Galvani腐蚀电偶效应引发的液态金属Marangoni流动效应

液态金属与各种材料直接相互作用的复杂性远超人们的一般认识。在题为“Galvani腐蚀电偶诱发的液态金属Marangoni流动”的论文中［4］，Tan等报道了液态金属与另一类金属接触时所诱发的流动现象（图7.6），并揭示了导致表面流动的起因。通过测量液态金属的电势降落，引入电化学腐蚀理论，作者定量研究了Ga-Cu腐蚀电偶所诱发的液态金属Marangoni流动机理。

图7.6　腐蚀电偶及温度梯度诱发的液态金属Marangoni流［4］(www.xing528.com)

在探究上述现象起因的过程中，首先可以排除Rayleigh-Benard对流的影响，这是因为Rayleigh-Bénard对流产生的流动，会使得表面流动与实验所观察到的流动方向相反。研究进一步表明，同样可以排除单纯由温度导致的表面张力变化。原因在于，温度与表面张力成反比，这就使得冷端表面张力更高，所以也会使得表面流动与实验观测相反，而去除了铜的影响之后，实验观测表明，在单纯温差下，处于HCl溶液中的镓表面并不会产生Marangoni流动。

排除了诸多因素之后，Tan等［4］将主要原因归结到两种金属接触导致的腐蚀电偶电极电位的分布不均上。通过测量镓上的电极电位，发现电极电位的变化与液态金属溶液表面的Marangoni流动有着紧密的联系。基于所获取的镓在酸性溶液中的零电极电位，并将实验所测电极电位代入电毛细方程，可以求得表面张力梯度，将其与液态金属流动求得的理论值进行对比，发现两者差别并不大，从而证明此处的Marangoni流动确实是由腐蚀电偶的电极电位分布不均所致。此项工作拓展了人们对液态金属界面流动的认识。