在人們的印象中,金屬的熔點很高,大多為固體,金屬能夠制成各種堅固的零部件。但實際上,并非所有的金屬都是固態,也有液態金屬的存在。比如,汞就是一種在常溫下呈液態的金屬,又稱為水銀,常用于溫度計和血壓計中。近年來,科學家對液態金屬的研究主要集中在鎵和鎵基合金上。

鎵被發現的歷史并不長,距今僅有一百多年時間。早在1871年,俄國化學家門捷列夫就在元素周期律中預測了鎵元素的存在。而后在1875年,布瓦博得朗發現了鎵元素,并成功提取、提純了這種新的金屬。現如今,工業上對鎵的生產和提純技術已經非常成熟,鎵的純度可達到99.9999%。

鎵金屬熔點較低,只有29.78℃,但其沸點卻非常高,能夠達到2403℃。鎵金屬在不同形態下呈現不同的顏色,固態時呈青灰色,液態時呈銀白色。鎵具有非常好的延展性,柔軟度很高。當它與某些金屬混合后,在不同的配比之下會產生千變萬化的物理化學性質。

鎵基液態金屬不僅可以變形,而且還能變色。鎵基合金多以銀白色的金屬光澤展現在世人面前,科學家們通過研究發現,當把液態金屬置于石墨基底上,并與電解質溶液中的鋁箔進行混合時,由于三氧化二鎵薄膜的散射和薄膜—金屬界面上的微納米空腔共同作用,液態金屬表面會呈現出銀白色到金色最后到黑色的奇妙變化。另外,有研究發現,在電場的調節下,鎵基液態金屬的表面可以呈現出類彩虹色,這是由于入射光發生了薄膜干涉。

鎵基室溫液態金屬具獨特的表面性質及理化特性,可以通過電場、磁場以及濃度梯度場等多種能量場或者表面改性等方式,實現變形、移動、分離以及融合等多種形態學變化,在微流體、生物醫學以及機器人等領域展示出巨大的應用前景。

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隨意變形的鎵基液態金屬

圖文簡介

鎵基液態金屬不僅可以隨意變形,而且還能變色。在電場的調節下,鎵基液態金屬的表面可以呈現出類彩虹色,這是由于入射光發生了薄膜干涉。