Khi nhìn thấy dòng chữ “kim loại lỏng”, người hâm mộ khoa học viễn tưởng sẽ liên tưởng đến robot T-1000 gần như không thể phá hủy trong bom tấn huyền thoại “Kẻ hủy diệt” – được làm từ “kim loại”. chất lỏng ”, có thể thay đổi hình dạng tùy ý.
Kim loại lỏng là một hợp chất bền, mạnh hơn 2,5 lần so với hợp kim Titan trong khi trọng lượng nhẹ hơn. Mạnh hơn thép 1,5 lần và trọng lượng nhẹ hơn. Khó bị biến dạng vĩnh viễn gấp 2-3 lần so với kim loại truyền thống. Hoàn toàn không ăn mòn. Cho phép vỏ mỏng hơn nhưng chắc hơn …
Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Bang North Carolina đã thực hiện một bước quan trọng đầu tiên trên con đường chế tạo những hợp kim như vậy.
Bằng cách đặt một điện áp thấp vào chất lỏng dẫn điện (trong trường hợp này là dung dịch nước) và điều chỉnh độ bền của nó, các nhà nghiên cứu đã thay đổi hình dạng của các giọt hợp kim gali-indium ở gần nước. như một khoảnh khắc, khiến chúng lan ra thành dải dài hoặc co lại thành hình cầu.
Trưởng nhóm nghiên cứu Michael Dickey giải thích: “Bằng cách làm cho kim loại chảy, thay đổi hình dạng, chúng ta có thể tạo ra các cấu trúc sửa đổi.
Ứng dụng chính của các nhà hóa học là tạo ra các ăng ten kim loại nhỏ, có thể điều chỉnh được: cùng một loại vật liệu có thể bị bóp méo để gửi và nhận tín hiệu.
Tương tự như vậy, vật liệu này có thể được sử dụng để tạo ra các mạch điện có thể thay đổi cách bố trí hệ thống dây điện một cách tự nhiên, giống như một hệ thống thần kinh có thể tạo ra hoặc loại bỏ hầu hết các kết nối. để duy trì trạng thái tối ưu.
Benoit Grosdidier, một chuyên gia về kim loại lỏng tại Đại học Lorraine ở Pháp, tin rằng chất hàn hiện đang được sử dụng trong vi điện tử sẽ được thay thế bằng các hợp kim như vậy.
Benoit Grodidier giải thích: “Mấu chốt của quá trình hàn là sự lan truyền của kim loại mối hàn và sự ‘thấm ướt bề mặt’ tương tự, để kim loại lỏng có thể thay thế các kim loại độc hại đang được sử dụng hiện nay (như chì) hoặc các kim loại khác đang thiếu hụt “.
Ví dụ, thiếc, thường được sử dụng để hàn vì độ dẻo tuyệt vời của nó, tuy nhiên chúng ta đang phải đối mặt với sự cạn kiệt nguồn dự trữ thiếc của mình; Công thức thay đổi độ dẻo bằng cách đặt một hiệu điện thế hứa hẹn sẽ thay thế nó bằng các kim loại khác dồi dào hơn.
Michael Dickey thừa nhận: “Chúng tôi vẫn đang trong giai đoạn đầu nghiên cứu. Tuy nhiên, ông nhấn mạnh lợi thế rất lớn của hợp kim lỏng: những hợp kim này không giống thủy ngân, chúng không độc hại và có thể thay đổi hình dạng mong muốn”.
Mọi thứ xảy ra ở cấp độ vi mô, bắt nguồn từ các lực đảm bảo giọt kim loại lỏng luôn kết dính khi nó tiếp xúc với không khí hoặc chất lỏng – nó quyết định hình dạng cuối cùng của kim loại lỏng. Lực này chính là sức căng bề mặt, trên bề mặt ao có thể quan sát thấy một đàn (thường gọi là nhện nước) đi trên mặt nước mà mặt nước không chảy. Đó là sức căng bề mặt của nước có thể chịu trọng lượng của bước đi của nó.
Sức căng bề mặt của hợp kim gali-indium cao gấp bảy lần sức căng của nước. Trái ngược với nước, phân tán và chảy trên một số bề mặt, các giọt hợp kim gali-indium có hình cầu trên hầu hết các bề mặt để giảm thiểu diện tích bề mặt tiếp xúc với thế giới bên ngoài.
Nhưng khi những giọt này ở trong một dung dịch dẫn điện được nối với nguồn điện, các nguyên tử kim loại trên bề mặt của chúng sẽ phản ứng với điện tích trong dung dịch để tạo thành một lớp oxit. Lớp oxit này có thể làm giảm sức căng bề mặt của giọt hợp kim gali-indium và ảnh hưởng đến hình dạng của giọt, do đó hình dạng của hợp kim có thể thay đổi bằng cách thay đổi điện áp đặt vào dung dịch dẫn điện. .
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng oxit đóng vai trò trung gian giữa kim loại và nước trong dung dịch dẫn điện. Michael Dickey giải thích: “Các oxit có nguyên tử gali, một mặt có ái lực với kim loại lỏng, mặt khác, chúng có các phân tử tương tự như của nước (nhóm hydroxyl) nên chúng cũng có tính ưa nước. “. Một hiệu điện thế nhỏ hơn 1 vôn có thể đủ để tạo ra một lớp oxit trên bề mặt của kim loại lỏng làm giảm sức căng bề mặt gần như bằng không, do đó các giọt kim loại không còn giữ được hình dạng hình cầu của chúng. chúng và trở thành “một vũng nước”. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng có thể đẩy hợp kim lỏng chảy theo một hướng cụ thể và sự thay đổi này hoàn toàn có thể đảo ngược: ngay sau khi nguồn điện bị cắt, lớp oxit biến mất và hợp kim trở lại hình dạng của nó. dạng ban đầu của chúng, trở lại thành những giọt hình cầu dày đặc trong vòng một giây.
Hợp kim lỏng có thể chảy dọc theo con đường do các nhà nghiên cứu thiết lập, và sau đó lan ra ngay lập tức để có các hình dạng khác nhau như thể nó giống như thật, giống như một robot thu thập T-1000. nhỏ đến mức “phèn” hơn.
Tổng hợp: Công Nghệ Chính Nhân
