Waiting
Login processing...

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

Chemistry

En metod för att manipulera Ytspänning av en flytande metall genom ytoxidation och Reduktion

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

Abstract

Styra fasgränsspänning är en effektiv metod för att manipulera formen, positionen, och flöde av vätskor på sub-millimeterlängdskalor, där gränsytespänning är en dominerande kraft. En mängd olika metoder finns för styrning av gränsytspänning av vattenhaltiga och organiska vätskor på denna skala; emellertid har dessa tekniker begränsad användbarhet för flytande metaller på grund av deras stora gränsytspänningen.

Flytande metaller kan bilda mjuka, töjbara och formrekonfigurerbara komponenter i elektroniska och elektromagnetiska anordningar. Fastän det är möjligt att manipulera dessa fluider via mekaniska metoder (t.ex., pumpning), elektriska metoder är lättare att miniatyrisera, kontroll, och genomföra. De flesta elektriska tekniker har dock sina egna begränsningar: electrowetting-on-dielektrikum kräver stora (kV) potentialer för blygsamma påverkan kan electrocapillarity påverka relativt små förändringar i ytspänningen, och kontinuerlig electrowetting är begränsad till pluggar av den flytande metallen i kapillärer.

Här presenterar vi en metod för att påverka gallium och gallium-baserade flytande metallegeringar via en elektrokemisk ytreaktion. Styra den elektrokemiska potentialen på ytan av den flytande metallen i elektrolyten snabbt och reversibelt ändrar gränsytspänningen av över två storleksordningar (̴500 mN / m till nära noll). Dessutom kräver denna metod endast en mycket blygsam potential (<1 V) appliceras i förhållande till en motelektrod. Den resulterande ändringen i spänning beror främst på den elektrokemiska avsättningen av en yta oxidskikt, som fungerar som ett ytaktivt medel; avlägsnande av oxiden ökar gränsytspänningen, och vice versa. Denna teknik kan tillämpas på ett stort antal olika elektrolyter och är oberoende av substratet på vilket den vilar.

Protocol

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

1. Manipulering av gränsytespänningen av Liquid Metal i elektrolyt

  1. Oxidation
    1. Häll en vattenhaltig elektrolyt (sur eller basisk) i en petriskål. För att säkerställa att oxiden tas fullständigt bort, använda en syra eller bas med en koncentration större än 0,1 M 24 (t.ex. ett M NaOH eller 1 M HCl). Använd en volym som kommer att fylla skålen till ett djup av cirka 1-3 mm. Undvik kontakt med huden med dessa lösningar.
    2. Använd en spruta för att placera en droppe (optimalt mellan 10 till 500 | j, l) av en gallium baserad legering i elektrolyten. Exempel innefattar eutektiska gallium indium (eGain) eller gallium indium tenn (galinstan). Om ren gallium används, värma elektrolyten till åtminstone 30 ° C för att förhindra frysning.
    3. Placera en koppartråd i den flytande metallen att fastställa arbetselektroden. Använd en koppartråd med en diameter som är mindre än den hos droppen, och använda en digital multimeter enligt tillverkarens instruktioner för att eNsure att tråden har ett motstånd på <1 Ω. I syra eller bas, kommer den flytande metallen väta koppar och därigenom bilda en utmärkt elektrisk kontakt.
    4. Placera en ledande motelektrod (t.ex. koppar, grafit, platina, etc.) i lösningen, men inte i kontakt med den flytande metallen. Om motelektroden har ett motstånd på <1 Ω, dess dimensioner är irrelevant.
    5. Anslut kablarna till en spänningskälla och tillämpa en positiv potential på den flytande metallen. För små form deformation, tillämpa positiva spänningar <1 V. För större form deformation (och förflyttning av den flytande metallen mot motelektroden), Söka bidrag> 1 V.
      Obs: Koncentrationen av lösningen och avståndet av droppen från motelektroden diktera den spänning som krävs för att åstadkomma förändringar av gränsytspänning eftersom hastigheten för elektrokemisk ytoxidation konkurrerar med hastigheten för oxid upplösning av elektrolyten.
    Minskning
    1. Fördela en droppe (10-500 | il) av den flytande metallen från en spruta in i en tom petriskål.
    2. Häll en neutral vattenhaltig elektrolyt i petriskålen (t.ex. 1 M natriumfluorid (NaF) eller en M natriumklorid (NaCl)) till en nivå som submerges metallen.
      Obs: Användning av en sur (pH <3) eller basisk lösning (pH> 10) kommer att orsaka oxid att lösa spontant.
    3. Placera en koppartråd i den flytande metallen för att verka som en arbetselektrod, samt en ledande tråd (t.ex. koppar) i elektrolyten för att fungera som motelektrod.
    4. Anslut kablarna till en spänningskälla och applicera en negativ potential till den flytande metallen. Applicera ungefär -1 V för att avlägsna ytoxiden och bringa metallen att Dewet från substratet. Metallen bör Dewet på sidan närmast motelektroden.
    5. Applicera mer negativa potentialer (<-1 V) för att avlägsna oxidskiktet helt. Undvik att excestande stora negativa spänningar för att förhindra vätgasbubblor visas på den flytande metallen på grund av minskning av elektrolyten.

2. Ytspänning Mätning via Sessile Droplet

  1. Med användning av en laserskärare eller fräsverktyg, skär en direkt väg från centrum till kanten av ett stycke av polymetylmetakrylat (PMMA) (~ 1 mm tjock) Skär inte banan hela vägen genom tjockleken hos PMMA.; bara klippa ungefär halvvägs igenom. Detta stycke kommer att fungera som ett substrat för den flytande metallen. Andra platta och elektriskt isolerande material, såsom glas, keramik, eller polymerer kan också fungera som substrat.
  2. Med samma verktyg, skär ett 1 mm 2 hål genom centrum av PMMA.
  3. Använda banan som en guide, kör en isolerad koppartråd med endast spetsen exponerad för centrum av PMMA. Placera kabeln så att den skjuter ut över PMMA ytan. Täta tråden på plats med ett tätt vidhäftande. Skäratråden precis ovanför ytan av PMMA, men låt det inte sträcker sig för långt (mer än ~ 100 mikrometer) eller det kommer att störa formen av nedgången.
  4. Tejpa PMMA bit ner i en genomskinlig behållare, genom vilken man kan få en klar bild. Fyll behållaren med 1 M NaOH, och placera en 25-50 l droppe av flytande metall på den utskjutande koppartråd. Denna tråd kommer att fungera som arbetselektrod och väter droppen.
  5. Placera en platinamask motelektrod och en mättad silver / silverklorid (Ag / AgCl) referenselektrod i lösningen. Anslut alla elektroderna till en potentiostat.
  6. Placera behållaren i en kontaktvinkel-goniometer, så att ytprofilen av droppen är klart synlig. Använd potentiostaten för att styra spänningen i förhållande till referenselektroden, och använda en goniometer för mätning av formen och därigenom gränsytspänningen av droppen. Kontrollera att goniometer kan mäta sessila dropp interfacial tensipå; Det är också möjligt att använda anpassade axisymmetriskt form analys av släpp bilder tagna från en horisontellt monterad kamera 25.

3. Kapillär Injektion

  1. Fyll en glaskapillär med en lösning av 1 M NaOH. Kapillären diameter bör vara ~ 1 mm.
  2. Placera en ände av kapillären an mot en droppe av flytande metall. Rikta kapillären så att den är parallell med ytan av bordet (dvs vinkelrätt mot tyngdkraften). Undvik luftspalter mellan den flytande metallen släpp och elektrolyt fyllda kapillär. Med hjälp av en torka, sandskädda bort överflödigt elektrolyt som kan ha läckt ut under monteringen.
  3. Placera en koppartråd (arbetselektrod) i den flytande metallen, och ett ledande motelektrod (t.ex. koppartråd) i den öppna änden av kapillären så att den kommer i kontakt lösningen.
  4. Anslut kablarna till en spänningskälla och tillämpa en positiv potential på den flytande metallen. Den flytande metallen ska börja fylla capillary (undvika stora potentialer som kommer att orsaka överskott bubbelbildning på motelektroden).

4. Kapillär Utträde

  1. Utnyttja mjuka litografiska 26 och replika formningstekniker för att tillverka mikroflödessystem kanaler sammansatta av polydimetylsiloxan (PDMS). Tillverka kanaler som är ungefär 100 till 1000 um bred, 100 pm höga, och 25 till 65 mm långa.
    Obs: Kanalmått 1000 um bred, 100 pm lång och 65 mm lång kanal som produceras konsekventa resultat, men andra kan också fungera. Alternativt kan du använda glaskapillärer (t.ex. 1 mm diameter, borosilikatglas) i stället för PDMS mikro.
  2. Injicera flytande metallen antingen manuellt eller med användning av en sprutpump för att fylla kanalen fullständigt (dvs 6,5 mm 3 för en 1000 | j, m bred, 100 ^ m lång, och 65 mm lång kanal).
  3. Med hjälp av en bomullspinne som doppats i 1 M NaOH eller 1 M HCl, ta bort överskjutande belopp av liquid metall från inloppet (och, om nödvändigt, utloppet) av kanalen, så att metallen förblir i plan med den övre ytan av PDMS.
  4. Sänk en ände av kanalen i elektrolyten (t.ex., 1 M NaCl), och placera anoden (t.ex. trådar av koppar, platina eller volfram), så att den rör vid elektrolyten men inte metallen.
  5. Vid den andra änden av kanalen, kontakta en separat elektrod (t.ex. Cu-tråd) på metallytan, så att flytande metall själv fungerar som en katod.
  6. Anslut dessa trådar (dvs anod och katod) till en spänningskälla eller potentiostat, och fylla den elektriska kretsen. För en tre elektrodsystem, placera referenselektrod så att den knappt submerges i droppe elektrolyt.
  7. Innan du ansöker en reducerande spänning, montera en videokamera på ett stativ eller i ett mikroskop för att spela experimenten. Använd autofokusläget för att få allt i fokus. Utnyttja manuell fokusering för att få en bättre kontroll överskärpedjup, vitbalans och ISO. Vid behov kan du använda högre F stopp (dvs 11 eller högre), 1/100: e slutare, automatisk vitbalans och automatisk ISO.
  8. Starta inspelningen experimentet. Applicera ca -1 V att dra den flytande metallen från mikro. Stäng av spänningen av att bringa metallen att sluta röra sig 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 visar ett exempel på det enkla två-elektrodteknik för oxidation och reduktion. I detta fall, för att en 70 pl droppe av den flytande metallen i en 1 M NaOH-lösning i kontakt med en koppartråd upprätta en elektrisk förbindelse. Den 1 M NaOH avlägsnar ytoxiden från metallen och tillåter metallen formas till droppar på grund av dess gränsytspänning. Tillämpa en 2,5 V potential mellan droppen och en platina mesh motelektroden orsakar ytan av droppen för att oxidera och nedgången sprider sig samtidigt som migrerar mot motelektroden (Figur 1A ii). Applicering av en -1 V potential att den flytande metallen avlägsnar oxiden (utöver avlägsnandet av oxiden av NaOH), bringar metallen formas till droppar, och genererar vätebubblor på fallet beroende på den reducerande potentialen (figur 1 Ai). Vätgas bubblor bildas på platina motelektroden på grund av gratis elektrohalv reaktion som förmodligen minskar protoner i lösningen.

En electrocapillary kurva (Figur 1 B) visar den dramatiska nedgången i effektiv ytspänning när de oxidskikt bildas. Dessa data togs i en M NaOH med användning av en mättad Ag / AgCl-referenselektrod. I detta fall, den öppna kretspotentialen var cirka -1,5 V mot Ag / AgCl, och oxidskikt bildat i närheten av -1,3 V mot Ag / AgCl (indikerad med de streckade linjerna). Användningen av 1 M HCl resulterar i liknande fenomen beteende, men bildningen av bubblor på ytan av metallen, även vid oxidativa potentialer, gör visuell analys svår.

I frånvaro av oxiden (som avlägsnas genom en IM NaOH, till exempel), är bar flytande metall en hög ytspänning fluid och antar en sfärisk form, såsom visas i Figure 2 A. En droppe av flytande metall vilar intill en kapillär rör fyllt med ett M NaOH. En torka bort överflödig elektrolyt från botten av droppen, såsom visas av figur 2 B. En koppartråd vidrör droppen att bilda anoden och den andra elektroden (dvs katod; ej visad i fig 2) vilar inuti elektrolyten fyllda kapillärröret. Elektrolyten i kapillären sluter kretsen mellan de två elektroderna, såsom visas i fig 2 C. Tillämpa ett V sänker ytspänningen vid den främre gränsytan och bringar den flytande metallen för att fylla kapillären såsom visas i fig 2 D. Detta experiment fungerar bäst om metallen är i jämnhöjd med änden på röret.

I motsats till en reducerande förspänning tar bort oxid huden och returnerar migtal till ett tillstånd av stor ytspänning. Ett sådant exempel visas i fig 3 A. Oxid hud stabiliserar formen av en pöl av flytande metall nedsänkt i neutralt elektrolyt (fig 3 Ai). Applicering av ett reduktions förspänning tar bort oxidskikt, vilket gör att metallen formas till droppar som visas i figur 3 a (ii-iii). Vi kallar denna teknik "recapillarity" eftersom den använder reduktiva potentialer att inducera kapillär beteenden 21. Den andra innebörden av detta begrepp är att kapillär beteende kan slås på eller av flera gånger. Till exempel kan eGain dras tillbaka från PDMS mikrofluidikkanaler genom att reducera oxid som annars stabiliserar metallen i kanalerna (som beskrivs i 4,1). Figur 3B -D illustrerar en sådan experimentell sekvens.

Vi sätter in ensprutnål vid en ände av kapillären och tryck långsamt in sprutkolven för att tvinga metall från sprutan in i kapillären. Vi lägger den fyllda kapillär på en anpassad hållare bestående av polymetylmetakrylat (PMMA). Hållaren har två reservoarer, två spår för att säkra kapillären, två hål för att sticka in ståltråd, och har även möjlighet att tejpa en linjal, såsom visas i fig 3 B. Elektrolyt (t.ex. vattenlösning av natriumfluorid) sattes till behållaren efter injektion metallen ansluter anoden till änden av kapillären, såsom visas i figur 3 C. Metallen inuti röret i kontakt motelektroden på den andra änden av kapillären för att fullborda kretsen. Tillämpa 1V minska fördomar gör att metallen att dra och flytta bort från anoden, som visas i Figur 3 D. Senare, mäter vi tillbakadragande hastighet genom att jämföra positjon av metallen med avseende på tiden. En sådan hastighetsdiagram visas i figur 3 E. Hastigheten avklingar när metallen rör sig bort från anoden. Denna hastighetssönderfallet är på grund av ökningen i elektrisk resistans mellan anoden och den flytande metallen 21.

Figur 1
Figur 1. (A) En droppe av eGain nedsänkt i en IM NaOH, med en koppartråd fäst till släpp och en platina motelektrod mesh i lösning. i) En -1 V potential appliceras på droppen bringar metallen formas till droppar och producerar väte på ytan av metallen. ii) En 2,5 V potential appliceras på droppen inducerar sprider sig. (B) En electrocapillary kurva av en eGain droppe i ett M NaOH. Den reduktiva sidan (spänningar under -1,4 V mot Ag / AgCl) visar traditionell electrocapillaritybeteende, medan den oxidativa sidan visar en betydande nedgång i ytspänning. Figur 1B antogs från Referens 1 (Copyright 2014 National Academy of Sciences, USA). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 2
Figur 2. Kapillär injektion av flytande metall med hjälp av oxidativ bias. (A) En droppe av flytande metallkontakter öppningen till ett kapillärrör fyllt med elektrolyt. (B) Röret är inriktad och sköt mot droppen. En torka bort det överskjutande beloppet elektrolyt. (C) Ett märkt bild av detta försöksuppställningen. (D) Applicering av en V till metallen sänker ytspänningen hos metallen via ytan oxidation, och inducerar flöde. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3
Figur 3. (A) En droppe av den flytande metallen i en M NaF-lösning. i) oxiden medger en stabil, icke-sfärisk pöl i lösningen. II-III) Tillämpa en -1 V potential gör att metallen pärla upp. (B) En skräddarsydd akryl substrat har två reservoarer i vilka elektroderna införda. En 70 mm lång, ett mm ID glaskapillär fylld med eGain spänner de två reservoarerna. Underlaget har två spår för att passa denna kapillär ordentligt. (C) En droppe av elektrolyt sättes till en reservoar, och den andra reservoaren är kvar som de är. Ibland bildas bubblor, som kan minimeras genom att använda en fin spets nål. ( (E) Återkallande hastighet den flytande metallen från kapillär som en funktion av tiden. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

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

Denna metod kontrollerar ytspänningen för gallium-baserade flytande metaller med användning av små spänningar för att driva deponerings och avlägsnande av en ytoxid. Även om förfarandet fungerar bara i elektrolytlösningar, är det enkelt, och arbetar i en stor mångfald av olika förhållanden, men det finns nyanser värda att notera. I avsaknad av elektrisk potential, både sura och basiska lösningar etsar bort oxiden 27. Tillämpningen av en oxidativ potential driver bildandet av ytan oxid i alla vattenbaserade elektrolyter, inklusive sura och basiska lösningar. Emellertid upplösning av oxiden i sura eller basiska lösningar konkurrerar med avsättningen av oxiden att förhindra överdriven uppbyggnad av oxidskiktet. Bildningen av ett tjockt oxidskikt inhiberar flödet, förmodligen eftersom oxiden ger en mekanisk barriär mot rörelse. Denna hämning kan vara skadligt vid spridning, men tillhandahåller också en metod för att stabilisera formen av metallen.

e_content "> gränsytspänningen varierar kontinuerligt som en funktion av potential. Ytspänningen är störst på den potential som avlägsnar ytoxiden. Potentials som är mer reducerande (mer negativ) kommer minska något ytspänningen på grund av klassisk electrocapillarity (jfr figur 1B). fortsätter Minskningen som en funktion av potential förrän faradisk processer (t.ex. vätebildning) uppträder på ytan.

I motsats härtill sjunker ytspänningen signifikant vid potentialen där oxid första former (jfr figur 1B). En ökning av (positiv) potential fortsätter att sänka ytspänningen, förmodligen beroende på bättre täckning av ytoxiden. Bortom en "kritisk potential", kommer nedgången att börja sprida sig utan bunden, bilda fraktal liknande mönster och migrera mot motelektroden. Denna rörelse fortsätter tills spänningen tas bort, eller till dess att droppen bryts contakt med arbetselektroden. Formerna bildas i området över den kritiska potentialen utreds fortfarande men tillskrivs ytspänningen är nära noll. Mer information finns i litteraturen ett.

Gränsytspänningen av metallen är känslig för små förändringar i spänning. Det är därför viktigt att ha utmärkt elektrisk kontakt med metallen och kontroll över potentialen appliceras på den flytande metallen. Dessutom närvaro av syra eller bas i elektrolyten konkurrerar med elektrokemisk oxidation genom upplösning av oxidskiktet. Detta konkurrerande process tillför en nivå av komplexitet; förståelse av den komplexa process som inträffar vid gränsytan kommer att vara avgörande för att föra fram denna metod.

Oxidativ och reduktiva processer kan kombineras för att tillhandahålla kontroll över flödet av metall i och ut ur kapillärerna. Till exempel är det möjligt att använda oxidativa potential att injicera metall i capillartalet (genom att sänka gränsytspänningen av de ledande menisken, såsom visas i fig 2), och sedan använda reduktiva potentialer för att inducera metallen att dra sig tillbaka från kapillären (genom ökning av gränsytspänning av de ledande menisken, såsom visas i fig 3) 28,29. Gränserna och möjligheter med denna metod är ännu inte helt fastställt, men injektion verkar vara långsammare än tillbakadragande. Använda oxidation att injicera metall omfattar tre viktiga steg. Först bör kapillären vara förfylld med elektrolyt, som vi tror skapar ett tunt "glidskikt" av vatten mellan metallen och väggarna hos kapillären som metall. För det andra, insprutning av metallen i en kapillär kräver spolning kontakt mellan en vulst av metallen och änden av kapillären, såsom visas i fig 3. Garanterar denna intima kontakt potentialfallet sker vid elektrolyt / metall-gränsytan och förhindrar vägar för laddning till kringgå detta interface.

Det är möjligt att använda antingen två-elektrod eller tre-elektrodsystem för att styra ytspänningen av metallen. De två-elektrodsystem är den enklaste, som endast kräver en arbetselektrod, motelektrod, och spänningskällan. Fastän två-elektrodsystemet är lämpligt för demonstrationer, kan potentialen för motelektroden driva. Känsliga elektrokemiska mätningar gynnas av stabiliteten av tre-elektrodsystem (dvs., en referenselektrod och en potentiostat). Detta system möjliggör bättre kontroll av spänningen och tillhandahåller en korrekt avläsning av den aktuella.

Förmågan att kontrollera fasgränsspänningen använder blygsamma spänningar är en lovande metod för att styra formen, flöde och position metallkonstruktioner på sub-mm längdskala. Vi tror att denna teknik kan vara användbar för att skapa metallkonstruktioner som ändrar form på efterfrågan, vilket kan finna tillämpningar i formen reconfigurabara elektronik, avstämbara antenner, switchar, mikroflödeskomponenter, optofluidics och form-shifting metamaterial.

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 metod för att manipulera Ytspänning av en flytande metall genom ytoxidation och 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