液态金属熔镓铟，在各个领域中有什么不同表现？
引言
共熔镓铟是一种室温下液态金属，可以作为高导电性、可重构性柔性器件的有前途导体。
但镓易被氧化，需要使用高酸性或高碱性电解液除去氧化物，以观察高表面张力。
理解液态金属在电场中的动力学对于流体动力学和电化学领域是基本问题，对于希望开发液态金属器件的人来说也非常重要。
一、电压氧化液态金属的表面张力
当在电解液中施加正电压氧化液态金属时，表面张力会大幅下降。理解电场中氧化液态金属的动力学对于流体动力学和电化学领域来说是基本问题，同时对于希望开发液态金属器件的人来说也很重要。
液态金属可作为柔性可调谐电子器件的有前途的导体，因为它们具有高导电性和可重构性，并且也是建模高温液态金属行为的理想选择。通过一系列不同几何形状的实验，量化氧化共熔镓铟的行为。
液态金属EGaIn的界面张力调节方法，这对于创建液态金属器件非常重要。在1M NaOH浴中EGaIn的表面张力随电压的变化规律。观察到在正向扫描中表面张力表现出三种不同的行为，而在逆向扫描中表面张力表现出两种行为。通过开发自由能模型，能够区分直接负责表面张力变化的机制。
二、EGaIn在斜坡上的流动力学
EGaIn在通过电化学氧化控制的NaOH溶液中，当界面张力降至接近零时会出现细指不稳定现象。通过将EGaIn涂在铜板上以设定初始细指宽度。
细指宽度随电流密度逐渐变小有两个转变点：
(1)当全部细指变得不稳定时，细指宽度进一步变窄的最小电流密度；(2)在达到稳定状态之前，细指可以经历单个末端分裂的最小宽度。这表明细指不稳定是由Marangoni效应所致。
在固定角度下，随着电压的变化，观察到三个转变点：(1)从牛顿流体到粘弹性行为；(2)从边缘稳定的液滴到由于普拉托-雷利不稳定而断裂；(3)从光滑的泪滴到具有皱纹不稳定性的泪滴。
三、熔镓铟在氢氧化钠里，表面分子的变化
EGaIn的γ值与电解质溶液中NaOH的浓度有关。随着NaOH浓度的升高，γ值单调增加，直到浓度大于1 M，此后γ值不再单调随浓度增加，这与EGaIn表面分子组成的变化是一致的。
当EGaIn的形态从稳定的圆形指状物变为不稳定的分形形态时，临界电流随NaOH浓度的增加而逐渐增加，这意味着Marangoni应力取决于电解质浴液的浓度。
为了减少氧化物转变的不确定性，需要进行更多浓度的NaOH实验，并在相同浓度下进行电化学实验，以确定表面氧化物的浓度作为摩尔浓度的函数。
设置为恒定电位而不是恒定电流的情况下，或许能更好地理解从稳定液滴到不稳定液滴和最终形成分形形态的转变。液滴转变为不稳定时的电压好像取决于液滴的形态，而之前的转变发生在特定的电压下。
四、熔镓铟界面动力学中的五种不同
这些行为可以通过将吉布斯吸附等温线的概念应用于EGaIn界面动力学中确定，并用正向和反向扫描拟合函数的参数进行验证。拟合结果表明，当ΔV从开路电位升高到更正电位时，EGaIn界面被涂覆上镓氧化物，然后，在一个突破钝化电位之后，氧化物会分解成镓氢氧化物，它比镓氧化物表面活性要高得多。
当ΔV >0.8V 时，EGaIn发生的指状不稳定性，并发现这种不稳定性很可能是由于界面上的马朗格尼应力所致。控制电流的恒定，以使氧化速率保持不变，而不是控制ΔV。
EGaIn的三种不同扩展行为：圆形液滴状的扩展，单个分裂的尖端，以及重复的尖端分裂，呈分形形态。当J大于≈0.7mA/mm2 时，分形形态会发生，6.2mm或更宽的指状会发生单个分裂事件，这是由于生长较慢的较宽指状不稳定转变为生长较快的较窄指状之后所导致的。
驱动马朗格尼流的γ差值约为10^-3 mN/m，由其慢速表面速度约为0.4mm/s决定。EGaIn的分形形态观察到在低浓度NaOH的较低电流下发生，在更高的浓度下则在更高的电流下发生。
五、结论
氧化共熔镓铟现象并不仅受马朗戈尼不稳定性的控制。镓氢氧化物在界面上的吸附可能起到一种软壳的作用，同时，镓酸盐的产生也会导致指状物之间的静电排斥，从而防止它们合并。
液态镓合金在电场中的流动也是非常有趣的，但由于高度腐蚀性溶液和液态镓氧化物、镓氢氧化物的光学透明度等问题，直接测量液态镓氧化物和镓氢氧化物还未被实现。
在电压高于0.8 V时，液态金属的不稳定性会使其无法达到平衡状态，在这种情况下，界面张力也没有很好的定义。可以采用其他方法来测量最低界面张力值以更好地了解液态金属流体力学。液态金属流体力学领域仍然是一个新颖的领域，期待能够有更多的发现。
