Исследователи создают зеркала из жидкого металла

Подход может быть использован для создания зеркал с электрическим управлением для произведений искусства или современных устройств, - пишет ekaprdweb01.eurekalert.org со ссылкой на Optical Materials Express.

Исследователи разработали способ динамического переключения поверхности жидкого металла между отражающим и рассеивающим состояниями. Когда-нибудь эту технологию можно будет использовать для создания зеркал или осветительных приборов с электрическим управлением.

Жидкие металлы сочетают в себе электрические, тепловые и оптические свойства металлов с текучестью жидкости. Новый подход использует электрическую химическую реакцию для создания переключаемых отражающих поверхностей на жидком металле. Никаких оптических покрытий или операций полировки, которые обычно требуются для изготовления отражающих оптических компонентов, не требуется, чтобы жидкий металл имел высокую отражательную способность.

Исследователи во главе с Юдзи Оки из Университета Кюсю в Японии показывают, что переключение между отражающим и рассеивающим состояниями может быть достигнуто с помощью всего 1,4 В - примерно того же напряжения, которое используется для работы типичного светодиода. Исследователи совместно с исследовательской группой Майкла Д. Дики из Университета штата Северная Каролина разработали новый метод, который может быть реализован при температуре и давлении окружающей среды.

«В ближайшем будущем эту технологию можно будет использовать для создания инструментов для развлечения и художественного самовыражения, которые никогда не были доступны раньше, - сказал Оки. - По мере дальнейшего развития, возможно, появится возможность расширить эту технологию до чего-то, что работает так же, как 3D-печать, для производства оптики с электронным управлением из жидких металлов. Это может позволить легко и недорого изготавливать оптику, используемую в световых приборах для проверки здоровья. в тех регионах мира, где не хватает медицинских лабораторий».

В новой работе исследователи создали резервуар с помощью встроенного проточного канала. Затем они использовали «двухтактный метод» для формирования оптических поверхностей путем закачки жидкого металла на основе галлия в резервуар или его всасывания из резервуара. В результате этого процесса образовывались выпуклые, плоские или вогнутые поверхности; каждый с разными оптическими свойствами.

Затем, применив электричество, исследователи инициировали химическую реакцию, которая обратимо окисляет жидкий металл. Окисление изменяет объем жидкости таким образом, что на поверхности образуется множество мелких царапин, вызывающих рассеяние света. Когда электричество подается в противоположном направлении, жидкий металл возвращается в исходное состояние. Поверхностное натяжение жидкого металла вызывает исчезновение царапин, возвращая поверхности чистое отражающее зеркальное состояние.

Исследователи случайно обнаружили новую технику, экспериментируя с жидким металлом, чтобы увидеть, можно ли использовать его для изготовления форм для силиконового эластомера. «Мы намеревались использовать окисление для изменения поверхностного натяжения и усиления поверхности жидкого металла, - сказал Оки. - Однако мы обнаружили, что при определенных условиях поверхность может самопроизвольно превращаться в рассеивающую поверхность. Вместо того, чтобы считать это ошибкой, мы оптимизировали условия и проверили явление».

Исследователи электрохимически и оптически охарактеризовали различные поверхности, созданные с помощью электричества. Они обнаружили, что изменение напряжения на поверхности с -800 мВ до +800 мВ уменьшит интенсивность света, поскольку поверхность изменится с отражающей на рассеивающую. Электрохимические измерения показали, что изменения напряжения на 1,4 В достаточно для создания окислительно-восстановительных реакций с хорошей воспроизводимостью.

«Мы также обнаружили, что при определенных условиях поверхность может слегка окисляться и при этом сохранять гладкую отражающую поверхность, - сказал Оки. - Контролируя это, можно было бы создать еще более разнообразные оптические поверхности с использованием этого подхода, который может привести к применению в передовых устройствах, таких как биохимические чипы, или для изготовления оптических элементов, напечатанных на 3D-принтере».

[Фото: ekaprdweb01.eurekalert.org]