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液态金属材料

来源:80分类目录 点击: 时间:2014-08-13
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液态金属材料

苹果和三星计划在下一代手机中采用新型材料,三星的Galaxy S3将采用陶瓷,而苹果的下一代智能手机则会采用液态金属。苹果在2010年8月份就购买了液态金属的独家使用权,虽然苹果在这种新型材料上花费很多精力,但是到现在只有iPhone的取卡针是采用的这种材料。

报道还称,新一代iPhone将在6月的WWDC大会上发布,这次苹果是否会采用新的材料很值得期待,未来的苹果手机会不会继续扮演时代弄潮儿的角色,我们拭目以待!

液态金属介绍

和简单的非金属液体有许多共同点,60年代以来对它研究较多。但至今人们对它的结构细节仍不清楚。熔融金属的X射线或中子散射可得其径向分布函数g(r)(见非晶态材料的结构模型),它在平均意义上描述熔体结构。当r<σ(σ为原子有效直径,图1),g(r)=0,说明原子似硬球,不能互相贯穿, r大于2~3nm时,原子完全无规排列,g(r)→1。原子周围最近邻的原子数叫配位数Z,

其中ρ0是熔体粒子数密度。绝大多数金属熔化时体积约增大5%,原子序数Z减小,金属键不变。少数“反常金属”(如Ga、Ge、Bi、Sb等)熔化时体积约收缩5%,Z增加,共价键部分地变为金属键。各种金属熔化后结构趋于相近,Z在9~12左右。熔体的Z和r1随温度上升而稍改变,但g(r)基本特点不变。

液态金属可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。自由电子受到“赝原子”(它由正离子和起屏蔽作用的自由电子云组成)的很弱的势作用。两个正离子间,除了直接的静电排斥势外,还有一种间接的通过自由电子气而相互作用的势,上述两种势的叠加称为原子-原子的有效势φ(r)。理论分析指出:φ(r)在长程内有振荡(图2)。人们已建立联系φ(r)和g(r)的积分方程,可以从 φ(r)求解g(r),或从 g(r)求期φ(r)。用“硬球模型”可很好地阐明液态金属的结构和某些热力学性质。倘若取φ(r)为“硬球势”,并配以合适的硬球直径,同样能得到与实验一致的g(r)。通过傅里叶变换由衍射强度求得的g(r)总有一定误差,人们至今不能肯定或否定熔体φ(r)振荡的存在。

金属熔化后比热容稍增加,其熔体自扩散系数是晶态的105倍,这些说明熔体原子作微振动,而振动中心在熔体内可流动。由熔体中子非弹性散射(见中子衍射)可得动力学信息:测定熔体(如熔融锡或铅)非弹性相干截面可研究粒子的集体运动。实验指出,在远低于临界点的温度范围内,熔体存在某种类似声子的元激发,熔体可作横波振动。

金属熔体剧冷到低于某个玻璃态转变温度Tg时可能变成金属玻璃。通常把粘滞系数超过 1013泊的过冷熔体叫做金属玻璃。金属难于过热到熔点以上。金属熔化至今没有完好的理论。

金属熔化后其电阴率、热导率、温差电势率等略有改变,但数量级与晶态的相同。熔化前后电阴率比ρ

液态金属材料

液态金属材料

约为2,热导率比λ

液态金属材料
液态金属材料

在1~2之间。熔融金属仍是良导电、导热体。在核反应工程中常用液态金属作载热体。绝大多数金属熔化时霍耳系数R近乎不变。熔体ρ与温度近似无关,可以用自由电子模型处理。金属磁化率ⅹ由离子xe和自由电子xe组成。金属熔化后离子抗磁性基本不变(“反常”金属除外),磁化率增量

,测量 Δx可研究金属熔化时电子状态的改变。不同金属熔化后其电、磁、光等性质趋于相近。

人们开始研究液态金属电子结构,特别对过渡元素、稀土元素及其合金熔体所知甚少。例如:在压力下加热熔体时可使它(如Fe、Ni、Ce等)变成液态半导体。某些二元合金(如Cs和Au)在一定浓度下自由电子不能导电。些都是液态金属物理中的前沿问题。

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