对墨水分别为GaIn24.5和Ga68.5In21.5Sn10的液态金属图案进行了能量散射X射线（energy dispersive X-ray，EDX）分析［6］，结果如图8.7a。从图中可以看出，对于墨水GaIn24.5，金属图案表面包含3种元素：Ga、In和O，质量分数分别为74.93%、24.41%和0.66%，Ga、In的百分比含量与墨水中两种元素的百分比含量非常接近，O成分主要是由于液态金属图案表面氧化物的存在。同样，对于墨水为Ga68.5In21.5Sn10的液态金属图案，表面存在Ga、In、Sn、O 4种元素，其质量分数分别为68.11%、21.86%、9.73%、0.30%。墨水为GaIn24.5的液态金属图案的X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS，Mg Kαx射线源）的分析结果显示在图8.7b中。光电子谱主峰对应的结合能为18.2 eV，对应的成分为纯Ga；而另外两个峰对应的结合能为20.8 eV和19.8 eV，分别是Ga2O3和Ga2O的特征线；此外，对应16.3 eV的峰是In 4d（In0）的特征线（图8.7c）。
图8.7 液态金属图案表面的化学成分分析［6］
a.墨水为GaIn24.5的能谱分析图；b.墨水为Ga68.5In21.5Sn10的能谱分析图；c.Ga 3d的XPS谱。
液态金属图案表面的SEM图像显示在图8.8中，从图中可以看出表面存在散乱的小颗粒，这主要是在基底上未融合的液态金属微液滴；表面的不平整是由于液态金属氧化物的存在降低了其流动性。使用光学轮廓仪（NT9100M）测量金属图案的表面形貌，显示于图8.9a中，测量的均方根粗糙度为1.27 μm，表面的沟槽可能是由于液滴的溅射所致。更细致的表面形貌显示于图8.9b中，测量工具为原子力显微镜（Veeco Dimension D3100 AFM），均方根粗糙度和平均粗糙度测量值分别是115 nm和90.2 nm。在纳米尺度上液态金属图案仍存在着表面起伏。
为了观察单个液态金属微液滴的形貌，笔者实验室进行了如下实验［6］：将液态金属GaIn24.5置于去离子水中，使用一台超声破碎仪对液态金属进行破碎，去离子水中由于分散了金属小颗粒而变得浑浊，用吸管取出水溶液滴在TEM铜网上后采用透射电子显微镜观察，TEM图像如图8.10所示。从图中可以看出，液态金属微液滴呈球形，原因在于GaIn24.5有较大的表面张力（0.624N·m-1）。
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图8.8 液态金属图案表面的SEM图片［6］
图8.9 液态金属图案的三维表面形貌图［6］
a.光学轮廓仪测量；b.原子力显微镜测量。
图8.10 GaIn24.5液滴的TEM图［6］
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