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用溶液沸腾诱发的液态金属分散现象

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:液态金属由于自身很高的表面张力,不易被分散成为更小的液滴。例如液态金属小液滴,在NaOH碱溶液中很容易发生团聚,形成大的液滴,不利于液态金属液滴的应用。同时,在现有技术中通常通过添加表面活性剂来防止液态金属液滴团聚,这会引入多余的物质。实验结果如图6.21两个画面所示,分别表示液态金属在pH=6的PBS中沸腾前后的情况[15]。图6.21PBS溶液沸腾制造金属液滴[15]

用溶液沸腾诱发的液态金属分散现象

液态金属由于自身很高的表面张力,不易被分散成为更小的液滴。例如液态金属小液滴,在NaOH碱溶液中很容易发生团聚,形成大的液滴,不利于液态金属液滴的应用。同时,在现有技术中通常通过添加表面活性剂来防止液态金属液滴团聚,这会引入多余的物质。为此,笔者实验室尝试了一种简单有效且成本很低的液态金属分散方法:溶液沸腾法[15],解决了液态金属不易分散和团聚的问题,并且可以通过调整液态金属的组成及加热功率,实现对分散颗粒的大小和生成速率的调控

这一方法的基本原理为:在pH值合适的溶液中,通过溶液沸腾过程产生的高能量的气泡撞击液态金属,使液态金属不断分散成小液滴;同时,溶液与液态金属反应会使其表面产生很薄的氧化层,有效隔离液态金属小液滴,从而防止了团聚的发生。

以下给出两组典型实验结果。

离子水环境情形 取100 mL去离子水放置在150mL烧杯中,再将1.2g液态金属(GaIn10)滴入;将烧杯放置在恒温加热器上,加热器设定温度250℃,加热到沸点后继续加热,即可分散液态金属。图6.20两个画面分别显示液态金属在去离子水中沸腾前后的情况[15]。从中可以看出,液态金属由初始的整滴,最终变成了许多棒状金属液滴,粒径分析结果为平均短轴长0.33 mm。

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图6.20 去离子水沸腾制造金属液滴[15]

磷酸盐缓冲液(PBS)环境 取100 mL pH=6的PBS加入到150 mL的烧杯中,再将1.13 g液态金属(GaIn1

0)滴入;将烧杯放置在恒温加热器上,加热器设定温度250℃,加热到沸点后继续加热,即可分散液态金属。实验结果如图6.21两个画面所示,分别表示液态金属在pH=6的PBS中沸腾前后的情况[15]。由图可知,液态金属由初始的整滴,最终变成了许多球状金属液滴,粒径分析结果为平均直径0.17 mm。

图6.21 PBS溶液沸腾制造金属液滴[15]

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