Хвала вам што сте посетили Натуре.цом.Користите верзију претраживача са ограниченом подршком за ЦСС.За најбоље искуство препоручујемо да користите ажурирани прегледач (или онемогућите режим компатибилности у Интернет Екплорер-у).Поред тога, да бисмо обезбедили сталну подршку, приказујемо сајт без стилова и ЈаваСцрипт-а.
Приказује вртешку од три слајда одједном.Користите дугмад Претходно и Следеће да бисте се кретали кроз три слајда одједном или користите дугмад клизача на крају да бисте се кретали кроз три слајда одједном.
Овде демонстрирамо спонтана и селективна својства влажења легура течних метала на бази галијума на метализованим површинама са топографским карактеристикама микроскала.Легуре течних метала на бази галијума су невероватни материјали са огромним површинским напоном.Због тога их је тешко формирати у танке филмове.Потпуно влажење еутектичке легуре галијума и индијума постигнуто је на микроструктурираној површини бакра у присуству пара ХЦл, чиме је уклоњен природни оксид из легуре течног метала.Ово влажење је нумерички објашњено на основу Вензел модела и процеса осмозе, показујући да је величина микроструктуре критична за ефикасно влажење течних метала изазвано осмозом.Поред тога, показујемо да се спонтано влажење течних метала може селективно усмерити дуж микроструктурираних региона на металној површини да би се створили узорци.Овај једноставан процес равномерно облаже и обликује течни метал на великим површинама без спољне силе или сложеног руковања.Показали смо да подлоге са узорком течног метала задржавају електричне везе чак и када су истегнуте и након поновљених циклуса истезања.
Легуре течних метала на бази галијума (ГаЛМ) привукле су велику пажњу због својих атрактивних својстава као што су ниска тачка топљења, висока електрична проводљивост, ниска вискозност и проток, ниска токсичност и висока деформабилност1,2.Чисти галијум има тачку топљења од око 30 °Ц, а када је фузионисан у еутектичким композицијама са неким металима као што су Ин и Сн, тачка топљења је испод собне температуре.Два важна ГаЛМ-а су еутектичка легура галијум индијум (ЕГаИн, 75% Га и 25% Ин по тежини, тачка топљења: 15,5 °Ц) и еутектичка легура галијум индијум калаја (ГаИнСн или галинстан, 68,5% Га, 21,5% Ин % калаја, тачка топљења: ~11 °Ц)1.2.Због њихове електричне проводљивости у течној фази, ГаЛМс се активно истражују као затезни или деформабилни електронски путеви за различите примене, укључујући електронске3,4,5,6,7,8,9 напрегнуте или закривљене сензоре 10, 11, 12 , 13, 14 и води 15, 16, 17. Израда оваквих уређаја таложењем, штампањем и обликовањем узорака од ГаЛМ захтева познавање и контролу међуфазних својстава ГаЛМ-а и његовог основног супстрата.ГаЛМ-ови имају високу површинску напетост (624 мНм-1 за ЕГаИн18,19 и 534 мНм-1 за Галинстан20,21) што може отежати руковање или манипулисање њима.Формирање тврде коре природног галијум оксида на површини ГаЛМ-а у условима околине обезбеђује љуску која стабилизује ГаЛМ у не-сферичном облику.Ово својство омогућава штампање ГаЛМ-а, имплантацију у микроканале и узорковање са међуфазном стабилношћу коју постижу оксиди19,22,23,24,25,26,27.Оклоп од тврдог оксида такође омогућава ГаЛМ-у да приања на већину глатких површина, али спречава метале ниског вискозитета да слободно тече.Ширење ГаЛМ на већини површина захтева силу да се разбије оксидна шкољка28,29.
Оксидне шкољке се могу уклонити, на пример, јаким киселинама или базама.У недостатку оксида, ГаЛМ формира капи на скоро свим површинама због њихове огромне површинске напетости, али постоје изузеци: ГаЛМ влажи металне подлоге.Га формира металне везе са другим металима кроз процес познат као „реактивно влажење“30,31,32.Ово реактивно влажење се често испитује у одсуству површинских оксида да би се олакшао контакт метала са металом.Међутим, чак и са природним оксидима у ГаЛМ-у, пријављено је да се контакти метал-метал формирају када се оксиди разбију на контактима са глатким металним површинама29.Реактивно влажење резултира малим контактним угловима и добрим влажењем већине металних подлога33,34,35.
До данас су спроведена многа истраживања о коришћењу повољних својстава реактивног влажења ГаЛМ са металима да би се формирао ГаЛМ образац.На пример, ГаЛМ је примењен на узорковане чврсте металне стазе размазивање, ваљање, прскање или маскирање сенке34, 35, 36, 37, 38. Селективно влажење ГаЛМ-а на тврдим металима омогућава ГаЛМ-у да формира стабилне и добро дефинисане шаре.Међутим, висока површинска напетост ГаЛМ-а омета формирање високо униформних танких филмова чак и на металним подлогама.Да би се позабавили овим проблемом, Лацоур ет ал.пријавио метод за производњу глатких, равних ГаЛМ танких филмова на великим површинама испаравањем чистог галијума на позлаћеним микроструктурираним подлогама37,39.Ова метода захтева вакуумско таложење, које је веома споро.Поред тога, ГаЛМ генерално није дозвољен за такве уређаје због могућег кртљења40.Испаравање такође одлаже материјал на подлогу, тако да је за креирање шаре потребан узорак.Тражимо начин да креирамо глатке ГаЛМ филмове и шаре тако што ћемо дизајнирати топографске металне карактеристике које ГаЛМ влажи спонтано и селективно у одсуству природних оксида.Овде извештавамо о спонтаном селективном влажењу ЕГаИн без оксида (типични ГаЛМ) користећи јединствено понашање влажења на фотолитографски структурираним металним подлогама.Ми креирамо фотолитографски дефинисане површинске структуре на микро нивоу за проучавање имбибиције, чиме контролишемо влажење течних метала без оксида.Побољшана својства влажења ЕГаИн на микроструктурираним металним површинама објашњена су нумеричком анализом заснованом на Вензел моделу и процесу импрегнације.Коначно, демонстрирали смо таложење велике површине и обликовање ЕГаИн-а кроз самоапсорпцију, спонтано и селективно влажење на микроструктурираним површинама за таложење метала.Затезне електроде и мерачи напрезања који садрже ЕГаИн структуре су представљени као потенцијалне примене.
Апсорпција је капиларни транспорт у коме течност продире у текстурирану површину 41, што олакшава ширење течности.Истраживали смо понашање влажења ЕГаИн на металним микроструктурираним површинама депонованим у парама ХЦл (слика 1).Бакар је изабран као метал за подлогу. На равним бакарним површинама, ЕГаИн је показао низак контактни угао од <20 ° у присуству ХЦл паре, због реактивног влажења31 (допунска слика 1). На равним бакарним површинама, ЕГаИн је показао низак контактни угао од <20 ° у присуству ХЦл паре, због реактивног влажења31 (допунска слика 1). На плоских медних поверхностах ЕГаИн показао низкиј краевој угол <20 ° в присутствии паров ХЦл из-за реактивного укусиваниа31 (дополнительниј рисунок 1). На равним бакарним површинама, ЕГаИн је показао низак контактни угао <20 ° у присуству ХЦл паре због реактивног влажења31 (додатна слика 1).在平坦的铜表面上，由于反应润湿，ЕГаИн 在存在ХЦл 蒸气的情况下显示出显示出<20°图1).在平坦的铜表面上,由于反应润湿,ЕГаИн在存在ХЦл На плоских медних поверхностах ЕГаИн демонстрира низкие краевие угли <20 ° в присутству паров ХЦл из-за реактивного укусиваниа (дополнительниј рисунок 1). На равним бакарним површинама, ЕГаИн показује мале контактне углове <20 ° у присуству ХЦл паре због реактивног влажења (додатна слика 1).Измерили смо блиске контактне углове ЕГаИн на маси бакра и на бакарним филмовима нанесеним на полидиметилсилоксан (ПДМС).
а Стубчасте (Д (пречник) = л (растојање) = 25 µм, д (растојање између стубова) = 50 µм, Х (висина) = 25 µм) и пирамидалне (ширина = 25 µм, висина = 18 µм) микроструктуре на Цу /ПДМС супстрати.б Временски зависне промене контактног угла на равним подлогама (без микроструктура) и низовима стубова и пирамида који садрже ПДМС пресвучен бакром.ц, д Снимање интервала (ц) погледа са стране и (д) погледа одозго на влажење ЕГаИн на површини са стубовима у присуству ХЦл пара.
За процену утицаја топографије на влажење, припремљене су ПДМС подлоге стубастог и пирамидалног узорка на које је нанесен бакар са титанијумским лепљивим слојем (сл. 1а).Показано је да је микроструктурирана површина ПДМС супстрата конформно обложена бакром (допунска слика 2).Временски зависни контактни углови ЕГаИн на узоркованом и планарном ПДМС распршеном бакром (Цу/ПДМС) приказани су на сл.1б.Контактни угао ЕГаИн на бакру са узорком/ПДМС пада на 0° у року од ~1 мин.Побољшано влажење ЕГаИн микроструктура може се искористити помоћу Вензелове једначине\({{{{\рм{цос}}}}}\,{\тхета}_{{роугх}}=р\,{{ { {{ \рм{ цос}}}}}}\,{\тхета}_{0}\), где \({\тхета}_{{роугх}}\) представља контактни угао грубе површине, \ (р \) Храпавост површине (= стварна површина/привидна површина) и контактни угао на равни \({\тхета}_{0}\).Резултати побољшаног влажења ЕГаИн на површинама са узорком су у добром складу са Вензеловим моделом, пошто су р вредности за позадину и пирамидалне површине са узорком 1,78 односно 1,73.Ово такође значи да ће кап ЕГаИн која се налази на површини са узорком продрети у жљебове основног рељефа.Важно је напоменути да се у овом случају формирају веома уједначени равни филмови, за разлику од случаја са ЕГаИн на неструктурираним површинама (допунска слика 1).
Од сл.1ц,д (Допунски филм 1) може се видети да након 30 с, како се привидни контактни угао приближава 0°, ЕГаИн почиње да дифундује даље од ивице капи, што је узроковано апсорпцијом (Допунски филм 2 и Додатни Слика 3).Претходне студије равних површина повезивале су временску скалу реактивног влажења са преласком са инерцијалног на вискозно влажење.Величина терена је један од кључних фактора у одређивању да ли долази до самоусисавања.Упоређивањем површинске енергије пре и после имбибиције са термодинамичке тачке гледишта, изведен је критични контактни угао \({\тхета}_{ц}\) имбибиције (погледајте Додатну дискусију за детаље).Резултат \({\тхета}_{ц}\) је дефинисан као \({{{({\рм{цос))))))\,{\тхета}_{ц}=(1-{\ пхи } _{С})/(р-{\пхи}_{С})\) где \({\пхи}_{с}\) представља разломљену површину на врху стуба и \(р\ ) представља храпавост површине. До упијања може доћи када \({\тхета }_{ц}\) > \({\тхета }_{0}\), тј. контактни угао на равној површини. До упијања може доћи када \({\тхета }_{ц}\) > \({\тхета }_{0}\), тј. контактни угао на равној површини. Впитивание может происходить, когда \ ({\ тхета } _ {ц} \) > \ ({\ тхета } _ {0} \), т.е.контактниј угол на плоској поверхности. Апсорпција се може десити када је \({\тхета }_{ц}\) > \({\тхета }_{0}\), односно контактни угао на равној површини.当\({\тхета }_{ц}\) > \({\тхета }_{0}\)，即平面上的接触角时，会发生吸吸。当\({\тхета }_{ц}\) > \({\тхета }_{0}\)，即平面上的接触角时，会发生吸吸。 Всасивание происходит, когда \ ({\ тхета} _ {ц} \) > \ ({\ тхета} _ {0} \), контактниј угол на плоскости. До усисавања долази када \({\тхета }_{ц}\) > \({\тхета }_{0}\), контактни угао на равни.За површине са накнадним узорком, \(р\) и \({\пхи}_{с}\) се израчунавају као \(1+\{(2\пи {РХ})/{д}^{2} \ } \ ) и \(\пи {Р}^{2}/{д}^{2}\), где \(Р\) представља полупречник колоне, \(Х\) представља висину колоне, а \ ( д\) је растојање између центара два стуба (сл. 1а).За постструктурисану површину на сл.1а, угао \({\тхета}_{ц}\) је 60°, што је веће од равни \({\тхета}_{0}\) (~25°) у парама ХЦл ЕГаИн без оксида на Цу/ПДМС.Због тога капљице ЕГаИн могу лако упасти у структурирану површину таложења бакра на слици 1а услед апсорпције.
Да бисмо истражили утицај топографске величине узорка на влажење и апсорпцију ЕГаИн-а, променили смо величину стубова обложених бакром.На сл.2 приказује контактне углове и апсорпцију ЕГаИн на овим подлогама.Растојање л између стубова је једнако пречнику стубова Д и креће се од 25 до 200 μм.Висина од 25 µм је константна за све колоне.\({\тхета}_{ц}\) опада са повећањем величине колоне (Табела 1), што значи да је апсорпција мање вероватна на подлогама са већим колонама.За све тестиране величине, \({\тхета}_{ц}\) је већи од \({\тхета}_{0}\) и очекује се труљење.Међутим, апсорпција се ретко примећује за површине са л и Д 200 µм након узорка (слика 2е).
а Временски зависан контактни угао ЕГаИн на површини Цу/ПДМС са колонама различитих величина након излагања ХЦл пари.б–е Поглед одозго и са стране на ЕГаИн влажење.б Д = л = 25 µм, р = 1,78.у Д = л = 50 μм, р = 1,39.дД = л = 100 µм, р = 1,20.еД = л = 200 µм, р = 1,10.Сви стубови имају висину од 25 µм.Ове слике су снимљене најмање 15 минута након излагања ХЦл парама.Капљице на ЕГаИн су вода која настаје у реакцији између галијум оксида и ХЦл пара.Све скале у (б – е) су 2 мм.
Други критеријум за одређивање вероватноће апсорпције течности је фиксација течности на површини након наношења шаре.Курбин и др.Пријављено је да када (1) стубови буду довољно високи, капљице ће бити апсорбоване површином са узорком;(2) размак између стубова је прилично мали;и (3) контактни угао течности на површини је довољно мали42.Нумерички \({\тхета}_{0}\) течности на равни која садржи исти материјал супстрата мора бити мањи од критичног контактног угла за закачење, \({\тхета}_{ц,{пин))} \ ), за апсорпцију без качења између стубова, где је \({\тхета}_{ц,{пин}}={{{{{\рм{арцтан}}}}}(Х/\биг \{ ( \ скрт {2}-1)л\биг\})\) (погледајте додатну дискусију за детаље).Вредност \({\тхета}_{ц,{пин}}\) зависи од величине пинова (табела 1).Одредите бездимензионални параметар Л = л/Х да бисте проценили да ли долази до апсорпције.За апсорпцију, Л мора бити мањи од стандардног прага, \({Л}_{ц}\) = 1/\(\биг\{\биг(\скрт{2}-1\биг){{\тан} } { \ тхета}_{{0}}\ларге\}\).За ЕГаИн \(({\тхета}_{0}={25}^{\цирц})\) на бакарној подлози \({Л}_{ц}\) је 5,2.Пошто је Л колона од 200 μм 8, што је веће од вредности \({Л}_{ц}\), апсорпција ЕГаИн не долази.Да бисмо даље тестирали ефекат геометрије, приметили смо самоусисавање различитих Х и л (додатна слика 5 и додатна табела 1).Резултати се добро слажу са нашим прорачунима.Дакле, Л се испоставља као ефикасан предиктор апсорпције;течни метал престаје да апсорбује због причвршћивања када је растојање између стубова релативно велико у поређењу са висином стубова.
Влажење се може одредити на основу површинског састава подлоге.Истраживали смо ефекат површинског састава на влажење и апсорпцију ЕГаИн заједничким депоновањем Си и Цу на стубове и равни (додатна слика 6).Контактни угао ЕГаИн опада са ~160° на ~80° како се бинарна површина Си/Цу повећава од 0 до 75% при равном садржају бакра.За површину од 75% Цу/25% Си, \({\тхета}_{0}\) је ~80°, што одговара \({Л}_{ц}\) једнако 0,43 према горњој дефиницији .Пошто су колоне л = Х = 25 μм са Л једнаким 1 већим од прага \({Л}_{ц}\), површина од 75% Цу/25% Си након деформисања не апсорбује због имобилизације.Пошто се контактни угао ЕГаИн повећава са додатком Си, потребан је већи Х или нижи л да би се превазишло причвршћивање и импрегнација.Због тога, пошто контактни угао (тј. \({\тхета}_{0}\)) зависи од хемијског састава површине, он такође може одредити да ли долази до упијања у микроструктури.
Апсорпција ЕГаИн-а на бакру/ПДМС-у може навлажити течни метал у корисне шаре.Да би се проценио минимални број линија колона које изазивају имбибицију, уочена су својства влажења ЕГаИн на Цу/ПДМС са линијама после узорка које садрже различите бројеве линија колоне од 1 до 101 (слика 3).Влажење се углавном дешава у региону након формирања узорка.Поуздано је уочено ЕГаИн вицкинг и дужина вицкинг се повећава са бројем редова колона.Апсорпција се скоро никада не дешава када постоје стубови са два или мање реда.Ово може бити због повећаног капиларног притиска.Да би се апсорпција одвијала у стубастом узорку, мора се превазићи капиларни притисак изазван закривљеношћу ЕГаИн главе (додатна слика 7).Под претпоставком да је радијус закривљености 12,5 µм за једноредну ЕГаИн главу са стубастим узорком, капиларни притисак је ~0,98 атм (~740 Торр).Овај високи Лапласов притисак може спречити влажење изазвано апсорпцијом ЕГаИн.Такође, мање редова колона може смањити апсорпциону силу која је последица капиларног дејства између ЕГаИн и колона.
а Капи ЕГаИн на структурираном Цу/ПДМС са шарама различите ширине (в) у ваздуху (пре излагања ХЦл пари).Редови регала почевши од врха: 101 (ш = 5025 µм), 51 (ш = 2525 µм), 21 (ш = 1025 µм) и 11 (ш = 525 µм).б Усмерено влажење ЕГаИн на (а) после излагања ХЦл пари током 10 мин.ц, д Влажење ЕГаИн на Цу/ПДМС са стубастим структурама (ц) два реда (в = 75 µм) и (д) један ред (в = 25 µм).Ове слике су снимљене 10 минута након излагања ХЦл парама.Скала на (а, б) и (ц, д) су 5 мм и 200 µм, респективно.Стрелице у (ц) показују закривљеност ЕГаИн главе услед апсорпције.
Апсорпција ЕГаИн у Цу/ПДМС са накнадним узорком омогућава да се ЕГаИн формира селективним влажењем (слика 4).Када се кап ЕГаИн стави на подручје са узорком и изложи ХЦл пари, кап ЕГаИн се прво сруши, формирајући мали контактни угао док киселина уклања каменац.Након тога, апсорпција почиње са ивице капи.Формирање великих површина може се постићи помоћу ЕГаИн-а у центиметарској скали (слика 4а, ц).Пошто се апсорпција дешава само на топографској површини, ЕГаИн влажи само подручје узорка и скоро престаје да влаже када достигне равну површину.Сходно томе, примећују се оштре границе ЕГаИн образаца (слика 4д, е).На сл.4б показује како ЕГаИн напада неструктурирани регион, посебно око места где је капљица ЕГаИн првобитно постављена.То је зато што је најмањи пречник ЕГаИн капљица коришћених у овој студији премашио ширину слова са узорком.Капи ЕГаИн су стављене на место узорка ручним убризгавањем кроз иглу и шприц од 27-Г, што је резултирало капима минималне величине од 1 мм.Овај проблем се може решити коришћењем мањих ЕГаИн капљица.Све у свему, слика 4 показује да се спонтано влажење ЕГаИн може индуковати и усмерити на микроструктуриране површине.У поређењу са претходним радом, овај процес влажења је релативно брз и није потребна спољна сила да би се постигло потпуно влажење (додатна табела 2).
грб универзитета, слово б, ц у облику муње.Апсорбујући регион је прекривен низом колона са Д = л = 25 µм.д, увећане слике ребара у е (ц).Скала на (а-ц) и (д, е) су 5 мм и 500 µм, респективно.На (ц–е), мале капљице на површини након адсорпције се претварају у воду као резултат реакције између галијум оксида и пара ХЦл.Није примећен значајан утицај формирања воде на влажење.Вода се лако уклања једноставним процесом сушења.
Због течне природе ЕГаИн-а, ЕГаИн обложен Цу/ПДМС (ЕГаИн/Цу/ПДМС) се може користити за флексибилне и растезљиве електроде.Слика 5а упоређује промене отпора оригиналног Цу/ПДМС и ЕГаИн/Цу/ПДМС под различитим оптерећењима.Отпор Цу/ПДМС нагло расте у напетости, док отпор ЕГаИн/Цу/ПДМС остаје низак у напетости.На сл.5б и д приказују СЕМ слике и одговарајуће ЕМФ податке сировог Цу/ПДМС и ЕГаИн/Цу/ПДМС пре и после примене напона.За нетакнути Цу/ПДМС, деформација може изазвати пукотине у тврдом Цу филму нанесеном на ПДМС због неусклађености еластичности.Насупрот томе, за ЕГаИн/Цу/ПДМС, ЕГаИн и даље добро облаже Цу/ПДМС супстрат и одржава електрични континуитет без икаквих пукотина или значајних деформација чак и након напрезања.ЕДС подаци су потврдили да су галијум и индијум из ЕГаИн равномерно распоређени на Цу/ПДМС супстрату.Важно је напоменути да је дебљина ЕГаИн филма иста и упоредива са висином стубова. Ово такође потврђује даља топографска анализа, где је релативна разлика између дебљине ЕГаИн филма и висине стуба <10% (додатна слика 8 и табела 3). Ово такође потврђује даља топографска анализа, где је релативна разлика између дебљине ЕГаИн филма и висине стуба <10% (додатна слика 8 и табела 3). То такође потврђују дальниј топографическиј анализом, где относительнаа разница между толсиној пленки ЕГаИн и висотој столба составлает <10% (дополнительниј рис. 8 и таблица 3). Ово је такође потврђено даљом топографском анализом, где је релативна разлика између дебљине ЕГаИн филма и висине колоне <10% (додатна слика 8 и табела 3).进一步的形貌分析也证实了这一点，其中ЕГаИн 薄膜厚度与柱子高度之间的度之间的度之间的度之间的8 和表3）. <10% Ето также било подтверждено даљное топографическое анализом, где относительнаа разница между толсиној пленки ЕГаИн и висотој столба составлала <10% (дополнительниј рис. 8 и таблица 3). Ово је такође потврђено даљом топографском анализом, где је релативна разлика између дебљине ЕГаИн филма и висине колоне била <10% (додатна слика 8 и табела 3).Ово влажење засновано на имбибицији омогућава да се дебљина ЕГаИн премаза добро контролише и одржава стабилном на великим површинама, што је иначе изазовно због његове течне природе.Слике 5ц и е упоређују проводљивост и отпорност на деформацију оригиналног Цу/ПДМС и ЕГаИн/Цу/ПДМС.У демонстрацији, ЛЕД се укључио када је повезан са нетакнутим Цу/ПДМС или ЕГаИн/Цу/ПДМС електродама.Када се нетакнути Цу/ПДМС растегне, ЛЕД се гаси.Међутим, ЕГаИн/Цу/ПДМС електроде су остале електрично повезане чак и под оптерећењем, а ЛЕД светло је само мало пригушило због повећаног отпора електроде.
а Нормализовани отпор се мења са повећањем оптерећења Цу/ПДМС и ЕГаИн/Цу/ПДМС.б, д СЕМ слике и анализа енергетски дисперзивне рендгенске спектроскопије (ЕДС) пре (горе) и после (доле) полидиплекса напуњених у (б) Цу/ПДМС и (д) ЕГаИн/Цу/метилсилоксан.ц, е ЛЕД диоде причвршћене за (ц) Цу/ПДМС и (е) ЕГаИн/Цу/ПДМС пре (горе) и после (доле) истезања (~30% напрезања).Скала у (б) и (д) је 50 µм.
На сл.Слика 6а приказује отпорност ЕГаИн/Цу/ПДМС као функцију деформације од 0% до 70%.Повећање и опоравак отпора је пропорционално деформацији, што је у добром складу са Пујеовим законом за нестишљиве материјале (Р/Р0 = (1 + ε)2), где је Р отпор, Р0 почетни отпор, ε деформација 43. Друге студије су показале да када се растегну, чврсте честице у течном медијуму могу да се преуреде и постану равномерније распоређене уз бољу кохезију, чиме се смањује повећање отпора 43, 44 . У овом раду, међутим, проводник је >99% течног метала по запремини пошто су Цу филмови дебљине само 100 нм. У овом раду, међутим, проводник је >99% течног метала по запремини пошто су Цу филмови дебљине само 100 нм. Међутим, в етој работе проводник состоать из >99% жидкого метала по объему, так как пленки Цу имају толсину всего 100 нм. Међутим, у овом раду, проводник се састоји од >99% течног метала по запремини, пошто су Цу филмови дебљине само 100 нм.然而,在这项工作中,由于Цу 薄膜只有100 нм 厚, 因此导体是，因此导体是，由于Цу 薄膜只有100 нм 厚, 因此导体是，因此导体是，由于，由于 液态鞇然而,在这项工作中,由于Цу 薄膜只有100 нм 厚,因此导体是>99%Међутим, у овом раду, пошто је Цу филм дебљине само 100 нм, проводник се састоји од више од 99% течног метала (по запремини).Стога не очекујемо да ће Цу дати значајан допринос електромеханичким својствима проводника.
а Нормализована промена отпорности ЕГаИн/Цу/ПДМС у односу на напрезање у опсегу 0–70%.Максимални напон постигнут пре квара ПДМС-а био је 70% (додатна слика 9).Црвене тачке су теоријске вредности предвиђене Пуетовим законом.б ЕГаИн/Цу/ПДМС тест стабилности проводљивости током поновљених циклуса растезања и растезања.У цикличном тесту коришћен је сој од 30%.Скала на уметку је 0,5 цм.Л је почетна дужина ЕГаИн/Цу/ПДМС пре истезања.
Фактор мерења (ГФ) изражава осетљивост сензора и дефинише се као однос промене отпора и промене деформације45.ГФ се повећао са 1,7 при 10% деформације на 2,6 при 70% деформацији због геометријске промене метала.У поређењу са другим мерачем напрезања, вредност ГФ ЕГаИн/Цу/ПДМС је умерена.Као сензор, иако његов ГФ можда није посебно висок, ЕГаИн/Цу/ПДМС показује робусну промену отпора као одговор на ниско оптерећење односа сигнал-шум.Да би се проценила стабилност проводљивости ЕГаИн/Цу/ПДМС, електрични отпор је праћен током поновљених циклуса истезања и растезања при 30% деформације.Као што је приказано на сл.6б, након 4000 циклуса истезања, вредност отпора је остала унутар 10%, што може бити последица континуираног формирања каменца током поновљених циклуса истезања46.Тако је потврђена дугорочна електрична стабилност ЕГаИн/Цу/ПДМС као растезљиве електроде и поузданост сигнала као мерача напрезања.
У овом чланку разматрамо побољшана својства влажења ГаЛМ-а на микроструктурираним металним површинама узрокованим инфилтрацијом.Спонтано потпуно влажење ЕГаИн постигнуто је на стубастим и пирамидалним металним површинама у присуству пара ХЦл.Ово се може објаснити нумерички на основу Вензеловог модела и процеса витлања, који показује величину пост-микроструктуре потребне за влажење изазвано витлањем.Спонтано и селективно влажење ЕГаИн-а, вођено микроструктурираном металном површином, омогућава наношење униформних премаза на великим површинама и формирање узорака течног метала.Цу/ПДМС подлоге обложене ЕГаИн-ом задржавају електричне везе чак и када су истегнуте и након поновљених циклуса истезања, што је потврђено СЕМ, ЕДС и мерењима електричног отпора.Поред тога, електрични отпор Цу/ПДМС обложеног ЕГаИн-ом се мења реверзибилно и поуздано пропорционално примењеном напрезању, што указује на његову потенцијалну примену као сензора напрезања.Могуће предности које пружа принцип влажења течног метала узрокован упијањем су следеће: (1) ГаЛМ премаз и шара се могу постићи без спољне силе;(2) Влажење ГаЛМ на површини микроструктуре обложене бакром је термодинамичко.резултујући ГаЛМ филм је стабилан чак и под деформацијом;(3) промена висине стуба обложеног бакром може да формира ГаЛМ филм са контролисаном дебљином.Поред тога, овај приступ смањује количину ГаЛМ-а потребног за формирање филма, пошто стубови заузимају део филма.На пример, када се уведе низ стубова пречника 200 μм (са растојањем између стубова од 25 μм), запремина ГаЛМ потребна за формирање филма (~9 μм3/μм2) је упоредива са запремином филма без стубови.(25 µм3/µм2).Међутим, у овом случају мора се узети у обзир да се теоријски отпор, процењен према Пуетовом закону, такође повећава девет пута.Све у свему, јединствена својства влажења течних метала о којима се говори у овом чланку нуде ефикасан начин за таложење течних метала на различите подлоге за растезљиву електронику и друге апликације у настајању.
ПДМС супстрати су припремљени мешањем Силгард 184 матрице (Дов Цорнинг, САД) и учвршћивача у односу 10:1 и 15:1 за тестове затезања, након чега је уследило очвршћавање у пећници на 60°Ц.Бакар или силицијум је депонован на силицијумске плочице (Силицон Вафер, Намканг Хигх Тецхнологи Цо., Лтд., Република Кореја) и ПДМС супстрате са 10 нм дебелим титанијумским лепљивим слојем коришћењем прилагођеног система за распршивање.Стубчасте и пирамидалне структуре се наносе на ПДМС супстрат коришћењем фотолитографског процеса силицијумске плочице.Ширина и висина пирамидалног узорка су 25 и 18 µм, респективно.Висина шипке је фиксирана на 25 µм, 10 µм и 1 µм, а њен пречник и корак варирали су од 25 до 200 µм.
Контактни угао ЕГаИн (галијум 75,5%/индијум 24,5%, >99,99%, Сигма Алдрицх, Република Кореја) мерен је помоћу анализатора облика капљице (ДСА100С, КРУСС, Немачка). Контактни угао ЕГаИн (галијум 75,5%/индијум 24,5%, >99,99%, Сигма Алдрицх, Република Кореја) мерен је помоћу анализатора облика капљице (ДСА100С, КРУСС, Немачка). Краевој угол ЕГаИн (галлиј 75,5 %/индиј 24,5 %, >99,99 %, Сигма Алдрицх, Република Кореја) измерали с помосьу каплевидного анализатора (ДСА100С, КРУСС, Германиа). Угао ивице ЕГаИн (галијум 75,5%/индијум 24,5%, >99,99%, Сигма Алдрицх, Република Кореја) мерен је помоћу анализатора капљица (ДСА100С, КРУСС, Немачка). ЕГаИн（镓75,5%/铟24,5%，>99,99%，Сигма Алдрицх,大韩民国）的接触角使用滴形分漈ДСА10）分漈ДСА10｢分析仪，测量。 ЕГаИн (галијум75,5%/индијум24,5%, >99,99%, Сигма Алдрицх, 大韩民国) је измерен коришћењем контактног анализатора (ДСА100С, КРУСС, Немачка). Краевој угол ЕГаИн (галлиј 75,5%/индиј 24,5%, >99,99%, Сигма Алдрицх, Република Кореја) измерали с помосьу анализатора форми капли (ДСА100С, КРУСС, Германиа). Угао ивице ЕГаИн (галијум 75,5%/индијум 24,5%, >99,99%, Сигма Алдрицх, Република Кореја) мерен је помоћу анализатора облика капа (ДСА100С, КРУСС, Немачка).Ставите супстрат у стаклену комору од 5 цм × 5 цм × 5 цм и ставите кап од 4–5 μл ЕГаИн на супстрат користећи шприц пречника 0,5 мм.Да би се створио парни медијум ХЦл, 20 μЛ раствора ХЦл (37 теж.%, Самцхун Цхемицалс, Република Кореја) је стављено поред супстрата, који је испарен довољно да напуни комору у року од 10 с.
Површина је снимљена помоћу СЕМ (Тесцан Вега 3, Тесцан Кореа, Република Кореја).ЕДС (Тесцан Вега 3, Тесцан Кореа, Република Кореја) је коришћен за проучавање елементарне квалитативне анализе и дистрибуције.Топографија површине ЕГаИн/Цу/ПДМС анализирана је помоћу оптичког профилометра (Тхе Профилм3Д, Филметрицс, УСА).
Да би се истражила промена електричне проводљивости током циклуса истезања, узорци са и без ЕГаИн-а су причвршћени на опрему за истезање (Систем машина за савијање и растезање, СнМ, Република Кореја) и електрично повезани на Кеитхлеи 2400 изворни мерач. Да би се истражила промена електричне проводљивости током циклуса истезања, узорци са и без ЕГаИн-а су причвршћени на опрему за истезање (Систем машина за савијање и растезање, СнМ, Република Кореја) и електрично повезани на Кеитхлеи 2400 изворни мерач. Дла исследованиа изменениа електропроводности в времени циклуса растажениа образци с ЕГаИн и без него закреплаутса на оборудовании за растежение (Бендинг & Стретцхабле Мацхине Систем, СнМ, Республика Кореја) и електрически подклучаусие к измерителу извора Кеитхлеи 2400. Да би се проучавала промена електричне проводљивости током циклуса истезања, узорци са и без ЕГаИн-а су монтирани на опрему за истезање (Систем машина за савијање и истезање, СнМ, Република Кореја) и електрично повезани са Кеитхлеи 2400 извор мерачем.Да би се проучавала промена електричне проводљивости током циклуса истезања, узорци са и без ЕГаИн-а су монтирани на уређај за истезање (Системи машина за савијање и истезање, СнМ, Република Кореја) и електрично повезани на Кеитхлеи 2400 СоурцеМетер.Мери промену отпора у опсегу од 0% до 70% деформације узорка.За тест стабилности, промена отпора је измерена током 4000 циклуса деформације од 30%.
За више информација о дизајну студије, погледајте сажетак студије природе повезан са овим чланком.
Подаци који подржавају резултате ове студије представљени су у датотекама са додатним информацијама и сировим подацима.Овај чланак даје оригиналне податке.
Даенеке, Т. ет ал.Течни метали: хемијска основа и примена.Хемијски.друштво.47, 4073–4111 (2018).
Лин, И., Гензер, Ј. & Дицкеи, МД Атрибути, производња и примена честица течног метала на бази галијума. Лин, И., Гензер, Ј. & Дицкеи, МД Атрибути, производња и примена честица течног метала на бази галијума.Лин, И., Гензер, Ј. и Дицкеи, МД Особине, производња и примена честица течног метала на бази галијума. Лин, И., Гензер, Ј. & Дицкеи, МД 镓基液态金属颗粒的属性、制造和应用。 Лин, И., Гензер, Ј. & Дицкеи, МДЛин, И., Гензер, Ј. и Дицкеи, МД Особине, производња и примена честица течног метала на бази галијума.Напредна наука.7, 2000–192 (2020).
Коо, ХЈ, Со, ЈХ, Дицкеи, МД & Велев, ОД У правцу кола потпуно меке материје: прототипови квази-течних уређаја са карактеристикама мемристора. Коо, ХЈ, Со, ЈХ, Дицкеи, МД & Велев, ОД У правцу кола од потпуно меке материје: прототипови квазитечних уређаја са карактеристикама мемристора.Коо, ХЈ, Со, ЈХ, Дицкеи, МД, и Велев, ОД За кола састављена у потпуности од меке материје: Прототипови квазитечних уређаја са карактеристикама мемристора. Коо, ХЈ, Со, ЈХ, Дицкеи, МД & Велев, ОД 走向全软物质电路：具有忆阻器特性的准液体设备原型。 Ку, ХЈ, Со, ЈХ, Дицкеи, МД и Велев, ОДКоо, ХЈ, Со, ЈХ, Дицкеи, МД, и Велев, ОД ка круговима свих меких материја: Прототипови квази-флуидних уређаја са својствима мемристора.Напредна алма матер.23, 3559–3564 (2011).
Билодеау, РА, Землианов, ДИ & Крамер, РК Прекидачи од течног метала за електронику која реагује на животну средину. Билодеау, РА, Землианов, ДИ & Крамер, РК Прекидачи од течног метала за електронику која реагује на животну средину.Билодо РА, Землианов Д.Иу., Крамер РК Прекидачи од течног метала за еколошки прихватљиву електронику. Билодеау, РА, Землианов, ДИ & Крамер, РК 用于环境响应电子产品的液态金属开关。 Билодеау, РА, Землианов, ДИ & Крамер, РКБилодо РА, Землианов Д.Иу., Крамер РК Прекидачи од течног метала за еколошки прихватљиву електронику.Напредна алма матер.Интерфејс 4, 1600913 (2017).
Дакле, ЈХ, Коо, ХЈ, Дицкеи, МД & Велев, ОД Исправљање јонске струје у диодама меке материје са течним металним електродама. Дакле, ЈХ, Коо, ХЈ, Дицкеи, МД & Велев, ОД Исправљање јонске струје у диодама меке материје са течним металним електродама. Так, ЈХ, Коо, ХЈ, Дицкеи, МД & Велев, ОД. Тако, ЈХ, Коо, ХЈ, Дицкеи, МД & Велев, ОД Исправљање јонске струје у диодама од меког материјала са електродама од течног метала. Дакле, ЈХ, Коо, ХЈ, Дицкеи, МД & Велев, ОД 带液态金属电极的软物质二极管中的离子电流整流。 Дакле, ЈХ, Ку, ХЈ, Дицкеи, МД & Велев, ОД Так, ЈХ, Коо, ХЈ, Дицкеи, МД & Велев, ОД. Тако, ЈХ, Коо, ХЈ, Дицкеи, МД & Велев, ОД Исправљање јонске струје у диодама од меког материјала са електродама од течног метала.Проширене могућности.Алма Матер.22, 625–631 (2012).
Ким, М.-Г., Бровн, ДК & Бранд, О. Нанофабрицатион за потпуно меке и високе густине електронске уређаје на бази течног метала. Ким, М.-Г., Бровн, ДК & Бранд, О. Нанофабрицатион за потпуно меке и високе густине електронске уређаје на бази течног метала.Ким, М.-Г., Бровн, ДК и Бранд, О. Нанофабрицатион за потпуно меке електронске уређаје на бази течног метала високе густине.Ким, М.-Г., Бровн, ДК, анд Бранд, О. Нанофабрицатион оф хигх-денсити, алл-софт елецтроницс басед он тхе течног метала.Национална комуна.11, 1–11 (2020).
Гуо, Р. ет ал.Цу-ЕГаИн је проширива електронска шкољка за интерактивну електронику и ЦТ локализацију.Алма Матер.Ниво.7. 1845–1853 (2020).
Лопес, ПА, Паисана, Х., Де Алмеида, АТ, Мајиди, Ц. & Таваколи, М. Хидроштампана електроника: ултратанка растезљива Аг–Ин–Га Е-кожа за биоелектронику и интеракцију човека и машине. Лопес, ПА, Паисана, Х., Де Алмеида, АТ, Мајиди, Ц. & Таваколи, М. Хидроштампана електроника: ултратанка растезљива Аг–Ин–Га Е-кожа за биоелектронику и интеракцију човека и машине.Лопез, ПА, Паисана, Х., Де Алмеида, АТ, Мајиди, К., и Таваколи, М. Хидроштампа електроника: Аг-Ин-Га ултратанка растезљива електронска кожа за биоелектронику и интеракцију човека и машине. Лопес, ПА, Паисана, Х., Де Алмеида, АТ, Мајиди, Ц. & Таваколи, М. Хидроштампана електроника: ултратанка растезљива Аг-Ин-Га Е-кожа за биоелектронику и интеракцију човека и машине. Лопес, ПА, Паисана, Х., Де Алмеида, АТ, Мајиди, Ц. & Таваколи, М. Хидроштампана електроника: ултратанка растезљива Аг-Ин-Га Е-кожа за биоелектронику и интеракцију човека и машине.Лопез, ПА, Паисана, Х., Де Алмеида, АТ, Мајиди, К., и Таваколи, М. Хидроштампа електроника: Аг-Ин-Га ултратанка растезљива електронска кожа за биоелектронику и интеракцију човека и машине.АЦС
Ианг, И. ет ал.Ултра-затезни и пројектовани трибоелектрични наногенератори на бази течних метала за носиву електронику.САУ Нано 12, 2027–2034 (2018).
Гао, К. ет ал.Развој микроканалних структура за сензоре преоптерећења на бази течних метала на собној температури.Наука.Извештај 9, 1–8 (2019).
Цхен, Г. ет ал.ЕГаИн супереластична композитна влакна могу да издрже 500% затезног напрезања и имају одличну електричну проводљивост за електронику која се може носити.АЦС се односи на алма матер.Интерфејс 12, 6112–6118 (2020).
Ким, С., Ох, Ј., Јеонг, Д. & Бае, Ј. Директно ожичење еутектичког галијум-индија до металне електроде за системе меких сензора. Ким, С., Ох, Ј., Јеонг, Д. & Бае, Ј. Директно ожичење еутектичког галијум-индија до металне електроде за системе меких сензора.Ким, С., Ох, Ј., Јеон, Д. и Бае, Ј. Директно везивање еутектичког галијум-индијума за металне електроде за меке системе сензора. Ким, С., Ох, Ј., Јеонг, Д. & Бае, Ј. 将共晶镓-铟直接连接到软传感器系统的金属电极。 Ким, С., Ох, Ј., Јеонг, Д. & Бае, Ј. 就共晶галијум-индијум метална електрода директно причвршћена на систем меких сензора.Ким, С., Ох, Ј., Јеон, Д. и Бае, Ј. Директно везивање еутектичког галијум-индијума за металне електроде за системе меких сензора.АЦС се односи на алма матер.Интерфејси 11, 20557–20565 (2019).
Иун, Г. ет ал.Магнеторхеолошки еластомери пуњени течним металом са позитивним пиезоелектрицом.Национална комуна.10, 1–9 (2019).
Ким, КК Високо осетљиви и растезљиви вишедимензионални мерачи напрезања са перколационим мрежама од претходно напрегнутих анизотропних металних наножица.Нанолет.15, 5240–5247 (2015).
Гуо, Х., Хан, И., Зхао, В., Ианг, Ј. & Зханг, Л. Универзално аутономни самозарастајући еластомер са високом растезљивошћу. Гуо, Х., Хан, И., Зхао, В., Ианг, Ј. & Зханг, Л. Универзално аутономни самозарастајући еластомер са високом растезљивошћу.Гуо, Х., Хан, Иу., Зхао, В., Ианг, Ј., и Зханг, Л. Разноврсни самозалеђујући еластомер високе еластичности. Гуо, Х., Хан, И., Зхао, В., Ианг, Ј. & Зханг, Л. 具有高拉伸性的通用自主自愈弹性体。 Гуо, Х., Хан, И., Зхао, В., Ианг, Ј. & Зханг, Л.Гуо Х., Хан Иу, Зхао В., Ианг Ј. и Зханг Л. Свестрани оффлине самозарастајући еластомери високе чврстоће.Национална комуна.11, 1–9 (2020).
Зху Кс. ет ал.Ултравучена метална проводна влакна која користе језгра од легуре течног метала.Проширене могућности.Алма Матер.23, 2308–2314 (2013).
Кхан, Ј. ет ал.Студија електрохемијског пресовања жице од течног метала.АЦС се односи на алма матер.Интерфејс 12, 31010–31020 (2020).
Лее Х. ет ал.Синтеровање капљица течног метала изазвано испаравањем са бионано влакнима за флексибилну електричну проводљивост и одзивно активирање.Национална комуна.10, 1–9 (2019).
Дицкеи, МД ет ал.Еутектички галијум-индијум (ЕГаИн): легура течног метала која се користи за формирање стабилних структура у микроканалима на собној температури.Проширене могућности.Алма Матер.18, 1097–1104 (2008).
Ванг, Кс., Гуо, Р. & Лиу, Ј. Мека роботика на бази течног метала: материјали, дизајн и примена. Ванг, Кс., Гуо, Р. & Лиу, Ј. Мека роботика на бази течног метала: материјали, дизајн и примена.Ванг, Кс., Гуо, Р. и Лиу, Ј. Мека роботика на бази течног метала: материјали, конструкција и примена. Ванг, Кс., Гуо, Р. & Лиу, Ј. 基于液态金属的软机器人：材料、设计和应用。 Ванг, Кс., Гуо, Р. & Лиу, Ј. Меки роботи на бази течног метала: материјали, дизајн и апликације.Ванг, Кс., Гуо, Р. и Лиу, Ј. Меки роботи на бази течног метала: материјали, конструкција и примена.Напредна алма матер.технологија 4, 1800549 (2019).