物理优化方法：细节让差异更大

还有一些物理手段也有助于配制低熔点的液态金属。在液态金属冷却过程中通常会出现过冷现象，即实际结晶温度低于熔点。具体操作时，我们可以通过改变冷却速度或减小液滴尺寸来增大一些液态金属的过冷度，结晶过程中的成核理论在文献论述中［27-30］。

金属熔体的加热冷却速度和高温保持时间均会影响金属的电导率、黏度及过冷度［31-36］。图3.3给出了液态金属Ga、GaIn21.4、Ga62 In25 Sn13、GaIn30、GaSn12.4、GaIn20.5 Sn13.5和GaZn16 In12的过冷度与加热冷却速度之间的关系曲线。从图中可以看出，这些金属的成核过冷度随加热冷却速度的增大而增大，在速度为5～20 K/min时，关系曲线几乎是呈线性的。所以，根据液态金属加热冷却速度对成核过冷度的影响，我们可以改变金属的实际结晶温度。

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图3.3　几种室温液态金属的成核过冷度和加热冷却速度的关系曲线［4］

需要指出的是，离子注入法是另一种用于材料表面改性的有效物理方法，其原理如图3.4所示。掺杂离子在离子源中产生，可以是液态金属离子［37］，产生的离子注入靶材中并改变其物理、化学性质。当前，离子注入法已经是较为成熟的理论和技术方法［38］，在材料科学研究和半导体器件制备中也有了一些应用［39-42］。根据冶金学原理，共晶合金的熔点低于每种组分的熔点，因此液态金属可以通过离子注入法来改变熔点。