电化学方法：原理与应用

最后，我们讨论如何用电化学方法来移除液态GaIn24.5薄膜和电路。这种方法是基于笔者实验室发现的一个有趣现象［13］：在外加电压的作用下，被溶液覆盖的镓基液态金属薄膜会自动收缩。

与GaIn24.5薄膜和电路有关的电化学过程包括如下反应方程式［3］：

图5.6　用HCl溶液移除液态GaIn24.5电路［3］

a.PVC基底上原位生长的液态GaIn24.5电路；b.用一个注射器的针尖将一滴浓度为6 mol/L的HCl溶液滴到中间电路上；c.在HCl溶液滴到中间的电路Is后的液态GaIn24.5电路的照片；d.在HCl溶液滴到中间的电路10s后的液态GaIn24.5电路的照片，周边的电路也被腐蚀。

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这个方程式表明电化学过程能将氧化镓还原成镓。它意味着电化学过程能降低GaIn24.5薄膜与基底之间的润湿能力。因而人们可以用电化学过程移除（和收集）液态金属薄膜。实验中使用了一个额定电压为20 V的电压源来供电。

图5.7a为在光学显微镜下拍摄的被擦除前的液态GaIn24.5薄膜照片。该液态GaIn24.5薄膜是用所谓的直写方法在玻璃基底上直接写出的。在测试过程中，薄膜上覆盖了一层水以使电化学过程得以发生［4］。在GaIn24.5薄膜的中部施加了一个15 V电压（图5.7b）。两个电极之间的薄膜开始向阴极收缩（图5.7c）。经过6s以后，GaIn24.5薄膜被移除（图5.7d）。

图5.7　电化学方法移除液态GaIn24.5薄膜［4］

a.在玻璃基底上制备的弱吸附液态GaIn24.5薄膜；b.在薄膜上施加15V电压2s后的照片（两个
电极之间的薄膜向阴极收缩）；c.在薄膜上施加15 V电压4s后的照片；d.在薄膜上施加15 V电压6s后的照片（薄膜被完全移除）。

电化学方法的原理可简单叙述如下［3］：在通电以后，电化学反应还原了氧化镓，降低了镓基液态金属与基底之间的润湿能力；接着液态金属薄膜在自身强表面张力的作用下向阴极发生收缩；最终液态金属薄膜得以移除。