for at optage eksperimenterne. Brug autofokus funktionen til at få alt i fokus. Udnyt manuel fokus at have en bedre kontrol overdybdeskarphed, hvidbalance og ISO. Om nødvendigt, brug højere F-stop (dvs. 11 eller højere), 1/100 th lukker, automatisk hvidbalance og auto ISO.
  8. Start optagelse eksperimentet. Ansøg ca -1 V til at trække det flydende metal fra mikrokanalerne. Slå spændingen fra at forårsage, at metallet stopper med at bevæge i neutral elektrolyt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Figur 1 A viser et eksempel på simpel to-elektrode teknik til oxidation og reduktion. I dette tilfælde, at en 70 pi dråbe af flydende metal anbragt i en 1 M NaOH-opløsning i kontakt med en kobbertråd etablere en elektrisk forbindelse. 1 M NaOH fjerner overfladen oxid fra metallet og tillader, at metallet perle op på grund af sin grænsefladespændingen. Påføring af en 2,5 V potentialet mellem dråbe og en platin mesh modelektrode forårsager overfladen af dråben for at oxidere og faldet spreder mens migrere mod modelektrode (figur 1A ii). Påføring af en -1 V potentiale til det flydende metal fjerner oxid (foruden fjernelsen af oxidet af NaOH), bevirker, at metallet perle op, og genererer hydrogenbobler på drop grund af den reduktive potentiale (figur 1 Ai). Hydrogenbobler dannes på platin modelektroden på grund af den gratis elektrokemiske halvcellereaktion der formentlig reducerer protoner i opløsning.

En electrocapillary kurve (figur 1 B) viser den dramatiske fald i effektiv overfladespænding når oxidlaget former. Disse data blev taget i 1 M NaOH under anvendelse af en mættet Ag / AgCl referenceelektrode. I dette tilfælde den åbne potentiale kredsløb var ca. -1.5 V vs. Ag / AgCl og oxidlaget dannet i nærheden af ​​-1,3 V vs. Ag / AgCl (angivet med de stiplede linier). Anvendelsen af ​​1 M HCI resulterer i tilsvarende fænomenologiske adfærd, men dannelsen af ​​bobler på overfladen af ​​metallet, selv ved oxidative potentialer, gør visuel analyse vanskelig.

I mangel af oxidet (som fjernes ved 1 M NaOH, for eksempel), nøgne flydende metal er en høj overfladespænding væske og vedtager en kugleform som vist i Figure 2 A. En dråbe flydende metal hviler mod et kapillarrør fyldt med 1 M NaOH. Serviet fjerner overskydende elektrolyt fra bunden af dråben, som det fremgår af figur 2 B. En kobbertråd rører dråben for at danne anoden og den anden elektrode (dvs. katoden ikke vist i figur 2) hviler inde i elektrolytten fyldt kapillarrør. Elektrolytten i kapillarrøret slutter kredsløbet mellem de to elektroder, som vist i figur 2 C. Anvende en V sænker overfladespændingen ved den forreste grænseflade og forårsager det flydende metal til at fylde kapillaret som vist i figur 2 D. Dette eksperiment fungerer bedst, hvis metallet er i plan med enden af ​​røret.

I modsætning hertil en reducerende forspænding fjerner oxidlaget og returnerer migtal til en tilstand af stor overfladespænding. Et sådant eksempel er vist i figur 3 A. Den oxid huden stabiliserer formen af en pyt flydende metal nedsænket i neutral elektrolyt (figur 3 Ai). Anvendelse af et reducerende forspænding fjerner oxidlaget, giver metallet til vulst som vist i figur 3 A (ii-iii). Vi kalder denne teknik "recapillarity", da det bruger reduktive potentialer til at fremkalde kapillære adfærd 21. Den anden implikation af dette udtryk er, at kapillær adfærd kan tændes eller slukkes flere gange. For eksempel kan eGain udtages fra PDMS mikrofluidkanaler ved at reducere oxid, der ellers stabiliserer metallet i kanalerne (som beskrevet i 4.1). Figur 3B -D illustrerer én sådan eksperimentel sekvens.

Vi indsætter enkanyle ved den ene ende af kapillarrøret og langsomt presser sprøjtens stempel for at tvinge metal fra sprøjten ind i kapillarrøret. Vi placerer den fyldte kapillarrør på en brugerdefineret holder består af polymethylmethacrylat (PMMA). Holderen har to reservoirer, to riller for at sikre kapillarrøret, to huller at indsætte ledninger, og har også mulighed for at tape en lineal, som vist i figur 3 B. Elektrolyt (f.eks vandig natriumfluorid) blev tilsat til reservoiret efter injektion metallet forbinder anoden til enden af kapillarrøret, som vist i figur 3C. Metallet inden i røret er i kontakt med modelektroden på den anden ende af kapillarrøret for at fuldende kredsløbet. Anvendelse 1V reducere skævhed forårsager metallet til at trække og bevæge sig bort fra anoden som vist i figur 3 D. Senere, vi måler tilbagetrækning hastighed ved at sammenligne den position af metallet med hensyn til tiden. En sådan hastighed plot er vist i figur 3 E. Hastigheden henfalder som metallet bevæger sig væk fra anoden. Denne hastighed henfald er på grund af stigningen i elektrisk modstand mellem anoden og flydende metal 21.

Figur 1
Figur 1. (A) En dråbe eGain neddykket i 1 M NaOH, med en kobbertråd, forbundet til drop og en platin modelektrode mesh i opløsning. i) A -1 V potentiale påføres dråben får metallet til at samles i perler og producerer hydrogen på overfladen af ​​metallet. ii) En 2,5 V potentiale anvendes til drop inducerer spredning. (B) En electrocapillary kurve for en eGain fald i 1 M NaOH. Den reduktive side (spændinger under -1,4 V vs. Ag / AgCl) viser traditionelle electrocapillarityadfærd, mens den oxidative side viser et betydeligt fald i overfladespænding. figur 1B adopteret fra reference 1 (Copyright 2014 National Academy of Sciences, USA). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2. Kapillær injektion af flydende metal ved hjælp af oxidativ skævhed. (A) En dråbe af flydende metal kontakter åbning til et kapillarrør fyldt med elektrolyt. (B) Røret er rettet op og skubbes mod fald. Serviet fjerner overskydende mængde elektrolyt. (C) Et mærket billedet af denne forsøgsopstilling. (D) Anvendelse af en V til metallet sænker overfladespændingen af metallet via overfladen oxidtion, og inducerer flow. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3
Figur 3. (A) En dråbe af flydende metal i 1 M NaF-opløsning. i) oxid giver et stabilt, ikke-sfæriske pyt i opløsningen. ii-iii) Anvendelse af en -1 V potentiale får metal til at perle op. (B) en skræddersyet akryl substrat har to reservoirer, i hvilke elektroder er indsat. En 70 mm lang, 1 mm ID glaskapillar fyldt med eGain spænder de to reservoirer. Underlaget har to riller til at passe denne kapillær fast. (C) En dråbe elektrolyt sættes til et reservoir, og det andet reservoir er tilbage som er. Undertiden dannes bobler, som kan minimeres ved at bruge en fin spids nål. ( (E) Tilbagetrækning hastighed af det flydende metal fra kapillarrøret som en funktion af tiden. Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Denne metode kontrollerer overfladespænding gallium-baserede flydende metaller med små spændinger til at drive deposition og fjernelse af en overflade oxid. Skønt fremgangsmåden fungerer kun i elektrolytopløsninger, den er enkel, og arbejder i en lang række forskellige betingelser, men der er finesser værd at bemærke. I mangel af elektrisk potentiale, både sure og basiske opløsninger etch væk oxid 27. Anvendelsen af ​​et oxidativt potentiale driver dannelsen af ​​overfladen oxid i alle vandige elektrolytter, herunder sure og basiske opløsninger. Men opløsningen af ​​oxid i sure eller basiske opløsninger konkurrerer med aflejringen af ​​oxid for at forhindre overdreven ophobning af oxidlaget. Dannelsen af ​​et tykt oxidlag hæmmer strømmen, formodentlig siden oxid tilvejebringer en mekanisk barriere for bevægelse. Denne inhibering kan være skadelig under spredning, men giver også en metode til at stabilisere formen af ​​metallet.

e_content "> Grænsefladespændingen varierer kontinuerligt som funktion af potentialet. Overfladespændingen er størst på det potentiale, fjerner overfladen oxid. potentialer, der er mere reduktiv (mere negativ) vil falde lidt overfladespændingen på grund af klassiske electrocapillarity (jf figur 1B). Dette fald fortsætter som en funktion af potentialet indtil Faradaic processer (f.eks hydrogen dannelse) forekomme på overfladen.

I modsætning hertil overfladespændingen falder betydeligt på potentialet hvor oxid første former (jf figur 1B). Forøgelse af (positive) potentiale fortsat nedsætte overfladespændingen, formodentlig på grund af en bedre dækning af overfladen oxid. Ud over en "kritisk potentiale", vil dråben begynde spredning uden bundet, danner fraktal-lignende mønstre og migrerer mod modelektrode. Denne bevægelse fortsætter, indtil spændingen er fjernet, eller indtil dråbe bryder conkontakt med arbejdselektroden. Formerne er dannet i området over den kritiske potentiale bliver stadig undersøgt, men tilskrives overfladespændingen er nær nul. Nærmere oplysninger kan findes i litteraturen 1.

Grænsefladespændingen af ​​metallet er følsom over for små ændringer i spænding. Det er derfor vigtigt at have fremragende elektrisk kontakt med metallet og kontrol over potentialet påføres det flydende metal. Hertil kommer, at tilstedeværelsen af ​​syre eller base i elektrolytten konkurrerer med elektrokemisk oxidation ved at opløse oxidlaget. Denne konkurrerende proces tilføjer et niveau af kompleksitet; forstå den komplekse proces, der opstår ved grænsefladen vil være afgørende for at fremme denne fremgangsmåde.

Oxidative og reduktive processer kan kombineres for at tilvejebringe kontrol over strømmen af ​​metal ind og ud af kapillærer. For eksempel er det muligt at anvende oxidative potentiale til at injicere metal ind kapillarerne (ved at sænke grænsefladespændingen af de førende menisken, som vist i figur 2), og derefter bruge reduktive potentialer til at inducere metallet at trække sig tilbage fra kapillarrøret (ved at øge grænsefladespændingen af de førende menisken, som vist i figur 3) 28,29. De begrænsninger og muligheder i denne tilgang er endnu ikke fuldt fastlagt, selv om injektion synes at være langsommere end tilbagetrækning. Brug af oxidation at injicere metal involverer tre kritiske trin. Først skal kapillærrøret udfyldt med elektrolyt, som vi mener skaber et tyndt "glidelag" vand mellem metallet og væggene i kapillarrøret som metallet. For det andet, indsprøjtning af metal til en kapillær kræver flush kontakt mellem en perle af metallet og enden af kapillarrøret, som vist i figur 3. Denne intime kontakt sikrer spændingsfaldet forekommer ved elektrolyt / metal-grænsefladen og forhindrer veje for ladning til omgå denne interface.

Det er muligt at anvende enten med to elektroder eller tre elektroder, der styrer overfladespændingen af ​​metallet. De to-elektrodesystem er den enkleste, kræver kun en arbejdselektrode, modelektrode og spændingskilden. Selvom to-elektrodesystem er velegnet til demonstrationer kan potentiale modelektrode afdrift. Følsomme elektrokemiske målinger drage fordel af stabiliteten af tre-elektrodesystem (dvs. en referenceelektrode og en potentiostat). Dette system giver mulighed for bedre styring af spændingen, og giver en præcis aflæsning af den aktuelle.

Evnen til at styre grænsefladespændingen hjælp beskedne spændinger er en lovende fremgangsmåde til styring af formen, flow og placering af metalliske strukturer på sub-mm længdeskala. Vi mener, at denne teknik kan være nyttigt for at skabe metalliske strukturer, der ændrer form på efterspørgslen, som kan finde anvendelse i form reconfigurable elektronik, afstemmelige antenner, switches, mikrofluide komponenter, optofluidik og formskiftende meta-materialer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Eutectic Gallium Indium Indium Corporation
Sodium Hydroxide Fisher Scientific 2318-3
Hydrochloric Acid Fisher Scientific A481-212
Sodium Fluoride Sigma-Aldrich 201154
Optical Adhesive Norland NOA81
Polydimethylsiloxane (Sylgard-184) Dow Corning Silicone Elastomer Kit
Borosilicate Glass Capillaries Friedrich and Dimmoch B41972
Ag/AgCl Reference Electrode Microelectrodes Inc. MI-401F
Voltage Source Keithley 3390
Potentiostat Gamry Ref 600
Laser Cutter Universal Laser Systems VLS 3.50

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Khan, M. R., Eaker, C. B., Bowden, E. F., Dickey, M. D. Giant and switchable surface activity of liquid metal via surface oxidation. Proc. Natl. Acad. Sci. 111, (39), 14047-14051 (2014).
  2. Kataoka, D. E., Troian, S. M. Patterning liquid flow on the microscopic scale. Nature. 402, (6763), 794-797 (1999).
  3. Daniel, S., Chaudhury, M. K., Chen, J. C. Fast Drop Movements Resulting from the Phase Change on a Gradient Surface. Science. 291, (5504), 633-636 (2001).
  4. Ichimura, K., Oh, S. K., Nakagawa, M. Light-driven motion of liquids on a photoresponsive surface. Science. 288, (5471), 1624-1626 (2000).
  5. Gallardo, B. S., et al. Electrochemical principles for active control of liquids on submillimeter scales. Science. 283, (5398), 57-60 (1999).
  6. Zhao, B., Moore, J. S., Beebe, D. J. Surface-Directed Liquid Flow Inside Microchannels. Science. 291, (5506), 1023-1026 (2001).
  7. Chaudhury, M. K., Whitesides, G. M. How to Make Water Run Uphill. Science. 256, (5063), 1539-1541 (1992).
  8. Lahann, J., et al. A reversibly switching surface. Science. 299, (5605), 371-374 (2003).
  9. Rogers, J. A., Someya, T., Huang, Y. Materials and Mechanics for Stretchable Electronics. Science. 327, (5973), 1603-1607 (2010).
  10. Bauer, S., et al. 25th Anniversary Article: A Soft Future: From Robots and Sensor Skin to Energy Harvesters. Adv. Mater. 26, (1), 149-162 (2013).
  11. Ozbay, E. Plasmonics: Merging Photonics and Electronics at Nanoscale Dimensions. Science. 311, (5758), 189-193 (2006).
  12. Monat, C., Domachuk, P., Eggleton, B. J. Integrated optofluidics: A new river of light. Nat. Photonics. 1, (2), 106-114 (2007).
  13. Schurig, D., et al. Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies. Science. 314, (5801), 977-980 (2006).
  14. Dickey, M. D. Emerging Applications of Liquid Metals Featuring Surface Oxides. ACS Appl. Mater. Interfaces. 6, (21), 18369-18379 (2014).
  15. Dickey, M. D., et al. Eutectic gallium-indium (EGaIn): A liquid metal alloy for the formation of stable structures in microchannels at room temperature. Adv. Funct. Mater. 18, (7), 1097-1104 (2008).
  16. Regan, M. J., et al. X-ray study of the oxidation of liquid-gallium surfaces. Phys. Rev. B. 55, (16), 10786-10790 (1997).
  17. Giguère, P. A., Lamontagne, D. Polarography with a Dropping Gallium Electrode. Science. 120, (3114), 390-391 (1954).
  18. Frumkin, A., Polianovskaya, N., Grigoryev, N., Bagotskaya, I. Electrocapillary phenomena on gallium. Electrochim. Acta. 10, (8), 793-802 (1965).
  19. Lippmann, G. France Université. Relations entre les phénomènes électriques et capillaires. Gauthier-Villars. (1875).
  20. Tsai, J. T. H., Ho, C. M., Wang, F. C., Liang, C. T. Ultrahigh contrast light valve driven by electrocapillarity of liquid gallium. Appl. Phys. Lett. 95, (25), 251110 (2009).
  21. Khan, M. R., Trlica, C., Dickey, M. D. Recapillarity: Electrochemically Controlled Capillary Withdrawal of a Liquid Metal Alloy from Microchannels. Adv. Funct. Mater. 25, (5), 671-678 (2015).
  22. Saltman, W., Nachtrieb, N. The Electrochemistry of Gallium. J. Electrochem. Soc. 100, 126-130 (1953).
  23. Perkins, R. Anodic-Oxidation of Gallium in Alkaline-Solution. J. Electroanal. Chem. 101, 47-57 (1979).
  24. Xu, Q., Oudalov, N., Guo, Q., Jaeger, H. M., Brown, E. Effect of oxidation on the mechanical properties of liquid gallium and eutectic gallium-indium. Phys. Fluids. 24, 063101 (2012).
  25. Rotenberg, Y., Boruvka, L., Neumann, A. W. Determination of surface tension and contact angle from the shapes of axisymmetric fluid interfaces. J. Colloid Interface Sci. 93, 169-183 (1983).
  26. Xia, Y., Whitesides, G. M. Soft Lithography. Annu. Rev. Mater. Sci. 28, (1), 153-184 (1998).
  27. Pourbaix, M. Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions. Natl Assn of Corrosion. (1974).
  28. Gough, R. C., et al. Rapid electrocapillary deformation of liquid metal with reversible shape retention. Micro Nano Syst. Lett. 3, (1), 1-9 (2015).
  29. Wang, M., Trlica, C., Khan, M. R., Dickey, M. D., Adams, J. J. A reconfigurable liquid metal antenna driven by electrochemically controlled capillarity. J. Appl. Phys. 117, (19), 194901 (2015).
En metode til at manipulere overfladespænding en Liquid Metal via Surface oxidation og reduktion
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Eaker, C. B., Khan, M. R., Dickey, M. D. A Method to Manipulate Surface Tension of a Liquid Metal via Surface Oxidation and Reduction. J. Vis. Exp. (107), e53567, doi:10.3791/53567 (2016).More

Eaker, C. B., Khan, M. R., Dickey, M. D. A Method to Manipulate Surface Tension of a Liquid Metal via Surface Oxidation and Reduction. J. Vis. Exp. (107), e53567, doi:10.3791/53567 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter