能「腐蚀一切」的液态金属,现实中真的存在?

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  提到液态金属,大家往往会想到《终结者2》里面不苟言笑的T-1000。

  

  能聚能散,能屈能伸。上一秒它是一滩铁水,下一秒就给你变个猛男。

  能隐形,拦不住,甩不掉,「液态金属」似乎和阴魂不散画上了等号。

  

  跟科幻片比起来,现实中真正的液态金属看起来人畜无害:不过,说起破坏力,它还真是有几分电影里的样子。

  

  让我们先找来一个铝制易拉罐,然后把漆弄干净,最好磨亮或者用刀划几道,然后再把这种金属抹到磨亮的地方,放上一段时间。

  

  然后,用手指头稍微一用力,你会发现,易拉罐变得好像脆弱的纸片?

  

  如果这个易拉罐中正巧装着可乐,画风可能是这样……

  

  这种金属还能用来开锁,把这种金属浇到铝锁上,锁会变成这副模样:不过,这个变化需要好几个小时时间,所以等锁变脆的时候,开锁公司的早就下班回家吃晚饭了。

  

  如果,我是说如果你不慎把金属镓倒在了自己的iPhone上,恭喜,你现在有一个完美的理由可以换新机了。

  

  不过,用这种神秘金属溶解其他金属(例如图中的钠)的过程中,最好不要加水,不然他俩会让你见识一下什么叫艺术:

  

  这个现实中的破坏王,就是液态金属——镓。跟其他能屈能伸,独当一方的金属相比,它在30℃下就会轻松变成液体,稍微遇热就会化成「一滩」,堪称金属界「肥宅」。

  

  别人都是「热胀冷缩」,镓却像冬眠的黑熊一样「遇冷变胖」。镓在降温之后会发生过冷却,并且固化时体积变大,之前手里的液态镓,直到0℃也能保持液态。

  金属镓表示:我凭本事变的液态金属,凭什么让我变回去!

  

  别的金属都是一副「钢筋铁骨」,怎么到了镓他就变成了一滩液体呢?

  这就要从固体内聚能开始说起。

  「固体的内聚能,是指大量独立的原子结合成固体时每个原子释放的能量。

  

  打个比方就是,如果你手里有软塌塌、黏糊糊的一坨面。这坨面软软黏黏,揉成面团费时费力。不过你揉的过程越用力,面团就越不沾面盆,如果用力过猛,面团还会硬邦邦。

  

  内聚能也遵循这样的原则,内聚能越强,原子间结合越紧密,熔化材料就越困难。粗略的来说,许多材料的熔点都和内聚能成正比。

  

  那也就是说,金属镓的内聚能低,所以熔点低呗?

  当然有这方面的原因,但是金属镓的熔点低,还因为它的「户型」不好!

  啥?这年头「原子」都开始搞房地产了?

  

  金属的体结构,就是他们「原子」落户的「户型」。不同金属,这「户型」也不一样:有立方的、有正交的、有四方的、有六方的。但是不管怎么说,固态金属户型,画风都是比较严谨的。

  

  但是作为「摸鱼肥宅」,镓住的屋子跟私搭乱建一样:镓作为金属,在正交结构的基础上,居然出现了金属中少见的共价键,堪称金属界的「男上加男」!

  

  一堆相对紧密的金属键,加上一堆松松垮垮的「共价键」。让金属镓的结构变得不那么紧密。受到加热之后,松松垮垮的共价键也会不断地扭曲变形,金属镓也会放飞自我,变成一滩银色液体。

  这一系列的物理性质,也让金属镓难以保存:还记得镓在凝固时体积会延展变大吗?金属镓熔点低,很容易在熔化和凝固之间反复横跳。容器里如果装了太多金属镓,就会自己冒出来。

  

  尤其是金属镓的密度还高于玻璃密度,这就导致金属镓只能储存在塑料容器里:如果你把液态的镓满满的倒进一个玻璃瓶,你会看到金属镓不断的浸润玻璃,时间长了,你还能听到「咔嚓」的一声——没错,玻璃瓶被撑碎了。

  说了这么多,这跟我徒手拆易拉罐有什么关系?

  这当然不是什么超级神功,而是因为金属镓和金属铝之间发生了一些神奇的变化。

  

  然而,和你想象中不同的是,金属镓和金属铝并没有发生化学反应

  易拉罐在镓的影响下,变得跟纸片一样,还是要从镓和铝的微观结构说起:

  铝的结构跟镓比,那是妥妥的「气质型男」,排布结构更为规则。不过规则的排布也带来了另一个问题:虽然外观规矩了很多,但是铝原子之间的缝隙并不小

  

  金属镓作为一滩液体,里面的原子也比较散漫,看到这些缝隙也会见缝插针。

  这就像「肥宅」拉着「型男」直接说道:大哥撸串不?

  本来紧密的「铝-铝」相连,就变成松散的「铝-镓」相连。

  

  之前将内聚能的时候我们说,结构规则,有着紧密连接的物体,内聚能更好,硬度更高。金属镓的「见缝插针」,直接破坏了金属铝的结构,最后易拉罐也就变成了脆脆的「纸片」。

  如果我们打磨掉金属铝外层与空气反应产生的氧化铝保护层,这个过程会进一步加速。

  说了这么多,镓真的像一开始说的一样,是没用的「肥宅」吗?

  当然不是。液态镓的稳定范围相当的高,非常适合用在高温温度计和高温压力计的仪表中,并且也可以在工业中用来传导热量。除此之外,它还可以与非金属反应制备半导体进行掺杂,在电子工业有着很广泛的应用。

  跟同为液态金属的汞相比,像是镓铟合金这样的低温合金对人体更加友好:如果你的身边有着电脑硬件发烧友的话,可能会听到他们会用「液金」来给高温的硬件散热。「液金」中部分高端产品,使用的就是镓铟合金,它的导热性能优秀,可以带走不少热量,帮助提升硬件性能。

  如果你还想在他们的面前秀一波操作,你还可以告诉他们:涂抹液金的时候,不要与焊点和表面没有防护层的金属元件接触,更不要直接用液金覆盖住整个精密元件。不然散热没散出去,电脑可能还会因为返修大打折扣。

  

  除了可以导电,镓铟合金还可以通过通电控制电子的移动方向,或者依靠磁场进行运动,实现金属的定型和定向移动

  

  科幻迷心心念念的「液态机器人」,也许有一天就要靠它实现了。

  

  来源:狂丸科学

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