Flüssiges Metall zum Bewegen gebracht

Erinnerst du dich an den T-1000 aus dem Film Terminator 2?

Tropfen flüssigen Metalls, Galinstan-Legierung. Foto: Royal Melbourne University of Technology

Dank der Erfindung von Wissenschaftlern der Royal Melbourne University of Technology (Australien) kann die Menschheit in Zukunft etwas Ähnliches wie das T-1000-Modell aus dem Film Terminator 2 entwerfen: ein 3D-Modell eines Humanoiden aus Metall, der eine bestimmte Form annimmt. Es ist natürlich nur notwendig, dieses Modell programmierbarer und gehorsamer zu machen.

Flüssiges bewegliches Metall kann eine kleine Revolution in der Elektronik bewirken - mit seiner Hilfe ändern elektronische Schaltkreise auf Befehl ihre Konfiguration und arbeiten wie lebende Organismen, in denen sich Zellen bewegen und Informationen miteinander austauschen, träumen Wissenschaftler .

Selbstfahrendes flüssiges Metall wurde von einem Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Professor Kourosh Kalantar-zadeh entwickelt. Das Wesen der Erfindung liegt in der chemischen Zusammensetzung der Lösung, in der sich die Tröpfchen bewegen. Durch Ändern des Säuregehalts und der Ionenzusammensetzung (elektrische Ladung) einer Lösung können Forscher die Bewegung von Metalltröpfchen in drei Dimensionen steuern.



Die Abbildung zeigt schematisch den von Wissenschaftlern verwendeten Versuchsaufbau (b): zwei Kanäle in Form von Buchstaben U aus Polymethylmethacrylat, dh organischem Glas. Sie verlaufen parallel zueinander und werden an der Steckdose angeschlossen (Steckdose im Diagramm). Zwei Kanäle tragen unterschiedliche Arten von Elektrolyten, die im Schema in verschiedenen Farben dargestellt sind: Das saure Medium ist gelb und das alkalische Medium ist blau. Zwei parallele Strömungen berühren sich durch einen Tropfen flüssigen Galinstans mit einem Durchmesser von 3 mm. Echte Fotos des Versuchsaufbaus sind unten dargestellt.



Galinstan- eine Legierung, die aus 68,5% Gallium, 21,5% Indium und 10% Zinn besteht. Der angegebene Schmelzpunkt des Metalls beträgt 19 ° C, kann jedoch unter 0 ° C gesenkt werden (der Inhaber des Urheberrechts der Geratherm Medical AG legt kein Verfahren zur Senkung der Schmelztemperatur offen, aber ein solches Verfahren existiert definitiv). Die Hauptanwendung von Galinstan ist der Ersatz von Quecksilber in einigen Bereichen, hauptsächlich in Haushaltsthermometern.

Galinstan-Tropfen bewegen sich in Abhängigkeit von der Konzentration von HCl und NaOH in Lösung. Das folgende Diagramm zeigt die Auswirkung des Marangoni- Effekts auf das Metall - eine Art Konvektion, die Übertragung von Materie entlang der Grenzfläche zwischen zwei Medien, die sich aus dem Vorhandensein eines Oberflächenspannungsgradienten ergibt.



Die folgenden Diagramme zeigen den Verformungsgrad des Tröpfchens in Abhängigkeit von der Konzentration von HCl und NaOH in Lösungen.



Eine einfache Änderung der chemischen Zusammensetzung der Lösungen bewirkt, dass sich die Metalltröpfchen bewegen und ihre Form ändern, ohne dass zusätzliche äußere mechanische oder elektrische Einflüsse auftreten.

„Mit dieser Entdeckung konnten wir bewegliche Objekte, Schalter und Pumpen schaffen, die autonom arbeiten können - dies sind sich selbst bewegende flüssige Metalle, die sich abhängig von der Zusammensetzung der umgebenden Flüssigkeit bewegen“, sagt Professor Kalantarzade. "Am Ende könnte es unter Verwendung der grundlegenden Grundlagen dieser Entdeckung möglich sein, einen 3D-Flüssigmetall-Humanoiden mit einer programmierbaren Form zu bauen."

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«Ionic imbalance induced self-propulsion of liquid metals» 4 2016 Nature Communications (2016; 7: 12402 doi: 10.1038/ncomms12402).