Em uma descoberta marcante, pesquisadores da Universidade de Wollongong (UOW) perceberam a manipulação sem contato do metal la­quido.

Os metais podem ser controlados para se mover em qualquer direção e manipulados em formas únicas e levitadas, como loops e quadrados, usando uma pequena voltagem e um a­ma£.

O metal la­quido utilizado éo galinstan, uma liga de ga¡lio a­ndio e estanho, que favorece a formação de gota­culas devido a  sua alta tensão superficial.

Sob a aplicação de uma pequena tensão de disparo, esse metal la­quido se torna um fio , pois a tensão causa oxidação eletroquímica, o que diminui a tensão superficial do metal.

A equipe de pesquisa foi liderada pelo distinto professor Xiaolin Wang, lider de na³ e lider de tema no Centro de Excelaªncia ARC para Tecnologias Eletra´nicas de Baixa Energia do Futuro (FLEET), e o diretor do Instituto de Supercondutores e Materiais Eletra´nicos da UOW no Instituto Australiano de Materiais inovadores.

“Ao combinar indução eletromagnanãtica e dina¢mica de fluidos , conseguimos manipular o metal la­quido de maneira controla¡vel e nos mover como roba³tica macia”, disse o professor Wang.

"A pesquisa em metais la­quidos foi inspirada em sistemas biola³gicos, bem como em ficção cienta­fica, incluindo o roba´ de metal la­quido "T-1000", que muda de forma, no filme Terminator 2, dirigido por James Cameron.

"Esta pesquisa émais do que ficção cienta­fica , concebemos e realizamos esse manãtodo sem contato para la­quidos, oferecendo uma nova maneira de manipular e moldar fluidos."

Como essas reações requerem uma corrente elanãtrica passando pelo fio, torna-se possí­vel aplicar uma força ao fio por meio da aplicação de um campo magnético (ou seja, indução eletromagnanãtica; o mesmo mecanismo que impulsiona o movimento em um motor elanãtrico).

Assim, os fios podem ser manipulados para se mover em um caminho controla¡vel, e podem atéser suspensos (contra a gravidade) ao redor da circunferaªncia do campo magnético aplicado, assumindo formas controladas e projetadas.

Doutorado UOW estudante Yahua Ele foi o principal autor do estudo, publicado na edição de janeiro de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

"A manipulação sem contato do metal la­quido nos permite explorar e visualizar o eletromagnetismo de novas maneiras", disse He.

"A capacidade de controlar fluxos de metais la­quidos sem contato também permite novas estratanãgias para moldar fluidos eletronicamente condutores para fabricação avana§ada e estruturas eletra´nicas dina¢micas".

Manãtodos de fabricação e manipulação sem contato podem minimizar a perturbação indesejada de objetos sendo estudados ou manipulados. As tecnologias sem contato desenvolvidas anteriormente incluem manipulação de objetos por manipulação acústica ou pina§as a³pticas.

No entanto, atéa  data, as correntes la­quidas de fluxo livre tem sido particularmente difa­ceis de manipular sem contato. Realizarmudanças altamente controladas na direcionalidade ou modelagem complexa de la­quidos, especialmente sem interromper a forma da seção transversal do fluxo, foi o desafio para a equipe da UOW.

"Houve um elemento agrada¡vel de descoberta neste processo cienta­fico. Uma vez que a equipe começou a trabalhar neste ta³pico, percebemos que hámuito mais por trás disso", disse o professor Wang.

“Os fios de metal la­quido se formam aplicando uma pequena voltagem (aproximadamente 1 volt). No entanto, nossa equipe descobriu que uma corrente elanãtrica considera¡vel (até70 mA) poderia ser medida nos fios resultantes.

"Houve um salto criativo neste momento, pois a equipe percebeu que a indução eletromagnanãtica poderia ser usada para controlar os fios de metal la­quido sem contato. Essa foi a chave para finalmente resolver o desafio com sucesso, desenvolvendo assim uma nova estratanãgia para moldando fluidos sem contato."

Essa manipulação sem contato épossibilitada pelas propriedades fluidas e meta¡licas exclusivas do material. Como condutores macios e condutores de corrente, os fios apresentam resistência ma­nima a  manipulação via força de Lorentz sob controle do campo magnanãtico. Assim, os pesquisadores puderam manipular os fios de maneiras projetadas.

O coautor do professor Michael Dickey, da North Carolina State University, disse que essa resistência muito baixa ao movimento permitiu um controle extraordinariamente fino das formas resultantes.

"Normalmente, os jatos de la­quido se dividem em gota­culas. Por exemplo, os jatos de águaque saem de uma torneira ou mangueira comea§am como um cilindro, mas rapidamente se desfazem em gota­culas. agitando fitas no ar. Essa propriedade nos permitiu manipular o fluxo de metal la­quido em loops conta­nuos e outras formas", disse o professor Dickey.

"Rotação, levitação e aceleração sem contato de fios de metal la­quido fluindo", de Yahua He, Jianbo Tang, Kourosh Kalantar-zadeh, Michael D. Dickey e Xiaolin Wang, foi publicado em janeiro de 2022 na PNAS .