Жидкие металлы — это элементарные или легированные материалы, состоящие в основном из металлов после перехода и группы цинка (за исключением самого цинка). Меркурий (Hg) и галлий (Ga) являются двумя наиболее признанными элементарными жидкими металлами. Hg имеет низкую температуру плавления -38,8 C, но его потенциальные опасности исключают его для многих применений. Ga имеет температуру плавления 29,8 C и считается низкой токсичностью, что делает его пригодным для многих применений.
Есть несколько других причин для выбора этого предела:
1) многие промышленные процессы работают ниже этого ограничение, а именно, обработка расплава полимера, открывая, таким образом, возможность новых процессов для нанокомпозитов,
2) обычное лабораторное оборудование, такое как печи и нагревательные плиты, работают в этом диапазоне,
3) жидкие металлы могут совместно обрабатываться с другими жидкостями, такими как вода или органика, которые обычно обрабатываются при повышенных температурах
Легирование жидких металлов другими элементами обеспечивает дополнительную глубину области жидких металлов, создавая материалы с перестраиваемыми свойствами. Хотя металлургия твердых частиц является зрелой областью во многих аспектах, изучение металлов с низкой температурой плавления все еще недостаточно изучено, особенно когда речь идет о наноразмерных доменах твердых частиц в жидких сплавах. Это предоставляет исследователям нанотехнологий новые потенциальные подходы к синтезу наноматериалов и исследованиям фундаментальной физики и химии в малых масштабах. По сути, жидкие металлы являются реакционными средами с большим потенциалом для синтеза и манипулирования различными наноматериалами в объеме или на поверхностях жидких металлов. Это изменение приводит к" слоистости "поверхности во многих жидких металлах. Эти слои имеют толщину несколько атомов. Хотя эти слои все еще похожи на жидкости, они имеют повышенный атомный порядок (относительно объемной жидкости) в жидких металлах, таких как Ga и Sn. Особый интерес для областей нанотехнологий представляют потенциальные применения жидких металлов в качестве наноматериалов. Эти приложения включают доставку лекарств, катализ, композиты, динамические поверхности и структуры, припои, проводящие чернила и плазмонные структуры.
«Подобно живым клеткам, мягкие частицы могут деформироваться, проходя сквозь перетяжки, изменяя форму или перетекая во влажное состояние или прилегая к поверхностям. В то время как жесткие металлические наночастицы могут приводить к механическому трению и повреждению мягких субстратов, частицы жидкого металла не будут. также быть многофазным и побуждать двигаться, менять свойства или менять форму ».Хотя оптимальные механизмы управления такими динамическими частицами остаются недостаточно изученными, в целом, частицы жидкого металла обладают многими уникальными физическими свойствами по сравнению с частицами твердого металла, которые открывают возможности для новых путей исследования.
«Жидкие металлы, которые легко превращаются в наночастицы, обладают свойствами, которые можно настраивать на основе добавления других материалов в объем или на поверхность жидкого металла», - заключают авторы обзора. «Сочетание свойств жидкости и металла, а также реакционной способности, технологичности, чувствительности к полям и перестраиваемых свойств позволяет предположить, что область жидких металлов созрела для нанотехнологий».
