研究人員開發(fā)出了一種新技術(shù)，能夠動(dòng)態(tài)切換液態(tài)金屬的表面的反射狀態(tài)，即可讓金屬表面在鏡面反射和漫反射兩種狀態(tài)之間來(lái)回切換。這項(xiàng)技術(shù)有朝一日可能被用于制造電控鏡子或照明設(shè)備。

液態(tài)金屬結(jié)合了金屬的電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)特性以及液體的流動(dòng)性。這種新方法利用電驅(qū)動(dòng)的化學(xué)反應(yīng)，在不需要光學(xué)涂層或拋光步驟的前提下，在液態(tài)金屬上形成可切換的反射表面。

在光學(xué)學(xué)會(huì)（OSA）期刊《光學(xué)材料快報(bào)》上，由日本九州大學(xué)的科學(xué)家大井裕二 （Yuji Oki）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)表明，反射和散射狀態(tài)之間的切換只需1.4V，就可以用同一個(gè)典型的LED的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。九州大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)，與來(lái)自美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的邁克爾·D·迪克（Michael D. Dickey）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)了新的方法，是得這項(xiàng)金屬得以在環(huán)境溫度和壓力下實(shí)現(xiàn)。

研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種在反射（左上和右下）和漫反射狀態(tài)（右上和左下）之間動(dòng)態(tài)切換液態(tài)金屬表面的方法。當(dāng)用電時(shí)，可逆的化學(xué)反應(yīng)氧化液態(tài)金屬，產(chǎn)生劃痕，使金屬產(chǎn)生漫反射。

Yuji Oki 說(shuō)：“在不久的將來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)可以用來(lái)創(chuàng)造以前從未有過的娛樂和藝術(shù)表達(dá)工具�！彪S著更多的發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)有可能發(fā)展成類似于3D打印的技術(shù)，用于生產(chǎn)由液態(tài)金屬制成的電子控制光學(xué)器件。這可以使光基健康檢測(cè)設(shè)備中使用的光學(xué)元件，在世界上缺乏醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)施的地區(qū)，可以更容易而廉價(jià)地被制造出來(lái)。

創(chuàng)建光學(xué)表面

在這項(xiàng)新的研究中，研究人員利用一個(gè)嵌入的流道創(chuàng)建了一個(gè)儲(chǔ)液罐。然后他們用“推拉法”將鎵基液態(tài)金屬泵入或吸出儲(chǔ)液罐，形成光學(xué)表面。這個(gè)過程形成凸的、平的或凹的表面；每種表面都有不同的光學(xué)特性。

然后，通過通電，研究人員啟動(dòng)了一個(gè)可逆氧化液態(tài)金屬的化學(xué)反應(yīng)。氧化會(huì)改變液體的體積，在表面造成許多小劃痕，導(dǎo)致光線散射，形成漫反射。當(dāng)相反方向通電時(shí)，液態(tài)金屬會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，液態(tài)金屬的表面張力使劃痕消失，使表面恢復(fù)到干凈的鏡面反光鏡狀態(tài)。

研究人員在對(duì)液態(tài)金屬進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)了這項(xiàng)新技術(shù)，以觀察它是否可以用來(lái)制作模具，與硅橡膠配合使用�！拔覀冏畛醯哪康氖怯醚趸瘉�(lái)改變表面張力，強(qiáng)化液態(tài)金屬的表面然而，我們發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，表面會(huì)自發(fā)地變成散射表面。我們沒有將此視為故障，而是優(yōu)化了條件并驗(yàn)證了現(xiàn)象。”

現(xiàn)象描述

研究人員用電化學(xué)和光學(xué)的方法描述了通過施加電產(chǎn)生的不同表面。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)表面從反射變?yōu)樯⑸鋾r(shí)，將表面上的電壓從-800毫伏變?yōu)?800毫伏會(huì)降低光強(qiáng)度。電化學(xué)測(cè)量顯示1.4v的電壓變化足以產(chǎn)生具有良好再現(xiàn)性的氧化還原反應(yīng)。

Yuji Oki說(shuō)：“我們還發(fā)現(xiàn)，在某些條件下，表面會(huì)被輕微氧化，并且仍然保持光滑的反射表面�！蓖ㄟ^控制這一點(diǎn)，使用這種方法可能創(chuàng)造出更加多樣化的光學(xué)表面，從而應(yīng)用于生化芯片等先進(jìn)設(shè)備，或用于制造更具創(chuàng)造性的3D打印光學(xué)元件。

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