本發明專利技術公開了一種低表面粘附性的液態金屬，所述液態金屬由最外層水膜、中間氧化層和內部液態合金組成，其中最外層水膜厚度為1?12μm。本發明專利技術通過對液態金屬表面進行附著一層一定厚度的水膜，同時選擇合適的液態金屬配方，制備出了一種在玻璃上低表面粘附性的液態金屬，還提供了一種應用該液態金屬制備溫度計的工藝。使用該液態金屬制成的溫度計不僅流動性極佳、能夠有效指示溫度，而且環保,無毒無害、成本低廉，可有效取代水銀溫度計。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種鎵基液態金屬，具體涉及一種表面粘附性極低的鎵基液態金屬及其在溫度計中的應用。
技術介紹
在人體疾病診斷過程中，水銀溫度計因其價格低廉、使用便利、結果準確得到了最為廣泛的應用。水銀溫度計的使用歷史悠久，其制備工藝技術成熟，測量的結果準確、穩定，能夠廣泛應用于醫院和家庭。水銀溫度計的主要缺陷來自于其主要的溫度指示材料——汞，汞對人體有劇毒和危害，屬于?；?，由于汞的蒸汽壓非常低，一旦水銀溫度計破碎，會立即形成汞蒸氣若劃傷人體或者人體吸入汞，則會造成不可逆的損傷。目前，許多新的溫度計產品已經逐漸推廣使用，如電子溫度計。然而電子溫度計并未能在醫院和家庭中廣泛被接收，一方面，電子溫度計雖然沒有毒性，但是電子溫度計的原理是通過測量半導體材料在不同溫度下的電阻來確定溫度值，半導體材料在36-42℃范圍內的電阻改變小，在此范圍內讀出的溫度值難以精確認定；另一方面，電子溫度計需要定期更換電池，而且存在失效的風險。除此之外，還有紅外線溫度計等產品，與電子溫度計一樣，這些新產品雖然安全性更高，但是成本較高、售價不菲，難以大量普及。如果能夠采用一種新的安全的材料對水銀溫度計中的有毒汞進行替代，則可解決現在的問題。鎵基液態合金為典型的低熔點合金，在室溫狀態下能夠保持液態，在醫療器械領域中的水銀替代、尖端制冷領域的關鍵制冷介質等方面具有廣泛的而應用。利用鎵基液態金屬替代水銀作為感溫液制備溫度計具有數據精準、響應速度快、價格低廉和環保等優勢。然而，液態金屬直接應用于溫度計的制造時存在一個非常大的問題：當鎵基液態金屬在制備溫度計的過程中，其表面易于形成各類不均勻的氧化物導致液態金屬表面粘附性增強，使液態金屬在制備和使用過程中易鋪展于溫度計表面、難以按照需求重新配置形狀、幾乎阻止了液態金屬在溫度計內的自由流動。
技術實現思路
本專利技術通過對液態合金表面進行附著一層一定厚度的水膜，同時選擇合適的液態金屬配方，制備出了一種低表面粘附性的液態金屬，還提供了一種應用該液態金屬制備溫度計的工藝。使用該液態金屬制成的溫度計不僅流動性極佳、能夠有效指示溫度，而且無毒無害、成本低廉，可有效取代水銀溫度計。本專利技術中的效果通過以下方案進行實現：本專利技術中提供的低表面粘附性的液態金屬由最外層水膜、中間氧化層和內部液態合金組成，其中最外層水膜厚度為1-12μm。進一步優選，外層水膜厚度為1-3μm。應用于本專利技術中的內部液態合金為鎵基液態金屬，優選其組成及質量百分含量為：鎵59-68%、銦19-25%、錫10-14%、鉍0.5-3%；或者：鎵59-68%、銦19-25%、錫10-14%、鉍0.5-3%、銻0.1-0.5%。本專利技術中還提供一種制備上述低表面粘附性液態金屬的方法，包括如下步驟：步驟一，將去離子水注入干凈的玻璃容器中；步驟二，再將液態合金加入至玻璃容器中，液態合金與去離子水的質量比為（120-160）:1，水膜在液態合金液柱和玻璃容器壁之間形成；步驟三，將步驟二中得到的表面初步形成水膜的液態合金進行加熱，加熱溫度為75-90℃，封閉玻璃容器保溫1-2小時，待表面水膜和液態合金本體表面之間形成氧化物膜層，即得所需液態金屬。該步驟中，加熱溫度優選為80-82℃。通過本專利技術提供的制備方法制備得到的低表面粘附性的液態金屬可以取代水銀溫度計中的水銀作為溫度指示材料。鎵基液態金屬無毒無害，流動性佳，然而直接應用于溫度計制造過程中，則會出現該液態金屬容易掛壁、流動不暢的現象。究其原因，是來自于鎵基液態金屬本身的特性，鎵基液態金屬表面能高，在固體表面易鋪展，尤其是玻璃表面，接觸角極小。為了使液態金屬能夠像汞一樣，擁有良好的流動性的同時降低其表面能，使其與玻璃接觸時的接觸角提升，本專利技術中采用了在液態金屬表面包覆一層水膜的工藝。液態金屬與水直接接觸時，水會自主包覆在液態金屬表面，本專利技術中首先通過控制液態金屬與去離子水的質量比和攪動方式，使液態金屬的表面初步附上一層均勻的水膜，然后，對初步附上水膜的液態金屬進行加熱保溫，使液態金屬中的鎵與水產生氧化反應，在液態金屬本體與表面水膜之間形成一層均勻氧化鎵層。該氧化鎵層性質穩定、表面能低，與玻璃表面完全不浸潤，而且該氧化鎵層緊密包覆于液態金屬本體表面，可有效防止在溫度計的制備過程或者后續成型的溫度計的使用過程中液態金屬本體粘附于溫度計內壁的情況發生。本專利技術的專利技術人在實踐中發現，本專利技術中的鎵基液態金屬在玻璃表面的接觸角一般為12-20°，利用本專利技術中的方法制備的低表面粘附性的液態金屬在玻璃表面的接觸角可增至130-132°，與汞在玻璃表面的接觸角非常接近。應用本專利技術中的低表面粘附性的液態金屬制備溫度計的方法如下：步驟一，取長度為15cm、一端開口另一端為0.12ml空腔的玻璃管作為溫度計主體，洗凈、干燥，并使用紫外線燈照射10-15分鐘；步驟二，將玻璃管和裝有液態金屬的密閉容器置于密閉空間中，將玻璃管開口端插入液態金屬中，對該密閉空間抽真空至真空度小于10-1Pa；步驟三，將密閉空間的環境溫度升至80-90℃，往密閉容器中通入1個大氣壓的高純氮氣，利用壓力將液態金屬壓至玻璃管中至填滿，保溫0.5-1小時，然后將環境溫度降至室溫；步驟四，將裝填完畢的玻璃管從密閉容器中取出，使多余液態金屬自然溢出，封閉開口端；步驟五，按照不同溫度下液態金屬的液面制作并安裝刻度表。本專利技術具有如下有益效果：1、本專利技術中的液態金屬表面粘附性低，不易在玻璃表面鋪展，流動性好。2、本專利技術中的低表面粘附性液態金屬制備工藝簡單、成本低，適合大規模推廣使用。3、使用本專利技術中的低表面粘附性液態金屬制成的溫度計安全無毒、使用方法與傳統的水銀溫度計無差別，可有效取代水銀溫度計。具體實施方式實施例1、液態合金的制備首先制備5種不同成分的液態合金，成分組成及質量百分含量為：①鎵59.3%、銦24.8%、錫14.0%、鉍1.9%②鎵64.3%、銦20.1%、錫13.4%、鉍2.2%③鎵61.3%、銦23.8%、錫13.2%、鉍1.2%、銻0.5%④鎵62.4%、銦22.2%、錫12.4%、鉍2.6%、銻0.4%⑤鎵68.0%、銦19.1%、錫10.0%、鉍2.7%、銻0.2%液態合金的制備工藝為：步驟一，合金原料選用純度大于99.9%的合金粉末原料，按照配方稱取合金原料；步驟二，將除了鎵以外的合金原料在制備容器中混合均勻，加熱超過200℃以后再倒入金屬鎵，加熱至240℃，直到原料充分融化混合；步驟三，將步驟二中的合金原料攪拌均勻后保溫2小時，然后自然冷卻至室溫，即得所需液態金屬。2、低表面粘附性液態金屬的制備制備方法為：步驟一，將去離子水注入干凈的玻璃容器中；步驟二，再將液態合金加入至玻璃容器中，液態合金與去離子水的質量比為135:1，將混合液沿著同一方向進行攪拌，使液態合金表面與去離子水充分接觸，直至液態合金表面不與玻璃容器內壁進行粘附，即初步形成水膜；步驟三，將步驟二中得到的表面初步形成水膜的液態合金進行加熱，加熱溫度為82℃，封閉玻璃容器保溫1.5小時，待表面水膜和液態合金本體表面形成氧化物膜層，即得所需液態金屬。利用上述制備方法得到的液態金屬表面外層水膜為2μm。測試實施例中5種不同配方的液態金屬在玻璃表面的接觸角，均在130-135°之間，其中配本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種低表面粘附性的液態金屬，其特征在于：所述液態金屬由最外層水膜、中間氧化層和內部液態合金組成，其中最外層水膜厚度為1?12μm。
【技術特征摘要】
1.一種低表面粘附性的液態金屬，其特征在于：所述液態金屬由最外層水膜、中間氧化層和內部液態合金組成，其中最外層水膜厚度為1-12μm。2.如權利要求1所述低表面粘附性的液態金屬，其特征在于：外層水膜厚度為1-3μm。3.如權利要求1所述低表面粘附性的液態金屬，其特征在于：所述內部液態合金為鎵基液態合金。4.如權利要求3所述低表面粘附性的液態金屬，其特征在于：所述內部液態合金的組成及質量百分含量為：鎵59-68%、銦19-25%、錫10-14%、鉍0.5-3%。5.如權利要求3所述低表面粘附性的液態金屬，其特征在于：所述內部液態合金的組成及質量百分含量為：鎵59-68%、銦19-25%、錫10-14%、鉍0.5-3%、銻0.1-0.5%。6.一種制備權利要求1-5任一所述低表面粘附性液態金屬的方法，其特征在于包括如下步驟：步驟一，將去離子水注入干凈的玻璃容器中；步驟二，再將液態合金加入至玻璃容器中，液態合金與去離子水的質量比為（120-160）:1，水膜在液態合金液柱和玻璃容器壁之間形成；步驟三，將步驟二中得到的表面初步形成水膜的液態合金進行加熱，加熱溫度為...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楚盛，
申請(專利權)人：深圳市大材液態金屬科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44
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