室温凝固下的液态金属力学性能变化  

作　　者：王新鹏 卢雪妮 常皓 胡靓 樊瑜波 

机构地区：[1]康复大学康复科学与工程学院,青岛266071 [2]北京航空航天大学生物与医学工程学院,北京100191 [3]北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100191 [4]中国科学院理化研究所,北京100190

出　　处：《医用生物力学》2024年第S01期596-596,共1页Journal of Medical Biomechanics

基　　金：康复大学人才引进基金项目,KWXZ2023026;西北工业大学凝固技术国家重点实验室基金项目,SKLSP202111

摘　　要：目的液态金属镓具有优异的导电性、流动性、流变性和生物相容性,在柔性电子、热管理、生物医学工程和软机器人等领域得到了广泛的研究。然而,镓的过冷大,对与相变相关的应用提出了很大的限制,例如凝固所需的极低温度、杂质和成核剂带来的副作用。为了降低液态金属镓的过冷度拓展其室温应用,本研究探究了加入成核剂对镓基液态金属过冷度的影响,分析了室温凝固后的力学性能变化。方法采用不同成核剂对液态镓进行凝固并观察凝固过程探究机制,对其力学性能进行对比。结果与铜、铁、镍等其他剂材料相比,以固体镓为成核剂的液态镓在室温下的凝固过程快速而便捷;可以有效地将过冷度从66.3℃左右降低到14.8℃;对于400μm的液态金属镓丝来说,接触成核后凝固速度可达200 mm3·min-1。可能的机制是通过增加成核位置来降低能量势垒,使其在室温下快速凝固,过程伴有散热。进而对比了降温凝固和室温加入成核剂后的固化镓的微观力学性能,发现在室温加入成核剂的凝固方式使其机械强度略有下降。结论加入成核剂镓能够有效降低过冷度促使液态金属镓室温凝固,凝固后的力学机械强度略有下降,这将有助于了解镓的相变过程,并为其力学性能的应用提供指导。

关 键 词：液态金属 微观力学性能 凝固过程 凝固速度 快速凝固 机械强度 生物医学工程 过冷度 

分 类 号：TG139.8[一般工业技术—材料科学与工程]