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清华大学/刘静教授:液态金属液滴的可控分散和融合

以Ga基合金为代表的液态金属由于具有低熔点,高电导和高热导等优异性质,在柔性电子器件、热流管理、3D打印、微流体系统、分子机器以及纳米载药系统中有广泛的应用。但是由于其表面张力巨大,使得将液态金属分散成微液滴时遇到了很大困难。目前,科学家们利用电场、超声、气动分散以及液流聚焦等方式进行分散。但这些方法仍具有各自的优缺点。此外,块体与微液滴之间的转换仍然是一个颇具挑战性的课题。

最近,生物医学工程系与中国科学院理化技术研究所双聘教授刘静教授课题组Science China Materials上发表文章,介绍了一种高效制备液体金属微纳米液滴的新方法, 并实现了液态金属液滴的可控分散和融合。

液态金属液滴的可控分散和融合

图1 液态金属液滴的分散与融合示意图

作者将浸入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和聚氯乙烯(PVC)混合溶液中的液态金属, 通过振动产生微纳米级的液态金属微液滴。 实验结果表明, 控制振动的频率可以调节液态金属微液滴的尺寸分布。

更令人惊喜的是,通过调整振动的频率和振幅, 可以实现液态金属液滴的分散和融合的智能切换, 这在可变形柔性机器等领域有着重要应用。 此外, 文章还对利用这种方法制作的液态金属微液滴涂层的光学性质进行了评估, 以证明其具有更多潜在的应用。

最后, 文章演示了利用本方法所制备的PVC包覆的液态金属微液滴可以在水面实现自驱动运动, 这对未来液态金属微液滴的运输具有重要的意义。

液态金属液滴的可控分散和融合

图2 水面上自驱动PVC包覆金属液滴运动示意图

本文提出的这种完全可行的液态金属微液滴分散融合及其实现的方法对于液态金属微液滴科学和技术的发展具有显著的促进作用。

 

文献信息:

Controllable dispersion and reunion ofliquid metal droplets

陈森,丁玉杰, 张晴蕾, 王磊*, 刘静*

Science China Materials, 2018, doi: 10.1007/s40843-018-9325-3

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