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含铝液态金属的界面触发产氢机制优化

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:为仔细研究液态金属界面的行为[11],可将含铝液态金属液滴放置于倾斜的培养皿中,并注入NaOH溶液,从而将液态金属液滴固定下来。该含铝液态金属的界面产氢行为,揭示了铝被液态金属腐蚀以及均匀分散的特点,同时也部分解释了液态金属马达的运动机理,为后续的研究奠定了基础。图11.10含铝液态金属液滴与基底接触界面的产氢现象[11]

含铝液态金属的界面触发产氢机制优化

含铝液态金属能在碱性溶液中自发运动,这与液态金属界面的行为是分不开的。为仔细研究液态金属界面的行为[11],可将含铝液态金属液滴放置于倾斜的培养皿中,并注入NaOH溶液,从而将液态金属液滴固定下来。液滴与周围溶液与容器壁接触部分可以分为三个区域:液滴与基底接触界面、液滴与溶液接触界面以及液滴与侧面接触界面,如图11.9所示。实验发现,液态金属液滴与溶液接触的部分基本不产氢,只是偶尔有活跃的铝团在界面上振荡旋转跑过。液态金属液滴与培养皿基底和侧面接触的界面产氢现象比较类似,表现出异常丰富的现象。

图11.9 含铝液态金属液滴在NaOH溶液中的不同界面产氢过程[11](www.xing528.com)

不同界面的产氢行为可作如下归纳和解释[11]:首先,铝被镓铟合金腐蚀后以小颗粒形式均匀分布在液态金属内部,同时有一部分铝颗粒会在液态金属表面聚集。这部分聚集的小颗粒有时候也会重新分散开来,在液态金属表面移动,同时与溶液反应产生大量氢气。在液态金属与溶液接触的界面,由于界面张力的作用,界面非常光滑,所以分散在内部的小颗粒不会与溶液发生反应,只有聚集的铝团会在表面自由移动。而液态金属与器壁接触面由于壁面粗糙度较大,因此分散在内部的小颗粒与壁面接触后会与溶液反应。壁面的粗糙度相对来说比较均匀,因此可以看到界面上会有一层均匀的氢气泡不断长大,直至融合成更大的气泡,如图11.10所示。此外,聚集的小铝团也会在界面内无规则移动,留下溶液带,或者停留在边界处,向内或者向外喷射大量氢气。该含铝液态金属的界面产氢行为,揭示了铝被液态金属腐蚀以及均匀分散的特点,同时也部分解释了液态金属马达的运动机理,为后续的研究奠定了基础。

图11.10 含铝液态金属液滴与基底接触界面的产氢现象[11]

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