물리적 접촉 없이 액체 금속을 제어하는 ​​선구적인 방법은 우리가 전자 제품을 만드는 방법을 근본적으로 바꿀 수 있으며 언젠가는 영화 터미네이터 2에서 본 것처럼 사이보그도 만들 수 있습니다.

FLEET University of Wollongong(UOW)의 연구원들은 획기적인 발견에서 작은 전압과 자석을 사용하여 접촉 없이 액체 금속을 제어했습니다. 연구팀은 금속을 어떤 방향으로든 이동시켜 루프와 사각형과 같은 독특하고 공중에 떠 있는 모양으로 만들었습니다. 액체 금속의 비접촉 조작을 통해 새로운 방식으로 전자기를 활용하고 시각화하여 동적 전자 구조의 고급 제조를 위한 새로운 전략을 가능하게 합니다.

연구 책임자인 Xiaolin Wang 교수는 "전자기 유도와 유체 역학을 결합하여 제어 가능한 방식으로 액체 금속을 조작하고 소프트 로봇처럼 움직일 수 있었습니다."라고 말했습니다. "액체 금속에 대한 연구는 제임스 카메론 감독의 영화 터미네이터 2에 등장하는 형태를 바꾸는 액체 금속 'T-1000' 로봇을 포함하여 공상과학 소설뿐만 아니라 생물학적 시스템에서 영감을 받았습니다."

체험에 사용된 액체 금속은 갈륨, 인듐, 주석의 합금인 갈린스탄으로 표면 장력이 높아 액적 형성에 유리하다. 작은 '트리거링' 전압이 가해지면 전기 화학적 산화를 일으키는 전압으로 인해 갈린스탄이 와이어가 되어 금속의 표면 장력이 낮아집니다.

"이러한 반응에는 와이어를 통과하는 전류가 필요하기 때문에 자기장의 적용을 통해 와이어에 힘을 가하는 것이 가능해집니다(즉, 전자기 유도, 전기 모터에서 구동 동작과 동일한 메커니즘)." 왕 교수 말했습니다.

이러한 방식으로 와이어를 제어 가능한 경로로 움직이게 할 수 있고 심지어 중력에 대항하여 매달릴 수도 있어 제어되고 설계된 모양을 만들 수 있습니다.

지금까지 자유롭게 흐르는 액체 스트림은 비접촉 방식으로 조작하기가 특히 어려웠습니다. UOW 팀의 과제는 특히 스트림의 단면 모양을 방해하지 않고 액체의 방향성 또는 복잡한 형태의 고도로 제어된 변화를 달성하는 것이었습니다.

“이 과학적 과정에는 즐거운 발견 요소가 있었습니다. 팀이 이 주제에 대해 작업을 시작하자 우리는 그 뒤에 훨씬 더 많은 것이 있다는 것을 깨달았습니다.”라고 Wand 교수는 말했습니다.

“액체 금속 와이어는 작은 전압(약 1볼트)을 가함으로써 형성됩니다. 그러나 우리 팀은 결과 와이어에서 상당한 전류(최대 70mA)가 측정될 수 있음을 발견했습니다.

“팀이 비접촉 방식으로 액체 금속 와이어를 제어하기 위해 전자기 유도를 사용할 수 있다는 것을 깨달았기 때문에 이 시점에서 창의적인 도약이 있었습니다. 이것이 마침내 문제를 성공적으로 해결하고 비접촉 방식으로 유체를 형성하는 새로운 전략을 개발하는 열쇠였습니다.”

이러한 유형의 비접촉식 조작은 재료의 고유한 유체 역학 및 금속 특성으로 인해 가능합니다. 부드럽고 전류가 흐르는 전도체이기 때문에 와이어는 자기장 제어 하에서 조작에 대한 최소 저항을 나타냅니다. 이 낮은 저항 이동으로 인해 와이어를 설계된 방식으로 쉽게 조작할 수 있습니다.

“일반적으로 액체 흐름은 작은 물방울로 분해됩니다. 예를 들어 수도꼭지나 호스에서 나오는 물의 흐름은 처음에는 원통 모양으로 시작하지만 빠르게 작은 물방울로 분해됩니다. 그러나 액체 금속 와이어는 공중에 리본을 흔드는 것과 유사한 끈과 같은 성질을 가지고 있습니다. 이 속성 덕분에 우리는 액체 금속 스트림을 연속 루프 및 기타 모양으로 조작할 수 있었습니다.

이 발견은 액체 금속 합금과 관련된 일련의 실험에서 이정표입니다. 예를 들어, American Chemical Society는 최근 유사한 물질이 겪는 주요 문제를 해결하는 새로운 물질을 공개했습니다. 그 실험에서 연구원들은 금속을 조작하기 위해 자석도 사용했지만 금속을 자유롭게 움직일 수 없었습니다. 아마도 현재 실험에서 사용된 작은 트리거링 전압이 없기 때문일 것입니다. 그러나 결과는 훌륭했습니다.

이러한 발견은 단기적으로도 소프트 로봇 공학에 혁명을 일으킬 수 있으며 실제로 '터미네이터'와 같은 영화를 상상을 초월하게 만들 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.