Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han descubierto que el galio indio EGaIn, un metal líquido con una de las tensiones superficiales más altas, puede ser inducido a extenderse y formar patrones llamados fractales con la aplicación de bajo voltaje. El trabajo tiene implicaciones paracontrolando la forma de los metales líquidos.
La tensión superficial es la fuerza ejercida por la superficie de un líquido que hace que se "forme" o forme gotas. El agua, por ejemplo, tiene una tensión superficial alta, por lo que se hincha, mientras que el alcohol, con una tensión superficial más baja, tiende a extenderse. Los metales líquidos, como el mercurio, tienen una tensión superficial enorme y, por lo tanto, casi siempre son esféricos. De hecho, EGaIn tiene la tensión superficial más alta de cualquier líquido conocido a temperatura ambiente.
En un hallazgo sorprendente, la profesora de física de NC State Karen Daniels y la profesora de ingeniería química y biomolecular Michael Dickey descubrieron que la aplicación de bajo voltaje a la superficie de EGaIn hace que el metal líquido se extienda y forme patrones fractales similares a los copos de nieve.
"La aplicación de voltaje a EGaIn forma una capa delgada de óxido en la superficie del metal, lo que efectivamente reduce la tensión superficial", dice Dickey. "Normalmente, la tensión de los líquidos puede reducirse agregando tensioactivos, como poner jabón odetergente en agua - al líquido. Es fácil poner jabón en agua, pero es difícil sacar el jabón. En contraste, el uso de voltaje para controlar la tensión es interesante porque es reversible e increíblemente efectivo ".
"También descubrimos que si aplicas cantidades más altas de voltaje al metal, deja de extenderse y vuelve a formar bolas", dice Daniels. "Eso se debe a la cantidad de óxido producido; una pequeña cantidad disminuye la tensión superficial, pero tambiénmucho forma una costra sobre el metal y evita que se extienda. Por lo tanto, controlar el voltaje es una buena manera de controlar la propagación del metal ".
Los investigadores registraron el comportamiento del metal cuando la tensión superficial disminuyó. Menos de un voltio de electricidad causó que el metal se extendiera y formara diferentes fractales o patrones. Curiosamente, los fractales formados por el EGaIn parecen ser únicos; es decir,no coinciden con los fractales descritos actualmente. "Además de ser inusual, la otra implicación de estos fractales es que para que formen la tensión superficial del metal líquido debe estar cerca de cero", dice Daniels.
"Este trabajo sugiere que la formación del óxido no solo reduce la tensión superficial del metal líquido, sino que también crea tensiones de compresión, lo opuesto a la tensión, que ayudan a que el metal se extienda y forme fractales".Dickey dice: "Esto es interesante porque los líquidos siempre están bajo tensión, y ahora tenemos una herramienta para aplicar fuerzas de compresión directamente a la superficie de un líquido. Estas propiedades nos dan un mayor control sobre el comportamiento del metal".
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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