液态金属纳米流体的制备方法

液态金属电子墨水的电学性能可以通过添加其他金属或非金属纳米材料（纳米粒子、纳米纤维、纳米管和纳米线）来改变，这种材料也可被称之为纳米液态金属流体［26］。这些纳米材料一般包括金、银、铜、铝、铁、镍等金属材料，以及氧化铜、氧化钛、氧化硅以及碳纳米管等非金属材料［27-29］。将纳米材料混合到水中轻而易举［30］，而对液态金属来说，由于其具有较高的表面张力，纳米液态金属流体的制备方法与普通纳米水溶液的制备方法有所区别。通过机械混合、磁力搅拌或超声波搅拌等方法，纳米干粉可分散到液态金属流体中。如图3.5a所示，经过长时间搅拌，碳纳米粉溶解到液态金属中［31］。由于表面张力大以及润湿性差等因素，溶解到液态金属里的纳米材料经过一段时间后会析出表面。因此，如何提高液态金属液中纳米材料的稳定性，对于制备液态金属纳米流体具有重要意义。为了提高纳米颗粒分散进液态金属流体的稳定性，一种方法是在金属纳米粒子表面先修饰一层二氧化硅等润湿性好的材料［27］（图3.5b）。

图3.5　液态金属纳米流体制备方法［2］

a.通过机械搅拌方法制备的液态金属纳米流体［31］；b.表面修饰二氧化硅的液态金属纳米流体制备方法示意。(www.xing528.com)

笔者实验室的Tang等发现，液态金属液滴可在溶液环境中借助电场或化学物质的激励作用将周围颗粒吞入体内，如同细胞生物学界的胞吞效应，效率极高［32］，这一工作也因此开辟了一条构筑高性能纳米金属流体材料的快捷途径。颗粒进入液态金属内部的先决条件是必须克服同时存在于固/液两种金属相界面上的氧化膜阻碍。对此，Tang等提出了三类激励机制以实现液态金属胞吞作用［32］，即：电阴极极化、辅助金属物极化以及化学物质触发。图3.6分别揭示出在酸性、碱性和中性溶液环境中实现液态金属胞吞作用的规律。

图3.6　液态金属胞吞作用在不同溶液环境中实现的方法和规律［32］

a.酸性溶液；b.中性溶液；c.碱性溶液。