1 前言
1.1论文（设计）研究背景
液态金属，即常温下呈液态的金属。在室温或接近室温的条件下保持液态的金属种类较少，如汞、镓、铷、铯、钫及其合金、碱金属合金等，其中铷、铯、钫为放射性金属，碱金属合金化学性质非常活泼，保存、使用时对环境要求极为严格，故日常生活中很难被应用。汞是最常见的液态金属，在制药、电子器件制造、温度计及光学仪器制造等方面有广泛的应用，但其蒸汽压低，室温下极易挥发，且挥发产生的汞蒸汽有剧毒，使用不当很容易对人体产生危害。而镓及其合金因其安全低毒、性质稳定的优点在这几类液态金属中脱颖而出，成为应用的热点[1]。
液态金属是正在日益兴起的一大类物理化学行为十分独特的新型功能材料，具有可塑性[2]、高导电性[3]、高导热性[4]等优点，同时也具有普遍的金属光泽；其在液体状态下受外力时，表现出良好的流动性以及表面张力[5]等特性。因其一系列优异的特性，液态金属已经逐渐被广泛应用于各类产业以及科学领域中。而液态金属的基础及应用研究也成为了一项热点，推动着能源、电子信息、先进制造、国防军事、柔性智能机器人、以及生物医疗健康等领域的进步。
1.2 国内外研究现状
目前制备液态金属的方法主要有直接融合法[6]、模型法[7]、微流聚焦法[8]和超声法[9]等。其中，直接融合法是将按比例称好的金属单质投入水浴容器中，在稀有气体保护下搅拌熔融至均匀；模型法是将含有凹型微结构的聚二甲基硅氧烷上涂覆液态金属，在HCl气氛中除去液态金属表面的氧化层，从而制备出液态金属微球。模型法较为简单，但制备出的液态金属微球尺寸至少100 mu;m；微流聚焦法是使用微流管设备，制备出分布均匀的液态金属微球，微球尺寸通过液体的剪切速率或液体间的表面张力控制，使用该方法制备的液态金属微球的尺寸比模型法制备的要小；超声法可以快速、大量制备出微米级到亚微米级的液态金属微球，是在超声波清洗机中放置液态金属与丙酮溶液，并通过控制超声波清洗机的功率、温度和时间来达到制备不同尺寸粒径的液态金属的目的。
液态金属物质科学属性丰富，其基础探索与应用研究中涌现了许多科学发现与技术突破。例如，Jing Liu等在先进芯片冷却领域，创立了液态金属芯片冷却方法[10]，颠覆了传统散热解决途径；在增材制造领域，提出了快速制造电子电路及功能器件的学术思想[11]、技术发明及液态金属材料基因组策略[12]；其团队利用液态金属的电化学效应，采用注射方式制造出呈宏观布朗运动形式的液态金属微型马达[13]，该一系列研究为研制智能马达等装置奠定了基础。而在生物医学领域，液态金属的应用也日趋广泛：在液态金属的功能化研究中，通过常温下超声分散液态金属并对其加以表面修饰来传递药物，如使用巯基化的（2-羟丙基）-b-环糊精和巯基化的透明质酸作为基质和活性靶向部分，能够更好地抑制肿瘤生长，且具有可靠的生物相容性[14]；在分子成像技术中，应用液态金属喷射阳极电子撞击X射线源，可将成像亮度增加2-3个数量级[15]，更好地适应临床需求；此外，液态金属在医疗设备的应用研究中也展现出了良好的前景，例如生物传感器、微流体泵、神经接头和可植入电极等[16]。
1.3 电化学工作站、Tafel图及循环伏安法
电化学工作站（Electrochemical workstation），即由计算机控制的电化学测试仪，是日常电化学研究和教学常用测量设备。该仪器以各类电分析化学测试为基本的分析手段，以测量电化学体系在特定条件下的不同响应为方法，观察电化学参数如电势、电流、电容及阻抗的变化，来研究和反映出所观测电化学体系的特性；通过将恒电位仪、恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪等有机结合，来完成对多种状态下被测对象参数的跟踪和分析[17]。
本文选用电化学工作站对合金电极进行Tafel图与循环伏安曲线测试，以此评价制得的液态金属电化学性能。
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