기계/재료

물리화학기술연구소, 갈륨 기반 액체금속의 변색 기전 발견

발행일 : 2018 / 12 / 03

최근 중국과학원 물리화학기술연구소 연구팀이 갈륨 기반 액체금속 표면이 우수한 전기전도성, 저점도, 양호한 유동성 및 생체적합성을 보유할 뿐만 아니라 일정한 조건에서 변형 및 운동기능을 나타냄을 발견하였다. 관련 논문은 “ACS Applied Materials & Interfaces”에 게재되었다.

연구에 의하면 갈륨 기반 액체금속의 변색은 액체금속 표면에 100nm 두께의 삼이산화갈륨(gallium sesquioxide) 메조포러스 박막이 형성되면서 기인하며 액체금속이 나타내는 색깔은 두 가지 상이한 광학 과정에서 유래한다. 갈륨 기반 액체금속을 흑연 기저에 올려놓고 전해질 용액의 알루미늄박막과 혼합할 경우 삼이산화갈륨 박막의 산란 그리고 박막-금속 계면에 형성된 마이크로나노 공동에 의해 액체금속 표면에서 은백색-금색-어두운색 순으로 변화가 일어난다. 전기장 조절조건에서 박막의 위아래 표면은 매끄러워지고 입사광선은 박막의 간섭을 받는다. 이로 인해 액체금속 표면에서 무지개와 유사한 색깔 분포가 형성된다.

갈륨 기반 액체금속은 열/전기 전도성이 우수하고 점도가 낮으며 유동성 및 생체적합성이 좋은 등 장점이 있다. 액체금속은 일정한 조건에서 변형 및 운동할 수 있는 능력을 보유한다. 2015년, 중국과학자가 세계 최초로 액체금속의 전계 조건에서의 자율운동 및 가변형 특성에 근거해 이론/기술적 차원에서 액체금속 연체로봇의 가능성을 논증하였다. 즉, 액체금속은 문어 등 두족강 동물과 유사한 유연성, 가변형, 가변색 등 특성을 지닌다.