Кто может забыть сцену из легендарного кинофильма «Терминатор 2: Судный день», где меняющий свою форму и внешность T-1000 легко и быстро повторно собирает себя от тысяч капель жидкого металла? Исследователи Университета штата Сев. Каролина сделали первые шаги к такой научно-фантастической действительности, найдя способ управлять поверхностным натяжением жидкого металла с использованием очень низкого напряжения. Этот способ может предложить возможности в новой области превращения электронных схем, электроники самовосстановления, или – однажды – возможно даже само-собирающихся роботов типа того самого терминатора.
Жидкий металл, используемый исследователями, это сплав галлия и индия. Галлий пребывает в состоянии жидкости при температуре чуть выше комнатной — приблизительно при 29 °C (84 °F), в то время как у Индия есть намного более высокая точка плавления в пределах 156 °C (312 °F). Но когда они смешаны вместе, они формируют сплав, который является жидкостью при комнатной температуре. Другими словами, евтектический сплав – тот, который составлен из металлов с различными точками плавления, которые, когда объединены, плавятся в целом при определенной температуре.
Другим важным аспектом этого евтектического сплава и тем, который исследователи стремились эксплуатировать в их экспериментах, является его исключительно высокое поверхностное натяжение, равное приблизительно 500 милиньютонов за метр (мН/м). Последствие этого — то, что капля этого сплава на поверхности будет иметь тенденцию формировать почти сферический шар и держать его форму, если никакого воздействия на неё не оказывать.
[advideo vid=»xEvWU9FexGU»]
Исследователи нашли, что, если они применят маленькое напряжение (меньше чем один В) в воде к капле такого, они смогли бы уменьшить поверхностное натяжение в значительной мере, приводя к растеканию металла и его выравниванию. Когда напряжение было удалено, высокое поверхностное натяжение возвратилось в норму, и капля снова приняла свою сферическую форму.
Сумма поверхностного натяжения могла также быть различна в зависимости от того напряжения, делая каплю более или менее вязкой.
