热学特性与应用：金属液态冷却及镓与二氧化硅混合物的稳定性分析

金属墨水的熔点在印刷电子材料的性能要求中是一个重要的参数。这是因为熔点高的墨水需要较高的印刷温度，对基底和设备带来挑战，并且会消耗更多能量。就这一点而言，室温液态金属熔点低，因而具有巨大优势。在成分相同时，质量比例不同可能会导致合金具有不同的性质，即使比例变化很小也可能会出现这样的状况。如果向某些合金中加入微量元素，合金的性质也会出现相应变化。所以，可根据具体需要，通过改变合金的化学配比或在其中添加其他微量元素来调整其熔点及其他性质。图3.7所示为Sn-Zn-Ga合金的熔点与合金中Ga的含量关系图［33］，可以看出合金的熔点随着Ga含量的增加而降低，而且合金的熔点温度与Ga含量近似呈线性关系。

图3.7　Sn-Zn-Ga合金的熔点与Ga含量的关系［33］(www.xing528.com)

液态金属的热导率［如镓，29.4 W/（m·℃）］远高于水［0.6 W/（m·℃）］，在许多高热流密度领域都可用作冷却介质，尤其是对高集成计算机芯片和光电子设备。作为一种理想的冷却介质，低熔点金属的工作温区很大，从室温至2 000℃以上的温区内都能保持液态，这也确保了液态金属墨水有相当宽的印刷温度范围。

此外，研究发现将二氧化硅纳米颗粒添加到纯镓中可以增强镓的过冷度。在Cao等人［34］的研究中，往5g液体镓中加入1.0 wt%直径为10 nm的二氧化硅颗粒后，在276～277 K温度下仍然可以保持液态，并持续约400 d。