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Chemistry

Un metodo per manipolare Tensione superficiale di un metallo liquido tramite ossidazione superficiale e riduzione

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

Abstract

Controllo tensione interfacciale è un metodo efficace per manipolare la forma, la posizione e il flusso di fluidi su scale sub-millimetriche, dove tensione interfacciale è una forza dominante. Una varietà di metodi esistenti per il controllo della tensione interfacciale di liquidi acquosi e biologici su questa scala; Tuttavia, queste tecniche hanno un'utilità limitata per metalli liquidi a causa della loro grande tensione interfacciale.

Metalli liquidi possono formare componenti morbide, estensibili, e di forma-riconfigurabile in dispositivi elettronici ed elettromagnetici. Sebbene sia possibile manipolare questi fluidi attraverso metodi meccanici (ad esempio, di pompaggio), metodi elettrici sono più facili da miniaturizzare, controllo e attuazione. Tuttavia, la maggior parte delle tecniche elettrici hanno i loro limiti: elettrowetting-on-dielettrico richiede grandi (kV) potenzialità di modesta attuazione, electrocapillarity può incidere relativamente piccoli cambiamenti nella tensione superficiale, e ele continuactrowetting è limitata alle spine del metallo liquido in capillari.

Qui, presentiamo un metodo per l'azionamento di gallio e leghe metalliche liquido a base di gallio-via una reazione superficiale elettrochimica. Controllo del potenziale elettrochimico sulla superficie del metallo liquido in elettrolita rapidamente e reversibilmente cambia la tensione interfacciale di oltre due ordini di grandezza (̴500 mN / m quasi a zero). Inoltre, questo metodo richiede solo un potenziale molto modesta (<1 V) applicato relativamente ad un controelettrodo. La variazione conseguente tensionamento è dovuto principalmente alla deposizione elettrochimica di uno strato di ossido superficiale, che agisce come un tensioattivo; rimozione dell'ossido aumenta la tensione interfacciale, e viceversa. Questa tecnica può essere applicata in una vasta gamma di elettroliti ed è indipendente dal substrato su cui poggia.

Protocol

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1. La manipolazione della tensione superficiale del metallo liquido in elettrolita

  1. Ossidazione
    1. Versare un elettrolita acquoso (acida o basica) in una capsula di Petri. Per assicurare che l'ossido viene completamente rimosso, usare un acido o base con una concentrazione maggiore di 0.1 M 24 (ad esempio 1 M NaOH o HCl 1 M). Utilizzare un volume che riempirà il piatto ad una profondità di circa 1-3 mm. Evitare il contatto con la pelle con queste soluzioni.
    2. Utilizzare una siringa per una goccia (ottimale tra 10-500 microlitri) di una lega a base di gallio-nell'elettrolita. Gli esempi includono eutettica di gallio indio (eGain) o di gallio indio e stagno (Galinstan). Se si utilizza gallio puro, riscaldare l'elettrolita ad almeno 30 ° C per evitare il congelamento.
    3. Collocare un filo di rame nel metallo liquido per stabilire l'elettrodo di lavoro. Utilizzare un filo di rame di diametro inferiore a quello della goccia, e utilizzare un multimetro digitale secondo le istruzioni del produttore e perNsure che il filo ha una resistenza di <1 Ω. In acida o basica, il metallo liquido bagnare il rame e quindi formare un eccellente contatto elettrico.
    4. Inserire una conduzione controelettrodo (ad esempio il rame, grafite, platino, ecc) nella soluzione, ma non a contatto con il metallo liquido. Se il controelettrodo ha una resistenza di <1 Ω, le sue dimensioni sono irrilevanti.
    5. Collegare i fili ad una sorgente di tensione e applicare un potenziale positivo al metallo liquido. Per piccola deformazione forma, applicare tensioni positive <1 V. Per maggiore deformazione forma (e il movimento del metallo liquido verso il controelettrodo), applicare> 1 V.
      Nota: La concentrazione della soluzione e la distanza della goccia dal controelettrodo dettare la tensione necessaria per indurre variazioni di tensione interfacciale poiché il tasso di ossidazione superficiale elettrochimica compete con il tasso di ossido di dissoluzione con l'elettrolita.
    Riduzione
    1. Versare una goccia (10-500 ml) del metallo liquido da una siringa in una piastra di Petri vuota.
    2. Versare un elettrolita acquoso neutro nella capsula Petri (es 1 M fluoruro di sodio (NaF) o 1 M di cloruro di sodio (NaCl)) ad un livello che sommerge il metallo.
      Nota: l'uso di un acido (pH <3) o soluzione basica (pH> 10) provoca l'ossido di sciogliere spontaneamente.
    3. Collocare un filo di rame nel metallo liquido per agire come elettrodo di lavoro, e un filo conduttore (per esempio, rame) nell'elettrolita di agire come controelettrodo.
    4. Collegare i fili ad una sorgente di tensione e applicare un potenziale negativo al metallo liquido. Applicare circa -1 V per rimuovere l'ossido superficiale e causare il metallo Dewet dal substrato. Il metallo dovrebbe Dewet sul lato più vicino al controelettrodo.
    5. Applicare potenziali più negativi (<-1 V) per rimuovere completamente lo strato di ossido. Evitare l'applicazione excessivamente grandi tensioni negative per evitare bolle di idrogeno di apparire sul metallo liquido a causa della riduzione dell'elettrolito.

2. tensione superficiale Misura via Sessile Droplet

  1. Utilizzando un cutter laser o fresa, tagliare un percorso diretto dal centro verso il bordo di un pezzo di polimetilmetacrilato (PMMA) (~ 1 mm di spessore) Non tagliare il percorso tutto il percorso attraverso lo spessore del PMMA.; tagliare solo a metà. Questo pezzo servirà come substrato per il metallo liquido. Altri materiali piatti e isolanti, quali vetro, ceramiche, o polimeri possono anche servire come substrato.
  2. Con lo stesso strumento, un foro 1 mm 2 attraverso il centro del PMMA.
  3. Utilizzando il percorso come guida, eseguire un filo di rame isolato con solo la punta esposta al centro del PMMA. Posizionare il filo in modo che sporga sulla superficie PMMA. Sigillare il filo in posizione con un adesivo a tenuta. Tagliareil filo appena sopra la superficie del PMMA, ma non lasciare che sia troppo prolungata (oltre ~ 100 micron) o disturbare la forma della goccia.
  4. Tape pezzo PMMA giù in un contenitore trasparente attraverso cui un'immagine chiara può essere ottenuto. Riempire il contenitore con 1 M NaOH, e una goccia 25-50 ml di metallo liquido sul filo di rame sporgente. Questo filo servirà come elettrodo di lavoro e bagnerà la goccia.
  5. Posizionare una rete di platino controelettrodo e saturo di argento / cloruro di argento (Ag / AgCl) elettrodo di riferimento nella soluzione. Collegare tutti gli elettrodi ad un potenziostato.
  6. Posizionare il contenitore in un goniometro angolo di contatto in modo che il profilo superficiale della goccia è chiaramente visibile. Utilizzare il potenziostato per controllare la tensione rispetto all'elettrodo di riferimento, e utilizzare il goniometro per misurare la forma e quindi la tensione interfacciale della goccia. Assicurarsi che il goniometro è in grado di misurare goccia sessile Tensi interfaccialein data; è anche possibile utilizzare l'analisi di forma assialsimmetrica personalizzata di immagini goccia prese da una telecamera montata orizzontalmente 25.

3. capillare Iniezione

  1. Riempire un capillare di vetro con una soluzione di NaOH 1 M. Il diametro capillare deve essere ~ 1 mm.
  2. Posizionare un'estremità del filo capillare contro una goccia di metallo liquido. Allineate il capillare in modo che sia parallelo alla superficie del tavolo (cioè perpendicolare alla gravità). Evitare di vuoti d'aria tra la caduta di metallo liquido e capillare elettrolita-riempita. Utilizzando un wipe, tamponare fuori qualsiasi elettrolita in eccesso che possono essere trapelato durante il montaggio.
  3. Collocare un filo di rame (elettrodo di lavoro) nel metallo liquido, e un conduttore controelettrodo (ad esempio filo di rame) nell'estremità aperta del capillare in modo da essere a contatto la soluzione.
  4. Collegare i fili ad una sorgente di tensione e applicare un potenziale positivo al metallo liquido. Il metallo liquido deve iniziare il riempimento della capillary (evitare grandi potenzialità che causeranno la formazione di bolle in eccesso sul bancone-elettrodi).

4. capillare Ritiro

  1. Utilizzare morbide tecniche litografiche 26 e replica di stampaggio per fabbricare canali microfluidica composti di polidimetilsilossano (PDMS). Realizzare canali che sono circa 100 a 1.000 micron di larghezza 100 micron, alti, e 25 a 65 mm di lunghezza.
    Nota: Canale Dimensioni 1.000 micron di larghezza, 100 micron di altezza, e 65 mm lungo il canale ha prodotto risultati coerenti, ma altri possono anche funzionare. In alternativa, utilizzare capillari di vetro (ad esempio, 1 mm di diametro, in vetro borosilicato) invece di microcanali PDMS.
  2. Iniettare metallo liquido manualmente o utilizzando una pompa a siringa per riempire completamente il canale (cioè, 6.5 mm 3 per 1.000 micron di larghezza, 100 micron di altezza e 65 mm di canale lungo).
  3. Usando un batuffolo di cotone che è stato immerso in 1 M NaOH o 1 M HCl, rimuovere una quantità eccessiva di Limetallo quid dall'ingresso (e, se necessario, l'uscita) del canale, in modo che il metallo rimane a filo con la superficie superiore dei PDMS.
  4. Immergere una estremità del canale in elettroliti (ad esempio 1 M NaCl), e posizionare l'anodo (ad esempio, fili di rame, platino, o tungsteno) tale che tocchi l'elettrolita ma non il metallo.
  5. All'altra estremità del canale, contattare un elettrodo separato (per esempio, filo Cu) alla superficie metallica modo che il metallo liquido stesso funge da catodo.
  6. Collegate questi fili (cioè, anodo e catodo) ad una sorgente di tensione o potenziostato, e completare il circuito elettrico. Per un sistema a tre elettrodi, posizionare l'elettrodo di riferimento in modo tale che sommerge malapena nella goccia di elettrolita.
  7. Prima di applicare una tensione riducendo, montare una videocamera su un treppiede o in un microscopio per registrare gli esperimenti. Utilizzare la modalità autofocus per ottenere tutto a fuoco. Utilizzare fuoco manuale per avere un migliore controlloprofondità di campo, il bilanciamento del bianco, e ISO. Se necessario, utilizzare arresto F superiore (ossia, 11 o superiore), 1/100 dell'otturatore, bilanciamento automatico del bianco e ISO automatica.
  8. Avviare la registrazione l'esperimento. Applicare circa -1 V di ritirare il metallo liquido dai microcanali. Girare la tensione fuori per causare il metallo a fermarsi in elettrolita neutro.

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Representative Results

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Figura 1 A mostra un esempio della semplice tecnica a due elettrodi per l'ossidazione e riduzione. In questo caso, una goccia 70 ml di metallo liquido in una camera 1 M NaOH soluzione entra in contatto un filo di rame per formare una connessione elettrica. Il 1 M NaOH rimuove l'ossido superficiale del metallo e permette il metallo da bordare fino a causa della sua tensione interfacciale. L'applicazione di un potenziale 2,5 V tra la caduta e un contro-elettrodo a rete di platino provoca la superficie della goccia per ossidare e diffonde la caduta durante la migrazione verso il controelettrodo (Figura 1A ii). L'applicazione di un potenziale -1 V al metallo liquido rimuove l'ossido (oltre alla rimozione dell'ossido da NaOH), fa sì che il metallo da bordare, e genera bolle di idrogeno sulla goccia a causa del potenziale riduttivo (Figura 1 Ai). Bolle di idrogeno si formano sulla contro-elettrodo di platino grazie alla semi-reazione elettrochimica gratuito che riduce presumibilmente protoni in soluzione.

Una curva electrocapillary (Figura 1 B) mostra il drammatico calo della tensione superficiale efficace quando le forme strato di ossido. Questi dati sono stati presi in 1 M NaOH utilizzando un elettrodo di riferimento Ag / AgCl saturo. In questo caso, il potenziale del circuito aperto era approssimativamente -1.5 V vs. Ag / AgCl, e lo strato di ossido formato vicino -1.3 V vs. Ag / AgCl (indicata dalle linee tratteggiate). L'utilizzo di 1 M HCl nel comportamento fenomenologico simile, ma la formazione di bolle sulla superficie del metallo, anche a potenziali ossidativi, rende difficile analisi visiva.

In assenza di ossido (che viene rimosso da 1 M NaOH, per esempio), bare metallo liquido è un fluido tensione superficiale e adotta una forma sferica come mostrato in Figuri 2 A. Una goccia di metallo liquido poggia adiacente ad un capillare riempito con 1 M NaOH. Una pulire rimuove l'eccesso di elettrolita dal fondo della goccia, come illustrato nella figura 2 B. Un filo di rame tocca la goccia per formare l'anodo e l'altro elettrodo (cioè, catodo, non mostrato in figura 2) si appoggia all'interno dell'elettrolita riempito tubo capillare. L'elettrolita nel capillare completa il circuito tra i due elettrodi, come mostrato nella Figura 2 C. Applicando +1 V riduce la tensione superficiale all'interfaccia principale e causa il metallo liquido per riempire il capillare come mostrato nella Figura 2 D. Questo esperimento funziona meglio se il metallo è a filo con l'estremità del tubo.

Al contrario, una polarizzazione riducendo rimuove la pelle ossido e restituisce il meTal ad uno stato di tensione superficiale grande. Un esempio è mostrato in Figura 3. La pellicola di ossido stabilizza la forma di una pozza di metallo liquido elettrolita immersi in folle (Figura 3 Ai). L'applicazione di una polarizzazione ridurre rimuove la pelle ossido, permettendo il metallo da bordare come mostrato nella Figura 3 (ii-iii). Noi chiamiamo questa tecnica "recapillarity" dal momento che utilizza le potenzialità riduttive per indurre comportamenti capillari 21. L'altra implicazione di questo termine è che il comportamento capillare può essere attivata o disattivata più volte. Ad esempio, eGain può essere ritirato dal canali microfluidica PDMS riducendo l'ossido che stabilizza altrimenti il metallo nei canali (come descritto in 4.1). Figura 3B -D illustra una tale sequenza sperimentale.

Inseriamo unsiringa ad una estremità del capillare e lentamente spingere il pistone della siringa per forzare il metallo dalla siringa nel capillare. Poniamo il capillare riempito su un supporto personalizzato composto di polimetilmetacrilato (PMMA). Il supporto ha due serbatoi, due scanalature per fissare il capillare, due fori per inserire i fili, e ha anche la possibilità di registrare un righello, come mostrato nella Figura 3 B. Elettrolita (es acquosa di fluoruro di sodio) aggiunto al serbatoio dopo aver iniettato il metallo connette l'anodo alla fine del capillare, come mostrato nella Figura 3 C. Il metallo all'interno contatti tubo contro-elettrodo sull'altra estremità del capillare per completare il circuito. Applicando 1V polarizzazione riducendo provoca il metallo di ritirarsi e abbandonare l'anodo, come mostrato nella Figura 3 D. Più tardi, si misura la velocità di ritiro confrontando il positione del metallo rispetto al tempo. Una tale grafico della velocità è mostrato in Figura 3 E. La velocità decade come il metallo si allontana dall'anodo. Questo decadimento velocità è dovuto all'aumento della resistenza elettrica tra l'anodo e il metallo liquido 21.

Figura 1
Figura 1. (A) Una goccia d'eGain sommerso in 1 M NaOH, con un filo di rame collegata alla caduta e platino controelettrodo maglia in soluzione. i) il potenziale A -1 V applicata al calo causa il metallo da bordare e produce idrogeno sulla superficie del metallo. ii) A 2,5 V potenziale applicato al calo induce diffusione. (B) Una curva electrocapillary di un calo eGain in 1 M NaOH. Il lato riduttivo (tensioni inferiori a -1.4 V vs Ag / AgCl) mostra electrocapillarity tradizionalecomportamento, mentre il lato ossidativo mostra un calo significativo della tensione superficiale. Figura 1B adottato dal riferimento 1 (Copyright 2014, National Academy of Sciences, USA). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 2
Figura 2. capillare iniezione di metallo liquido con polarizzazione ossidativo. (A) Una goccia di contatti metallici liquidi l'apertura di un tubo capillare riempito con elettrolita. (B) Il tubo viene allineato e spinto contro la caduta. A pulire rimuove la quantità in eccesso di elettrolita. (C) Un etichettato immagine di questa configurazione sperimentale. (D) Applicazione di +1 V al metallo abbassa la tensione superficiale del metallo con ossido superficialezione, e induce il flusso. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3
Figura 3. (A) Una goccia del metallo liquido in soluzione 1 M NaF. i) L'ossido consente una stabile, pozza non sferica nella soluzione. ii-iii) applicare un potenziale -1 V fa sì che il metallo da bordare in su. (B) Un substrato acrilico su misura ha due serbatoi in cui sono inseriti gli elettrodi. Un lungo 70 mm, 1 mm capillare di vetro ID riempito di eGain abbraccia i due serbatoi. Il substrato è dotato di due scanalature per soddisfare questa capillare con fermezza. (C) una goccia di elettrolita viene aggiunto a un serbatoio, e l'altro serbatoio viene lasciata così com'è. A volte bolle modulo, che può essere minimizzato utilizzando un ago punta fine. ( (E) Ritiro del metallo liquido dal capillare in funzione del tempo. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

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Discussion

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Questo metodo controlla la tensione superficiale di metalli liquidi a base di gallio-utilizzando piccole tensioni per guidare la deposizione e la rimozione di un ossido superficiale. Anche se il metodo funziona solo in soluzioni elettrolitiche, è semplice, e lavora in un'ampia varietà di condizioni diverse, ma ci sono sottigliezze degne di nota. In assenza di potenziale elettrico, sia soluzioni acide e basiche etch via l'ossido 27. L'applicazione di un potenziale ossidativo guida la formazione di ossido superficiale in tutte elettroliti acquosi, comprese le soluzioni acide e basiche. Tuttavia, la dissoluzione dell'ossido in soluzioni acide e basiche compete con la deposizione di ossido di evitare un eccessivo accumulo di strato di ossido. La formazione di uno strato di ossido spesso inibisce mandata, presumibilmente poiché l'ossido fornisce una barriera meccanica di movimento. Questa inibizione può essere dannoso durante lo spandimento, ma fornisce anche un metodo per stabilizzare la forma del metallo.

e_content "> La tensione interfacciale varia continuamente in funzione del potenziale. La tensione superficiale è più grande al potenziale che rimuove l'ossido superficiale. potenziali che sono più riduttiva (più negativo) sarà leggermente diminuire la tensione superficiale a causa electrocapillarity classico (cf. Figura 1B). Questa diminuzione continua in funzione del potenziale fino processi faradica (per esempio la formazione di idrogeno) si verificano in superficie.

Al contrario, la tensione superficiale diminuisce notevolmente il potenziale in cui le prime forme di ossido (vedi Figura 1B). Aumentando il (positivo) potenziale continua ad abbassare la tensione superficiale, presumibilmente a causa di una migliore copertura del ossido superficiale. Al di là di un "potenziale critico", il calo inizierà la diffusione senza limite, formando modelli frattale-like e la migrazione verso la contro-elettrodi. Questo movimento continua finché viene rimossa la tensione, o finché la goccia rompe contatto con l'elettrodo di lavoro. Le forme formate nella regione al di sopra del potenziale critico sono ancora in fase di studio ma sono attribuiti alla tensione superficiale essendo vicino allo zero. Dettagli possono essere trovati nella letteratura 1.

La tensione interfacciale del metallo è sensibile a piccole variazioni di tensione. È quindi importante avere un eccellente contatto elettrico con il metallo e il controllo sulla potenziale applicato al metallo liquido. Inoltre, la presenza di acido o base nell'elettrolita compete con ossidazione elettrochimica sciogliendo lo strato di ossido. Questo processo competere aggiunge un livello di complessità; comprensione del complesso processo che avvengono all'interfaccia sarà fondamentale per avanzare questo metodo.

Ossidativo e processi riduttivi possono essere combinate per fornire controllo sul flusso di metallo e di capillari. Ad esempio, è possibile utilizzare potenzialità ossidativi per iniettare metallo nel capillarei (abbassando la tensione superficiale del menisco principale, come mostrato in figura 2), e quindi utilizzare potenziali riduttive per indurre il metallo a ritirarsi dal capillare (aumentando la tensione interfacciale del menisco principale, come mostrato in Figura 3) 28,29. I limiti e le capacità di questo approccio sono ancora del tutto determinato, anche se l'iniezione sembra essere più lento di ritiro. Utilizzo di ossidazione per iniettare metallo prevede tre passaggi fondamentali. Innanzitutto, il capillare deve essere pre-riempite con elettrolita, che riteniamo crea un sottile "strato di scorrimento" di acqua tra il metallo e le pareti del capillare come il metallo. In secondo luogo, iniettando il metallo in un capillare richiede il contatto a filo tra un tallone del metallo e l'estremità del capillare, come mostrato nella figura 3. Questo contatto intimo assicura la caduta di potenziale avviene all'interfaccia elettrolita / metallo e impedisce percorsi per la carica di ignorare questo interface.

È possibile utilizzare sia sistemi a due o tre elettrodi elettrodi per controllare la tensione superficiale del metallo. Il sistema a due elettrodi è la più semplice, richiede solo un elettrodo di lavoro, controelettrodo, e sorgente di tensione. Anche se il sistema a due elettrodi è adatto per manifestazioni, il potenziale del controelettrodo può deriva. Misure elettrochimiche sensibili beneficiano la stabilità del sistema a tre elettrodi (cioè, un elettrodo di riferimento e un potenziostato). Questo sistema permette un migliore controllo della tensione e fornisce una lettura accurata della corrente.

La capacità di controllare la tensione interfacciale con tensioni modesti è un metodo promettente per il controllo della forma, flusso, e la posizione delle strutture metalliche in scala di lunghezza sub-mm. Crediamo che questa tecnica può essere utile per la creazione di strutture metalliche che cambiano forma a richiesta, che può trovare applicazioni in forma reconfiguraelettronica ble, antenne regolabili, interruttori, componenti microfluidica, optofluidics, e meta-materiali-shifting. di forma

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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

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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).
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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).

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