Waiting
Login processing...

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

Chemistry

En metode for å manipulere overflatespenningen i en Liquid Metal via Surface Oksidasjon og reduksjon

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

Abstract

Kontrollere grenseflatespenning er en effektiv metode for å manipulere form, posisjon, og strømmen av væske på sub-millimeter lengdeskala, der overflatespenningen er en dominerende kraft. En rekke metoder finnes for styring av grenseflatespenning i vandige og organiske væsker på denne skalaen; imidlertid har disse teknikkene begrenset nytte for flytende metaller på grunn av deres store grenseflatespenningen.

Flytende metaller kan danne myke, elastiske, og formrekonfigurer komponenter i elektroniske og elektromagnetiske enheter. Selv om det er mulig å manipulere disse fluider via mekaniske metoder (for eksempel pumping), elektriske metoder er enklere å miniatyrisere, kontroll, og implementere. Men de fleste elektriske teknikker har sine egne begrensninger: electrowetting-on-dielektrisk krever store (kV) potensial for moderat aktuering, electrocapillarity kan påvirke forholdsvis små endringer i grenseflatespenning, og kontinuerlig electrowetting er begrenset til plugger av det flytende metall i kapillærer.

Her presenterer vi en fremgangsmåte for aktivering av gallium og gallium-baserte flytende metall-legeringer ved hjelp av en elektrokjemisk overflatereaksjon. Regulering av elektrokjemisk potensial på overflaten av det flytende metall på elektrolytt hurtig og reversibelt forandrer grenseflatespenningen med mer enn to størrelsesordener (̴500 mN / m til nær null). Videre krever denne fremgangsmåte bare en meget beskjeden potensial (<1 V) anvendes i forhold til en motelektrode. Den resulterende endring i spenning skyldes i første rekke den elektrokjemiske avsetning av et overflate oksydlag, som virker som et overflateaktivt middel; fjerning av oksyd øker grenseflatespenning, og vice versa. Denne teknikken kan brukes i en rekke forskjellige elektrolytter og er uavhengig av underlaget på hvilket det hviler.

Protocol

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

1. Manipulering av overflatespenningen av Liquid Metal i elektrolytt

  1. Oksidasjon
    1. Helle en vandig elektrolytt (sur eller basisk) i en petriskål. For å sikre at oksydet er helt fjernet ved å bruke en syre eller base med en konsentrasjon høyere enn 0,1 M 24 (for eksempel 1 M NaOH og 1 M HCl). Bruker et volum som vil fylle formen til en dybde på omtrent 1-3 mm. Unngå å kontakte huden med disse løsningene.
    2. Benytte en sprøyte for å plassere en dråpe (optimalt mellom 10 til 500 ul) av en gallium basert legering i elektrolytten. Eksempler er eutektisk gallium indium (eGain) eller gallium indium tinn (Galinstan). Hvis ren gallium anvendes, varme opp elektrolytten til minst 30 ° C for å hindre frysing.
    3. Plasser en kobbertråd inn i det flytende metall for å etablere arbeidselektrode. Bruk en kobbertråd med en diameter mindre enn for fallet, og bruke en digital multimeter i henhold til produsentens instruksjoner til eONTROLLER at tråden har en motstand på <1 Ω. I syre eller base, vil det flytende metall fukte kobber og derved danner en utmerket elektrisk kontakt.
    4. Plasser en ledende motelektrode (for eksempel kobber, grafitt, platina, etc.) i løsning, men ikke i kontakt med det flytende metall. Når motelektroden har en motstand på <1 Ω, dens dimensjoner er irrelevant.
    5. Tilkopling av ledningene til en spenningskilde, og anvende et positivt potensial til det flytende metall. For små deformasjoner form, gjelder positive spenninger <1 V. For større form deformasjon (og bevegelse av det flytende metall mot motelektroden), gjelder> 1 V.
      Merk: Konsentrasjonen av oppløsningen og avstanden av dråpen fra motelektroden diktere spenning er nødvendig for å indusere endringer i grenseflatespenning siden hastigheten av elektro overflateoksydasjon konkurrerer med frekvensen av oksyd oppløsning av elektrolytten.
    Reduksjon
    1. Dispensere en dråpe (10-500 ul) av det flytende metall fra en sprøyte inn i en tom petriskål.
    2. Hell en nøytral vandig elektrolytt inn i petriskål (for eksempel en M natriumfluorid (NaF), eller 1 M natriumklorid (NaCl)) til et nivå som submerges metallet.
      Merk: Bruk av en sur (pH <3) eller basiske (pH> 10) vil føre til at oksidet å oppløse spontant.
    3. Plasser en kobbertråd inn i det flytende metall for å virke som en arbeidselektrode, og en ledningstråd (for eksempel kobber) inn i elektrolytten for å virke som en motelektrode.
    4. Tilkopling av ledningene til en spenningskilde, og anvende et negativt potensial til det flytende metall. Anvende tilnærmet -1 V for å fjerne overflate oksyd og føre til at metallet dewet fra substratet. Metallet bør dewet på den siden som er nærmest motelektroden.
    5. Anvende mer negative potensialer (<-1 V) for å fjerne oksidlaget helt. Unngå å legge excessivt store negative spenninger for å hindre hydrogenbobler fra å vises på det flytende metallet på grunn av reduksjon av elektrolytten.

2. Surface Tension Måling via fastsittende Droplet

  1. Ved hjelp av en laser cutter eller freseverktøy, kuttet en direkte bane fra sentrum til kanten av et stykke polymethylmethacrylate (PMMA) (~ 1 mm tykk) Ikke kutt banen hele veien gjennom tykkelsen av PMMA.; bare klippe omtrent halvveis gjennom. Dette stykket vil tjene som et substrat for det flytende metall. Andre flate og elektrisk isolerende materiale som glass, keramikk, eller polymerer kan også tjene som substrat.
  2. Med det samme verktøyet, kutte en 1 mm to hull gjennom sentrum av PMMA.
  3. Bruke banen som en guide, kjøre en isolert kobbertråd med bare utsatt til midten av PMMA spissen. Plasser ledningen slik at den rager ut over overflaten PMMA. Forsegle ledningen på plass med en lekkasjesikker lim. Kuttledningen like over overflaten av PMMA, men ikke la den strekke seg for langt (mer enn ~ 100 mikrometer), eller det vil forstyrre formen av dråpen.
  4. Tape PMMA stykket ned i en gjennomsiktig beholder gjennom hvilken et klart bilde kan oppnås. Fyll beholderen med 1 M NaOH, og plassere en 25-50 mL dråpe flytende metall på den utstikkkobbertråd. Denne kabelen vil tjene som arbeidselektrode, og vil fukte dråpen.
  5. Plasser en platina mesh motelektrode og en mettet, sølv / sølvklorid (Ag / AgCl) referanse-elektrode i løsningen. Koble alle elektrodene til en potensiostat.
  6. Plasser beholderen i en kontaktvinkel goniometer slik at overflateprofilen av fallet er klart synlig. Bruk potensiostat for å styre spenningen i forhold til referanseelektroden, og bruk goniometer for å måle formen og dermed overflatespenningen av dråpen. Kontroller at goniometer er i stand til å måle fastsittende dråpe grense Tensipå; det er også mulig å bruke tilpassede aksesymmetrisk form analyse av slipp bilder tatt fra en horisontalt montert kamera 25.

3. Capillary Injection

  1. Fylle et glass kapillær med en løsning av 1 M NaOH. Den kapillære diameter bør være ~ 1 mm.
  2. Plassere en ende av kapillærer i flukt med en dråpe av flytende metall. Juster kapillær slik at den er parallell med overflaten av bordet (dvs. vinkelrett i forhold til tyngdekraften). Unngå luftgap mellom det flytende metall og elektrolytt-slipp-fylte kapillære. Ved hjelp av en tørke, DAB av overflødig elektrolytt som kan ha lekket under montering.
  3. Plasser en kobbertråd (arbeidselektrode) i det flytende metall, og en ledende motelektrode (for eksempel kobbertråd) i den åpne enden av kapillæret slik at den kommer i kontakt med løsningen.
  4. Tilkopling av ledningene til en spenningskilde, og anvende et positivt potensial til det flytende metall. Det flytende metall skal begynne å fylle capillary (unngå store potensialer som vil føre overskytende bobledannelse i motelektroden).

4. Capillary Tilbaketrekking

  1. Utnytte myke litografisk 26 og replika molding teknikker for å dikte microfluidic kanaler bestående av polydimethylsiloxane (PDMS). Dikte kanaler som er ca 100 til 1000 mikrometer brede, 100 mikrometer høye, og 25 til 65 mm lange.
    Merk: Channel dimensjoner 1000 mikrometer brede, 100 mikrometer høy, og 65 mm lang kanal produsert konsistente resultater, men andre kan også fungere. Alternativt kan du bruke glass kapillærer (f.eks 1 mm diameter, borsilikatglass) i stedet for PDMS microchannels.
  2. Injisere flytende metall, enten manuelt eller ved hjelp av en sprøytepumpe for å fylle kanalen fullstendig (dvs. 6,5 mm 3 for en 1000 mikrometer brede, 100 um høye, og 65 mm lange kanal).
  3. Ved hjelp av en bomullspinne som er dyppet i en M NaOH eller 1M HCl, fjerne overflødig mengder lipund metall fra innløpet (og, om nødvendig, utløpet) av kanalen, slik at metallet forblir i flukt med den øvre overflaten av PDMS.
  4. Senke en ende av kanalen i elektrolytten (f.eks, 1 M NaCl), og plassere anoden (f.eks ledninger av kobber, platina eller wolfram), slik at den berører elektrolytten, men ikke metallet.
  5. I den andre enden av kanalen, kontakte en separat elektrode (for eksempel Cu wire) på metalloverflaten slik at det flytende metall i seg selv virker som en katode.
  6. Koble disse ledningene (dvs. anode og katode) med en spenningskilde eller potensiostat, og fullføre den elektriske kretsen. For en tre elektrodesystem, plasserer referanseelektrode slik at det knapt submerges inn slipp av elektrolytt.
  7. Før du påfører en redusere spenning, montere et videokamera på et stativ eller i et mikroskop for å ta opp forsøkene. Bruk autofokus for å få alt i fokus. Utnytte manuell fokus for å ha en bedre kontroll overdybdeskarphet, hvitbalanse og ISO. Som nødvendig, bruk høyere F stop (dvs. 11 eller høyere), 1/100 th lukker, auto hvitbalanse og auto ISO.
  8. Start opptak forsøket. Påfør ca -1 V å trekke flytende metall fra microchannels. Slå spenningen av å forårsake metall å slutte å bevege seg i fri elektrolytt.

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 det enkle to-elektrode teknikk for oksydasjon og reduksjon. I dette tilfellet, til en 70 pl dråpe av det flytende metall anbragt i en 1 M NaOH-løsning i kontakt med en kobbertråd etablere en elektrisk forbindelse. Den 1 M NaOH fjerner overflateoksydet fra metallet og tillater metallet å perle opp på grunn av dens grenseflatespenning. Bruk av en 2,5 V potensial mellom dråpen og en platina motelektrode mesh fører til at overflaten av slipp for å oksidere og dråpen spres mens migrering mot motelektroden (figur 1A ii). Bruk av en -1 V potensial til det flytende metall fjerner oksyd (i tillegg til fjerning av oksyd av NaOH), fører til at metallet å perle opp, og genererer hydrogenbobler på fall på grunn av den reduktive potensial (figur 1 Ai). Hydrogenbobler dannes på platina lektroden på grunn av gratis elektrohalvreaksjonen som trolig reduserer protoner i oppløsning.

En electrocapillary kurve (figur 1 B) viser den dramatiske fall i effektiv overflatespennings når oksidlaget former. Disse data ble tatt i 1 M NaOH ved anvendelse av en mettet Ag / AgCl referanse-elektrode. I dette tilfellet, den åpne krets potensialet var ca. -1,5 V vs. Ag / AgCl, og oksydlaget dannet nær -1,3 volt i forhold til Ag / AgCl (antydet med stiplede linjer). Bruken av 1 M HCl resulterer i tilsvarende fenomenologisk oppførsel, men dannelsen av bobler på overflaten av metallet, selv ved oksidative potensialer, gjør visuell analyse vanskelig.

I fravær av oksydet (som fjernes ved en M NaOH, for eksempel), er bare flytende metall av høy overflatespenning og væske fatter en sfærisk form som vist på Figure 2 A. En dråpe av flytende metall hviler ved et kapillarrør fylt med 1 M NaOH. En tørke fjerner overflødig elektrolytt fra bunnen av dråpen, slik som vist i figur 2 B. En kobbertråd berører dråpene for å danne anoden, og den andre elektroden (dvs. katoden, ikke vist i figur 2) ligger på innsiden av elektrolyttfylte kapillarrøret. Elektrolytten i kapillarrøret fullfører kretsen mellom de to elektroder, slik som vist i figur 2 C. Påføring av en V senker overflatespenningen på det ledende grensesnitt og fører det flytende metall til å fylle kapillaren som vist i figur 2 D. Dette eksperimentet virker best hvis metallet er i flukt med enden av røret.

I motsetning til dette fjerner en reduserende forspenning oksydet huden og returnerer megtal til en tilstand av stor overflatespenning. Et slikt eksempel er vist i figur 3 A. Oksidet huden stabiliserer form av en dam av flytende metall senkes i nøytral elektrolytt (figur 3 Ai). Anvendelse av en reduserende skjevhet fjerner oksyd huden, slik at metallet til å perle opp som vist i figur 3 A (ii-iii). Vi kaller denne teknikken "recapillarity" siden den bruker reduktive potensialer for å indusere kapillær atferd 21. Den andre implikasjonen av dette begrepet er at kapillær oppførsel kan slås på eller av flere ganger. For eksempel kan eGain tas ut fra PDMS microfluidic kanaler ved å redusere oksidet som ellers stabiliserer metallet i kanalene (som beskrevet i 4.1). Figur 3B-D illustrerer en slik forsøkssekvens.

Vi setter inn ensprøytespissen i den ene enden av kapillæret og sakte presse sprøytestemplet for å tvinge metallet fra sprøyten inn i kapillarrøret. Vi plasserer fylt kapillær på en tilpasset holder sammensatt av polymethylmethacrylate (PMMA). Holderen har to reservoarer, to spor for å feste den kapillære, to hull for å sette inn ledninger, og også har muligheten til å tape en linjal, som vist i figur 3 b. Elektrolytt (for eksempel vandig natriumfluorid) tilsatt til reservoaret etter injisering av metall forbinder anoden til enden av kapillæret, som vist i figur 3C. Metallet inne i røret kommer i kontakt med motelektroden på den andre enden av kapillaren for å fullføre kretsen. Påføring 1V redusere forspenningen bevirker at metallet til å trekke seg og bevege seg bort fra anoden, som vist i Figur 3 D. Senere, måler vi tilbaketrekking hastighet ved å sammenligne position av metallet med hensyn til tid. En slik hastighet plott er vist i figur 3 e. Hastigheten avtar som metallet beveger seg bort fra anoden. Denne hastighetstapet er på grunn av økningen i elektrisk motstand mellom anoden og det flytende metall 21.

Figur 1
Figur 1. (A) En dråpe av eGain nedsenket i 1 M NaOH, med en kobbertråd festet til slipp og en platina motelektrode mesh i oppløsning. i) A -1 V potensial som påtrykkes rulle fører metallet til å perle opp og produserer hydrogen på overflaten av metallet. ii) En 2,5 V potensial som påtrykkes rulle induserer spredning. (B) En electrocapillary kurve av en eGain fall i 1 M NaOH. Den reduktive side (spenninger under -1,4 V vs Ag / AgCl) viser tradisjonell electrocapillarityatferd, mens den oksidative side viser en betydelig nedgang i overflatespenning. Figur 1B adoptert fra referanse 1 (Copyright 2014, National Academy of Sciences, USA). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2. Capillary injeksjon av flytende metall ved hjelp av oksidativ skjevhet. (A) En dråpe av flytende metall i kontakt med åpningen til et kapillarrør fylt med elektrolytt. (B) Røret er festet og skjøvet mot slipp. En tørke fjerner overskytende beløp av elektrolytt. (C) En merket bilde av denne eksperimentelle oppsett. (D) Anvendelse av en V på metall senker overflatespenningen til metalloverflaten via oxidasjon, og induserer flyt. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3. (A) En dråpe av det flytende metall i en M NaF oppløsning. i) oksid gir en stabil, ikke-sfærisk vanndam i løsningen. ii-iii) Bruk av en -1 V potensial bevirker at metallet å perle opp. (B) En skreddersydde akryl substratet har to reservoarer i hvilke elektrodene er satt inn. En 70 mm lang, 1 mm ID glasskapillar fylt med eGain strekker seg over de to reservoarene. Underlaget har to spor for å passe denne kapillær fast. (C) En dråpe av elektrolytt tilsettes til et reservoar, og det andre reservoaret forblir som den er. Noen ganger kan det dannes bobler, som kan reduseres ved å bruke en fin spiss nål. ( (E) Tilbaketrekking hastighet av flytende metall fra kapillær som en funksjon av tiden. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

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 fremgangsmåten kontrollerer overflatespenningen av gallium-baserte flytende metaller ved hjelp av små spenninger for å drive avsetning og fjernelse av en overflate oksyd. Selv om fremgangsmåten virker bare i elektrolyttoppløsninger, er det enkelt, og arbeider i et bredt utvalg av forskjellige betingelser, men det er verdt å merke seg nyanser. I fravær av elektrisk potensial, både sure og basiske løsninger etse bort oksyd 27. Anvendelsen av en oksyderende potensial driver dannelse av overflate oksyd i alle vandige elektrolytter, inkludert sure og basiske oppløsninger. Imidlertid oppløsning av oksyd i sure eller basiske oppløsninger konkurrerer med avsetning av oksydet for å hindre overdreven oppbygging av oksydlaget. Dannelsen av et tykt oksidlag hindrer strømning, antagelig fordi den oksyd gir en mekanisk barriere mot bevegelse. Denne inhibering kan være skadelig under spredning, men gir også en metode for å stabilisere formen av metallet.

e_content "> Den grenseflatespenningen varierer kontinuerlig som en funksjon av potensial. Overflatespenningen er størst ved potensialet som fjerner overflateoksydet. Potensialer som er mer reduserende (mer negativ) blir svakt redusere overflatespenningen på grunn av klassiske electrocapillarity (jfr , figur 1B). Denne reduksjonen fortsetter som en funksjon av potensial til Faraday-prosesser (f.eks hydrogendannelse) finner sted ved overflaten.

I motsetning til dette faller overflatespenningen betydelig på potensialet der oksid første formene (se figur 1B). Økning av (positive) potensial fortsetter å senke overflatespenningen, antagelig på grunn av bedre dekning av overflaten oksyd. Utover en "kritisk potensial", vil fallet begynner å spre uten bundet, forming fraktal-lignende mønstre og migrere mot lektroden. Denne bevegelsen fortsetter inntil spenningen er fjernet, eller inntil dråpen bryter contakt med arbeidselektrode. Formene dannes i området over det kritiske potensial er fortsatt blir undersøkt, men er knyttet til overflatespenningen være nær null. Detaljer kan finnes i litteraturen en.

Den grenseflatespenning på metallet er følsom for små endringer i spenning. Det er derfor viktig å ha god elektrisk kontakt med metallet og kontroll over potensial som påtrykkes det flytende metall. I tillegg er nærvær av syre eller base i elektrolytten konkurrerer med elektrokjemisk oksydasjon ved oppløsning av oksidlaget. Denne konkurrerende prosess gir et nivå av kompleksitet; forstå kompleks prosess som forekommer ved grenseflaten vil være avgjørende for å fremme denne metoden.

Oksidative og reduktive prosesser kan kombineres for å tilveiebringe kontroll over strømmen av metall inn og ut av kapillærer. For eksempel er det mulig å anvende oksyderende potensialer for å injisere metall i capillaries (ved å senke grenseflatespenning på den ledende menisken, som vist i figur 2), og deretter bruke reduserende potensialer for å indusere metallet til å trekke seg fra kapillaren (ved å øke den grenseflatespenning på den ledende menisken, som vist i Figur 3) 28,29. Grensene og mulighetene i denne tilnærmingen er ennå ikke fullt bestemt, selv om injeksjon ser ut til å være tregere enn tilbaketrekking. Ved hjelp av oksidasjon å injisere metall involverer tre viktige skritt. Først bør kapillaren fylt inn med elektrolytt, som vi mener skaper et tynt "slip lag" av vann mellom metallet og veggene i kapillæret som metallet. For det andre, å injisere metall inn i en kapillær krever flush kontakt mellom en vulst av metallet og enden av kapillæret, som vist i Figur 3. Denne intime kontakt sikrer at spenningsfallet skjer i elektrolytt / metallgrenseflaten og hindrer trasé for ladning til omgå dette interface.

Det er mulig å bruke enten to-elektrode eller tre-elektrodesystemer for å kontrollere overflatespenningen av metallet. De to-elektrodesystem er den enkleste og krever bare en arbeidselektrode, motelektroden og spenningskilden. Selv om to-elektrodesystem er egnet for demonstrasjoner, kan potensialet i motelektroden drift. Sensitive elektrokjemiske målinger dra nytte av stabiliteten av tre-elektrodesystem (dvs. en referanseelektrode og en potensiostat). Dette systemet gir bedre kontroll av spenningen, og gir en nøyaktig avlesning av strømmen.

Evnen til å kontrollere overflatespenningen ved hjelp av moderate spenninger er en lovende fremgangsmåte for å styre formen, flyt, og plassering av metallkonstruksjoner ved under mm lengdeskala. Vi tror denne teknikken kan være nyttig for å lage metalliske strukturer som endrer form etter behov, som kan finne programmer i form reconfigurabare elektronikk, tunbare antenner, brytere, microfluidic komponenter, optofluidics og form-skiftende metamaterialer.

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 for å manipulere overflatespenningen i en Liquid Metal via Surface Oksidasjon og reduksjon
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