Metalin yoğunluğu sudan daha mı düşük? Liu Jing'in ekibi bir kez daha sıvı metal alanında yeni bir atılım gerçekleştirdi
Dünyanın önde gelen sıvı metaliyle ilgili olarak, Çinli bilim adamları bir kez daha yeni bir atılım gerçekleştirdiler.
Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi Fizik ve Kimya Teknik Enstitüsü'nde çift çalışan bir araştırmacı ve Tsinghua Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyomedikal Mühendisliği Bölümü'nde profesör olan Liu Jing'in ekibi ilk olarak "hafif sıvı metal" konseptini önerdi ve sudan daha düşük yoğunluğa sahip bir sıvı metal kompozit malzeme geliştirdi. Sıvı metal robotlar temeli oluşturur.
Ekibin Lightweight Liquid Metal Entity adlı makalesinin 17 Şubat 2020 tarihli "Advanced Functional Materials" dergisinde yayınlandığı bildirildi.
Sudan daha düşük yoğunluğa sahip sıvı metal kompozit malzeme
"Sıvı metal", pozitif iyonik sıvı ve serbest elektron gazının bir karışımı olarak kabul edilebilen amorf, akıcı bir sıvı metaldir. Deforme olabilen akıllı makinelerin temel unsuru olan sıvı metal, deforme olabilen gövdelerin (özellikle sıvı makinelerin) tasarımı ve üretimi için yeni bir yol açtı. Profesör Liu Jing'in dediği gibi:
Esnek makineler ve deforme olabilen makineler, malzeme bilimi ve makine biliminde çok önemli bir alandır ve esneklik, sıvı metalin benzersiz davranışıdır.
Ancak aynı zamanda, sıvı metalin bir dezavantajı, yüksek yoğunluğudur, bu da makineye ek ağırlık eklenmesi anlamına gelir ve bu nedenle rahatlığı bozulur.
Liu Jing'in ekibi, bu sorunu çözmek için, içi boş cam boncuklardan (Cam Kabarcıkları) ve galyum indiyum ötektikten (eGaIn) oluşan alışılmadık bir ultra hafif malzeme GB-eGaln olan bir "hafif sıvı metal" önerdi.
Aşağıdaki şekil a, içi boş cam boncukların yapısının şematik bir diyagramıdır ve b, cam kabarcıkların gerçek bir fotoğrafı (solda) ve mikroskop fotoğrafıdır (sağda).
Buna ek olarak, Lei Feng.com ötektiğin fiziksel bir fenomen olduğunu öğrendi; bu, belirli bir bileşime sahip bir alaşım sıvısının, herhangi bir metal bileşenin erime noktasından daha düşük bir ötektik reaksiyon sıcaklığında iki veya daha fazla yoğun kristale soğuduğu, katılaştığı ve kristalleştiği anlamına geliyor. karışım. Adından da anlaşılacağı gibi galyum-indiyum ötektik, 6.25 g / cm³ (25 ° C sıcaklıkta) yoğunluğa sahip iki metal, galyum (Ga) ve indiyum (In) karışımıdır.
[Aynı ağırlıktaki (10 g) eGaIn ve GB-eGaln karşılaştırması]
GB-eGaln'ın yoğunluğu 2.010 g / cm³'den daha düşüktür, hatta 0.448 g / cm'e kadar sudan daha hafiftir (yoğunluk 1 g / cm-) - bu, su ve sıvı metalin cam yüzeyine olan farklı afinitesinden kaynaklanmaktadır. Su ile temas ettiğinde GB-eGaln'ın iç yapısı cam boncuk-suya (GB-su) dönüşecek ve bu da yoğunlukta bir değişikliğe neden olacaktır.
Aşağıdaki şekil, GB-eGaIn yoğunluk değişikliklerini göstermektedir (K1, Q25, Q46, farklı eGaIn hacim yüzdelerine sahip 3 adet içi boş cam boncuktur ( =% 0,% 6,% 12,% 18,% 24,% 30,% 36) Kategoriler).
Mayıs 2014'te Liu Jing'in ekibi, Oda sıcaklığında sıvı metalin potansiyele sahip olduğunu ortaya çıkaran Farklı Morfolojiler Arasında Sıvı Metallerin Çeşitli Dönüşümleri başlıklı bir makale yayınladı. Farklı formlar ve spor modları arasında dönüştürme yapabilen evrensel deformasyon yeteneği.
Aslında, sıcaklık ayarlamasından sonra, GB-eGaln mükemmel bir uyum ve iletkenlik sağlayabilir ve tamamen yumuşak ve sert durumlar arasında serbestçe geçiş yapabilir. GB-eGaln'ın ince bir tabaka haline getirilebileceği veya üç boyutlu bir yapıya yerleştirilebileceği bildirildi. 8 kez tekrarlanan kullanımdan sonra (aşağıda gösterildiği gibi) belirgin bir işlev kaybı olmadığı bildirildi.
Bu temelde araştırma ekibi, anahtarların ve yük bileşenlerinin işlevlerini sağlamak için kaldırma kuvveti bileşenleri tasarlamak için GB-eGaln'ı mıknatıslarla birleştirdi. Araştırma ekibi, yakın gelecekte yumuşak robotlar ve akıllı su altı cihazları yapmak için GB-eGaln'ı kullanmanın beklendiğini söyledi.
Çin sıvı metalde dünyaya liderlik ediyor
Aslında, Çin sıvı metalde dünyaya liderlik ediyor ve bu başarının en ayrılmaz ismi Liu Jing.
[Lei Feng Net Notu: Resim Kaynağı Baidu Ansiklopedisi]
Lei Feng.com, Profesör Liu Jing'in Tsinghua Üniversitesi'nden daha önceki bir doğrudan doktora öğrencileri grubu olduğunu öğrendi ve 1992'de mezun olduktan sonra biyolojik ısı transferi konusunda uzmanlaşmaya başladı.
Çin Bilimler Akademisi ve Tsinghua Üniversitesi'nin "Yüz Yetenek Programı" için seçilen bir biyo-ısı transferi uzmanı olarak, araştırma yönleri arasında düşük sıcaklık biyomedikal mühendisliği, oda sıcaklığı ve yüksek sıcaklık biyomedikal mühendisliği, mikro / nano sıvı ve termal teknoloji, gelişmiş termal yönetim teknolojisi, ultra Geleneksel enerji teknolojisi vb. Eylül 2014'te Profesör Liu Jing, Japonya'nın Kyoto kentinde düzenlenen Uluslararası Isı Transferi Konferansı'nda her seferinde sadece bir kazanan olmak üzere 4 yılda bir verilen ısı transferi akademisinde "Yaşam Boyu Başarı Ödülü" William Berg Ödülü'nü kazandı. (William Begell Madalyası).
2001 yılında, Profesör Liu Jing'in yıkıcı fikri "sıvı metal oda sıcaklığında akabilir, öyleyse neden çip soğutmayla ilişkilendirilemez?" Bu, ona "yeni bir dünyanın kapısını" açmasına yardımcı oldu ve dünya çapında sansasyon yaratmaya devam etti. .
Liu Jing'in ekibinin son yıllarda sıvı metalde atılımlar yapması için yaklaşık zaman çizelgesi aşağıdaki gibidir:
-
2013 yılında, bir elektrik alanın kontrolündeki sıvı metal ve su kompleksinin çeşitli formlar ve hareket modları arasında geçiş yapabildiği ilk kez keşfedildi; ilk kez, sıvı metalin az miktarda alüminyum yuttuktan sonra yüksek hızda hareket edebileceği ve bağımsız olarak deforme olabileceği keşfedildi. Davranış; Sıvı metali baskı "mürekkebi" haline getirerek, kağıt üzerinde doğrudan elektronik devre oluşturma teknolojisini ilk geliştiren;
-
2015 yılında, pratik akıllı motorların, vasküler robotların, sıvı pompalama sistemlerinin, esnek aktüatörlerin ve hatta sıvı metal robotların geliştirilmesi için temel oluşturan dünyanın ilk kendi kendine çalışan sıvı metal makinesi geliştirildi;
-
2016 yılında, ilaç dağıtımındaki potansiyel değerini doğrulayan, olağanüstü benzersiz bir sıvı metal katı-sıvı kombine makinenin kendi kendini uyaran salınım etkisini bildirdi; esnek ve deforme olabilen "tekerlekler" ile tahrik edilen bir mikro araç geliştirdi;
-
2019'da, kişiselleştirilmiş tıbbi ve giyilebilir cihazlar için yeni bir çözüm sağlamak üzere bir sıvı metal elektronik dövme geliştirildi; ilk kez, geleceğin son teknoloji esnek robotlarının geliştirilmesi için genel ilke "sıvı entegrasyonu" (I-LIFE) sistematik olarak önerildi Hayvanların ve insanların işlevlerine yakın olan yeni nesil son teknoloji esnek robotların geliştirilmesi için sağlam bir temel oluşturur; yeni bir fonksiyonel kompozit tümör embolizasyon ajanı sıvı metal / kalsiyum aljinat (LM / CA) hidrojel rapor edildi ve bu da spesifik hale getirilebilir. Fonksiyonel tümör hazırlığı.
Zaten elde edilen başarılarla ilgili olarak Profesör Liu Jing şunları söyledi:
Yapılan şeyler dünya tarafından neyse ki kullanılabiliyorsa, küçük bir nokta olsa bile bence en büyük tatmin ve başarı budur.
Referans malzemeleri:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201910709
https://baike.baidu.com/item/%E6%B6%B2%E6%80%81%E9%87%91%E5%B1%9E%E6%9C%BA%E5%99%A8%E4 % BA% BA / 16986282
https://www.tsinghua.edu.cn/publish/thunews/9650/2014/20140919115032325928954/20140919115032325928954_.html
