近日,研究人员发现镓的一项相当有趣的新用途。马克斯普朗克(Max Planck)研究所的研究人员从具有胶状的属性的金属中发现了一种可逆的粘合剂。这一发现的潜在应用范围包括工业电子,拾取和放置过程和短期硅晶片键合以及攀爬机器人的足部设计。这个发明对于需要处理快速移动且难以应对的小部件的制造商来说无疑是一个福音。对于机器人,临时粘合剂则可以让机器爬上不同的表面。
镓的熔融温度非常低,只有29.76°C,意味着它可以极好的熔化在你的手掌中。这就意味着马克斯普朗克研究所的科学家能够只在两个物体间引入一滴液态镓,稍微冷却它至凝固状态,然后就可以粘结这两个对象。如果你要分离它们,只需要稍微升高温度后,你就可以几乎不用力将两者分开。
马克斯·普朗克智能系统研究所所长Metin Sitti说:“对于脆弱性材料来说,相比较使用真空吸附来粘合,在稍微冷却的条件下用金属液体形成粘合剂镓来润湿物体是一个更加温和为过程。”
这种镓粘合剂相比较其他真空技术的优点是粘合剂不需要恒定的能量来维持并且可以仅快速使用热量就能使用它。
不同于普通的粘合剂,镓完全不会留下残渣,这意味着可以反复使用不会耗尽。镓粘结技术在电传导上也有着优势,用在临时的电路连接中,同样可以被断开连接反复使用无数次。
为了测试镓作为粘合剂的理论,研究人员将圆柱形弹性体棒的尖端浸入液态镓中,然后使其与一系列材料接触,包括玻璃,塑料和金。然后借助于珀耳帖效应的热电冷却装置将尖端冷却至23℃(73°F)(参见图左)。每种材料组合在弹性体和测试材料之间产生的粘合是非常强的。镓的液状和固状的粘合强度也被进行了测量。
Metin Sitti表示:“这两个结果告诉我们粘附过程的真正可逆性和可转换性。液体和固体之间结合力的差异越大就越容易反转和切换粘合效应。”
镓在粗糙表面的性能表现也非常好,甚至在潮湿时也能正常工作。对于大多数粘合剂,这被认为是不常见的,因为在粗糙或湿表面显示出强大粘着值的粘合剂在可逆性方面总是表现不佳。粗糙表面具有传统粘合剂粘附的更大表面积。从逻辑上来分析,这将更有可能使得粘合剂难以再次被拉开。Sitti说:“这些是最近提出的可逆微/纳米结构粘合剂的主要弱点。”
由于镓在这些条件下的出色表现,研究人员认为镓可以完美地被用于生物用途中。Sitti设想有一天,它可能能够被应用到实验室或医院中个体细胞,组织样品,甚至整个器官的移动中。
现在,团队将继续探索潜在的应用,以及寻找优化技术和研究镓与其他金属如铟的合金的方法,以研究不同温度下的其他用途。这项研究的结果最近也被发表在Advanced Materials杂志上。