【摘 要】
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镓基液态金属因其在室温下同时具有金属和液体的特征,使之在柔性电路、微流体、热管理领域以及新材料合成和催化方面展现出无以伦比的优势,具有广阔的前景。作为一种新型材料,近年来,受到了国内外的广泛关注和研究。然而,新材料意味着新挑战,镓基液态金属不可避免受到一些技术壁垒的限制,其中如何降低熔点成为一种既基础而又极为重要的突破口。本文基于如何降低镓基液态金属的熔点以及粘度的研究主要开展了以下工作:对国内外
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镓基液态金属因其在室温下同时具有金属和液体的特征,使之在柔性电路、微流体、热管理领域以及新材料合成和催化方面展现出无以伦比的优势,具有广阔的前景。作为一种新型材料,近年来,受到了国内外的广泛关注和研究。然而,新材料意味着新挑战,镓基液态金属不可避免受到一些技术壁垒的限制,其中如何降低熔点成为一种既基础而又极为重要的突破口。本文基于如何降低镓基液态金属的熔点以及粘度的研究主要开展了以下工作:对国内外涉及到镓基液态金属成分和熔点的报道进行了核验。目前,人们对镓基液态金属的研究还不够深入,相关的基础研究较少,导致在对镓基液态金属熔点的报道上出现了非常大的差异。本文采用差式扫描量热仪对镓基液态金属的熔点进行了测试,一方面对镓基液态金属熔点的报道进行了核验,另一方面也弥补了镓基液态金属熔点报道匮乏的空白。探究了单一元素微添加对镓基液态金属熔点的影响。本文基于相图和混合热,找出了能和镓基液态金属（如Ga、In、Sn、Zn等）形成良好共晶且混合热非负的元素,如Al和Cd。按照合金化的思路将Al、Cd分别微量添加到共晶GaInSnZn中,将镓基液态金属的熔点降到了7℃以下。然后还探究了在共晶GaInSnZn中加入金属间化合物和具有非金属性质的元素对熔点的影响。探究了多元素微添加对镓基液态金属熔点的影响。本文在Al、Cd的基础上再引入Mg元素,发展出五至七元镓基液态金属体系,将熔点由7℃左右降到了6.07℃。然后再根据镓基液态金属加Al+X和Cd+Y的思路发展出第八种元素,如Si,将镓基液态金属的熔点降到了5.88℃。用毛细管法在不同温度下对镓基液态金属的粘度进行了测量,发现在同一温度下,镓基液态金属的粘度随组元的增加而升高。从纯镓到GaInSnZn粘度增幅大约为0.4 m Pa·s。
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