Американські вчені подавали електричний струм різного напруження на потік розплаву індія і галію і навчилися формувати з нього нитку замість окремих крапель. Отримана нитка залишалася стабільною аж до розмірів в 64 сантиметри, при цьому товщина нитевидного потоку виявилася рівною 100 мікрометрам. Стаття, в якій детально вивчили поведінку металевого потоку при різних швидкостях і докладених напругах, опублікована в журналі.
Якщо відкрити кран з водою, то з тонкого струменя після деякої відстані будуть падати окремі краплі - це відбувається завдяки поверхневому натягненню, яке прагне зменшити площу поверхні (у нашому випадку у циліндричної фігури площа поверхні більше, ніж у декількох сферичних частинок). Це явище в потоці рідини (воно називається нестійкістю Релея - Плато) знайшло застосування в струменевих принтерах, промисловому розпиленні і системах подачі палива. Однак позбутися цієї нестабільності досі не вдалося - для цього потрібно або знизити поверхневе натягнення, або збільшити в'язкість рідини. Навіть у разі потоку дрібних скляних частинок, у яких поверхневе натягнення дорівнює нулю, вчені спостерігали кластеризацію на краплі за рахунок когезії.
У розплавлених металів майже завжди з сопла вилітають окремі краплі замість струменя - в таких рідинах занадто маленька швидкість потоку, висока в'язкість і поверхневе натягнення (понад 500 мікроньютон на метр). Але в деяких випадках можна отримати і струмінь: наприклад, якщо збільшити швидкість потоку до одного метра в секунду або стабілізувати поверхню струменя оксидом металу (тоді краплі будуть утворюватися не через мікросекунду, а через секунду після вильоту з сопла). Однак ці способи не дозволяють робити стійкий металевий струмінь, який цікавий у процесі отримання проводів для гнучкої електроніки.
Група фізиків і хіміків під керівництвом Майкла Діккі (Michael D. Dickey) знайшла спосіб для простого отримання стійкого металевого струменя зі сплаву галію та індію, яка не розривається на великій відстані. Під час експерименту вчені видавлювали розплавлений метал через скляну трубку в розчин гідроксиду натрію і прикладали напругу між платиновим електродом у розчині і металом.
Через напругу метал на поверхні окислявся, за рахунок чого ефективне поверхневе натягнення значно зменшується. Залежно від напруги і швидкості потоку з трубки метал виходив у різних формах: краплі, з'єднані краплі, нитка, древоподібна нитка, повітряна кулька і згусток крапель. При цьому перехід від крапель у нітрідний стан не залежав від швидкості потоку, а значить цей процес можна вважати переважно електрохімічним.
При напрузі в 0,7 вольта краплі зв'язуються між собою тонкими містками, проте періодично струмінь виходить зі стійкого стану і розриває місток на дрібні краплі. При збільшенні напруги до 0,8 вольту містки втовщуються, а краплі розмиваються - таким чином виходить циліндрична нитка розплавленого металу. При виході з сопла струмінь трохи розмивається, але через сантиметр від виходу з трубки переріз потоку стає стабільним - його діаметр дорівнює 100 мікрометрам. При великих напругах (від одного до двох вольт) шар оксиду збільшується і заважає вільному протіканню металу - за рахунок цього і отримуються інші форми від деревовидної нитки до згустку крапель.
Якщо порівняти стійкий стан металевого струменя з водою, то при такому ж діаметрі доведеться запускати водяний потік зі швидкістю в 33 сантиметри в секунду, а час життя циліндричного потоку в олії складе всього 0,07 секунди. Щоб встановити, яким чином оксид на поверхні впливає на стабілізацію нитки, дослідники поспостерігали за кількома частинками, які переміщалися разом з потоком на його поверхні. Це спростувало гіпотезу про утворення статичного поверхневого шару з оксидів металів. Середня швидкість частинок становила 8,8 міліметра на секунду.
Для підтвердження стійкості і відсутності жорсткості структури вчені пересували сопло по ємності - безперервність нитки порушена не була. При перетіканні металу по сходинках його підсумкова швидкість виявилася чотири міліметри на секунду, а максимальна експериментальна відстань нитки - 64 сантиметри (у дослідників не знайшлося прозорої судини з більшою глибиною), але на думку авторів це зовсім не межа.
При натягненні струменя між двома платівками він згинався, а його середина (найнижча точка) витончалася внаслідок гравітації. За додаткового механічного навантаження струмінь упруго повернувся в початкове положення - ймовірно, через еластичність поверхневого шару оксидів. Таким чином, поверхневий окислений шар металів стабілізує форму нитки і залишає її м'якою. Автори статті припускають в якості одного з механізмів, що забезпечують м'яку стабілізацію, синхронне осадження і розчинення окислених металів в гідроксиді натрію на його поверхні. У майбутньому для застосування рідких проводів в електроніці потрібно придумати, як їх інкапсулювати і перенести з рідкого середовища в інші.
Майкл Діккі вже не вперше вивчає цікаві гідромеханічні властивості евтектичного сплаву індія з галієм. Три роки тому група під його керівництвом розглянула особливий тип нестійкості, в ході якої крапля розтікається з утворенням двомірних фрактальних структур - такою системою теж можна керувати за допомогою електрохімічного впливу.