Adv. Funct. Mater. | 微量合金成分对液态金属电毛细和电化学行为的影响

以下文章来源于液态金属FM ，作者Chen Yi

探索和控制液态金属的表面张力驱动现象可以扩展其在微流体、电子、催化和材料合成领域的应用。外部条件对液态金属表面张力的影响已有广泛的研究，然而液态合金中微量成分的影响仍未有系统的探究。近日，新南威尔士大学Jianbo Tang, Kourosh Kalantar-Zadeh和Guangzhao Mao等团队探究了液态合金中溶质金属，如锡、铋和锌的存在对液态镓电毛细和电化学行为的影响。合金液滴在不同电压和碱性溶液条件下会产生非支化液滴、不稳定分形和稳定分形三种模式。研究表明，含不同溶质的液态合金在三种分形模式转变中表现出明显的电压阈值差别。探究人员通过表面张力测量、循环伏安法和表面成分表征，证明了微量合金组分能够显著改变液态合金的表面张力、电化学氧化活性和表面元素分布，进而影响液滴的变形和不稳定性动力学。相关成果以“Impact of Minor Alloy Components on the Electrocapillarity and Electrochemistry of Liquid Metal Fractals”为题发表在《Advanced Functional Materials》期刊上。

图1 a）四种基于镓的液态金属（镓、铋镓、锡镓和锌镓），b）液态金属分形实验示意图，以及c）在表面氧化和氧化物溶解同时发生的条件下，表面张力引起的液态金属变形示意图。d-g）不同成分液态金属液滴在外部直流电压作用下随时间的变形。液滴的变形被分为三种不同的模式，即非分支液滴模式（Mode 1，粉色轮廓），不稳定分形模式（Mode 2，蓝色轮廓）和稳定分形模式（Mode 3，绿色轮廓）。

图2 不同电压和NaOH浓度c下，Ga、SnGa、BiGa和ZnGa的液态金属分形形态图，不同成分液态金属具有明显的模式转化电压阈值差异。

图3 a）表面张力测量装置示意图。b）不同液态金属的表面电位ε随施加电压U变化的曲线。c）不同液态金属的表面张力γ随ε变化的演变。d）在U = 0 V时，不同液态金属的ε和γ的比较。

图4 a–c）不同液态金属在不同电压下的循环伏安曲线，展现出在高电压下形成的氧化层的稳定性。d–g）不同液态金属三种模式下的电流-时间曲线。

图5 对固化的分形结构的表面形貌和成分分析。不同液态金属分形结构的SEM表征，EDS分析和XPS谱图。

图6 凝固分形（盐酸洗涤去除表面氧化物）中微量金属的分布情况。a–c）三个ZnGa分形样品的SEM表征。e–g）BiGa分形的SEM表征。h）分离的表面Bi图案的EDS线扫描。i–k）SnGa分形的SEM表征。l）分离的表面Sn结构的EDS线扫描。

文章信息：

Yu R, Han J, Chi Y, et al. Impact of Minor Alloy Components on the Electrocapillarity and Electrochemistry of Liquid Metal Fractals[J]. Advanced Functional Materials, 2023: 2301348.

https://doi.org/10.1002/adfm.202301348

转自：“NANO学术”微信公众号

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