液態(tài)金屬鎵銦合金的特性
一,自然氧化
? ? EGaIn核能夠自發(fā)和氧氣等發(fā)生反應(yīng),根據(jù)外界環(huán)境的不同生成厚度大約0.7-3 nm的氧化層。氧化層可以通過酸或者堿去除,也可以通過電化學(xué)還原去除。
二,電導(dǎo)性和熱導(dǎo)性
? ? EGaIn的電導(dǎo)率大約為3*106 S*m-1,接近于傳統(tǒng)金屬如銀的電導(dǎo)率. 同時EGaIn由于其高的導(dǎo)熱能力(大約為水的十倍),從而可以被用于冷卻劑和熱界面材料。
三,形狀可變性
? ? EGaIn由于表面自然氧化層的存在能夠形成機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu),因此可以通過Lithography Enabled, Injection, Additive, Subtractive等方法做成各種形狀樣式,可以被應(yīng)用于可拉伸設(shè)備,傳感器,打印電路等。
四,可拉伸性
? ? 傳統(tǒng)的剛性金屬相對于液態(tài)金屬,在拉伸過程中由于應(yīng)力作用使得更加容易斷裂,而液態(tài)金屬則擁有良好的拉伸性,可以被用于柔性可拉伸器件,提高器件的耐久性和使用年限。
EGaIn的拉伸性。(a) 在預(yù)拉伸基板上繪制EGaIn線并釋放的實(shí)驗(yàn)裝置圖(左)及其釋放時候的形態(tài)演變(右)。(b) 由彈性體外殼和液態(tài)金屬EGaIn核心構(gòu)成的可拉伸纖維。(c) 液態(tài)金屬EGaIn微滴分散的彈性體在不同拉伸比例下的變化情況。(d) 在彈性基板上的Ag-EGaIn蛇形電極不同拉伸比例下的照片。
五,自愈性
? ? 傳統(tǒng)軟材料在反復(fù)拉伸變形后存在機(jī)械損壞,而液態(tài)金屬由于其良好的自愈能力,從而成為可修復(fù)器件的重要備選材料之一
EGaIn的自愈特性 (a) 填充了EGaIn的Reverlink polymer微流體通道的自愈導(dǎo)線斷開和重新連接的原理示意圖。(b) 液態(tài)金屬EGaIn導(dǎo)線在壓力下自愈的原理圖及照片。(c) 由EGaIn微膠囊組成的多層微電子器件的自愈原理圖,其中EGaIn膠囊破裂后會自動流向受損區(qū)域,使得電導(dǎo)率自動恢復(fù)。(d) EGaIn電路自愈合過程中不同階段的圖像。(e) Ag-EGaIn復(fù)合體破裂區(qū)域的顏色SEM成像,左側(cè)EGaIn含量為30 wt %,右側(cè)EGaIn含量為70 wt %。藍(lán)色代表EGaIn膠囊。(f)EGaIn-彈性體在電力作用下自愈的原理示意圖,這是由于電刺激促使受損區(qū)域周圍重新配置。
六,粘度和潤濕性
? ? 液態(tài)金屬EGaIn表面氧化層的存在很大程度上影響了其粘附和潤濕特性。調(diào)控EGaIn的潤濕性可以被應(yīng)用于不同的場合,例如,在可重構(gòu)器件中,應(yīng)盡量減小EGaIn的粘附來避免對器件性能的影響。然而,在柔性電子器件中,則需要增加EGaIn的粘附來實(shí)現(xiàn)器件的穩(wěn)定性。通過對基底的選擇性潤濕,還可以用來制備各種各樣的樣式,實(shí)現(xiàn)器件結(jié)構(gòu)多樣化。
七,生物兼容性
? ? 傳統(tǒng)的生物材料如剛性金屬,聚合物,陶瓷,在面對一些復(fù)雜的醫(yī)用場景時可能不能很好的工作,而且它們實(shí)際應(yīng)用時往往還需要考慮人體的免疫排斥反應(yīng)。相對于傳統(tǒng)的含有毒性的液態(tài)金屬汞,EGaIn作為一種無毒,具有生物兼容性的新一代智能生物材料,被廣泛應(yīng)用于藥物傳遞,腫瘤治療,生物成像等領(lǐng)域。
八,可循環(huán)性
? ? 當(dāng)液態(tài)金屬復(fù)合物器件溶解時,由于液態(tài)金屬可以流動從而更容易恢復(fù),實(shí)現(xiàn)器件的可循環(huán)?;谝簯B(tài)金屬EGaIn的器件具有可循環(huán)和可降解的特性,并且在實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的同時,還能夠降低成本。