液态金属物质科学与技术研究丛书 液态金属物质科学基础现象与效应作者: 刘静 编著 出版时间:2019年版内容简介 液态金属通常是指在室温或更高一些温度下呈液态的单质、合金或其衍生金属材料。近年来的大量科学发现掀开了液态金属物质科学的神秘面纱,其一系列令人匪夷所思的新奇特性,促成了众多前沿学科的形成和发展,有关成果被认为是人类利用金属的第二次革命。为推动这一领域的发展,本书总结了液态金属近年来的一些典型发现和基础效应,并剖析了若干可供探索的途径和新方向。全书注重阐述液态金属较为基础的物质属性、科学现象、奇异效应及相关应用,可供物理、化学、生物、医学、电子、机械、器件、材料乃至设计等方面的研究人员、工程师以及大专院校有关专业师生、研究生以及广大读者阅读参考。目录序前言第1章概述11.1引言11.2常温液态金属11.3液态金属丰富的物质属性开启科学发现之旅31.4液态金属优异的热流体特性为先进冷却与能源利用提供全新机遇51.5液态金属天然的机电特性催生变革性电子增材制造理论与应用技术61.6液态金属独特的材料属性促成颠覆性生物医学理论与技术体系的构建91.7液态金属罕见的多能性促成全新柔性机器理论与应用技术的构建111.8小结与展望12参考文献13第2章液态金属材料物质基本属性172.1引言172.2液态金属体积热膨胀效应182.3液态金属血压计流体压力效应192.4低熔点金属的低温脆断效应202.5液态金属与硅油基底的润湿性202.6液态金属与常见固体基底的黏附效应212.7液态金属防辐射特性232.8含湿液态金属材料的大尺度膨胀效应252.9轻量化电磁性多孔液态金属柔性材料272.10金属颗粒驱动液态金属流动并予以示踪的效应302.11液态金属溶液界面对金属颗粒的电化学焊接效应322.12微重力条件下的液态金属变形效应352.13外太空存在液态金属的可能性372.14基于液态金属的可变形全液态量子器件402.15快速冷却处理对液态金属物理性能的影响46参考文献48第3章液态金属表面光学特性与色彩效应513.1引言513.2液态金属的质地与颜色513.3液态金属色彩的尺寸效应523.4液态金属的呈色效应533.5银白色液态金属的冷色效应543.6液态金属表面的着色553.7彩色荧光化液态金属及仿生变色龙机器573.8液态金属镜面光学效应603.9液态金属多孔化结构的透光效应633.10无极灯中汞的光致激发效应653.11液态金属液相放电触发的等离子体现象与光量子效应663.12液态金属结构色效应68参考文献70第4章液态金属表面与界面特性714.1引言714.2液态金属原子级别般的光滑表面形貌714.3液态金属的超常表面张力734.4液态金属表面张力的影响因素744.5溶液内液态金属的电润湿行为764.6电场作用下的液态金属周期性搏动现象784.7液态金属毛细现象784.8液态金属在微流道中的充填行为794.9液态金属在碱性溶液中的电双层效应804.10液态金属逆电润湿效应与能量捕获814.11液态金属氧化效应与各类基底间的润湿性824.12润湿性差异引发的液态金属自驱动834.13液态金属的普适化印刷效应844.14直写式液态金属柔性打印854.15通过改变基底润湿性实现液态金属在纸表面打印874.16基于液态金属柔性印刷电子的个性化应用884.17液态金属的金属键润湿特性894.18液态金属的惯性拖曳效应904.19具有自动封装功能的液态金属书写笔924.20液态金属3D打印成型中的界面扩散效应924.21液态金属的挤出膨胀效应944.22液态金属Kirkendall效应954.23液态金属材料复合效应964.24在空气中3D打印液态金属功能电子电路时的黏附效应96参考文献99第5章液态金属与各类介质之间的相互作用1035.1引言1035.2液态金属溶液空气触发的呼吸获能效应1035.3金属液滴融合过程中的振荡效应1075.4不同大小金属液滴融合过程中的弹射效应1085.5电控作用下金属液滴在同类金属液池表面上的冲浪效应1095.6振动诱导的液态金属法拉第波及液滴不融合效应1115.7液态金属表面的Leidenfrost沸腾现象1125.8液态金属吞噬外界颗粒的胞吞效应1145.9溶液内石墨表面自发触动的液态金属自旋效应1175.10石墨基底表面诱发的液态金属振荡现象1175.11液态金属在石墨表面上的自由塑形效应1195.12电场控制下液态金属大尺度变形跨越障碍1225.13液相环境中的液态金属3D打印与快速成型1245.14液体介质中的液态金属悬浮效应及3D打印1275.15液态金属对特定基底的腐蚀与雕刻加工1295.16液态金属低温相变强化黏附效应及柔性电子转印方法130参考文献134第6章液态金属基础流体效应1376.1引言1376.2基于液态金属流体特性的水平仪1376.3金属液滴撞击液池的飞溅现象1386.4常温液态金属液滴撞击加热固体壁面的行为1456.5表面含包覆膜的金属液滴撞击基底现象1486.6液态金属与印刷基底之间的撞击黏附效应1506.7经处理得到的液态金属墨水液滴撞击柔性材料表面情形1546.8液态金属在纤维丛材料表面的弹跳行为1566.9液态金属的流动生电效应1576.10通过振动频率和强度调控液态金属的分散和重新聚合1586.11通过溶液沸腾诱发的液态金属分散现象1606.12液态合金微液滴在电场下的介电电泳效应1626.13在微流道中产生液态合金液滴的流体剪切机制1636.14液态金属无管虹吸效应163参考文献166第7章液态金属的操控及驱动1697.1引言1697.2温差驱动的液态金属热虹吸效应1707.3相变热气驱动效应触发液态金属双流体运动1717.4Galvani腐蚀电偶效应诱发的液态金属Marangoni流动效应1737.5溶液中pH梯度驱动液态金属运动1757.6光化学驱动的液态金属弹珠运动现象1757.7溶液内液态金属喷射过程中的自剪切现象1777.8溶液中液态金属在电场诱导下的射流效应1807.9液态金属的超强引射效应1827.10多相体系中的液态金属电激发效应1857.11分布电场驱动的液态金属与水复合流体定向流动现象1867.12交流电场诱发的液态金属流动与共振现象1887.13交流电场下液态金属液滴的泵送效应1907.14电场下水电解产氢强度的交流抑制效应1917.15溶液中液态金属在磁场与电场耦合作用下的旋转效应1927.16溶液中液态金属在电磁驱动下旋转时表面出现的褶皱波现象195参考文献197第8章液态金属热学效应1998.1引言1998.2金属液滴的升降温特性1998.3金属液滴的过冷度效应2018.4液态金属的热界面效应2038.5纳米液态金属材料及其导热效应2058.6液态金属复合材料导热导电和力学效应的纳米改性2068.7液态金属中高导热电绝缘性材料的隔离分散效应2098.8低熔点金属相变吸热效应2148.9纳米颗粒或运动触发的液态金属加速性液固相变效应2178.10液态金属相转变储能材料2178.113D打印中的液态金属液固相变成型效应2188.12激光熔化处理金属中诱发的表面涟漪效应2208.13水银的蒸发相变效应2208.14液态金属的热管效应2218.15低熔点合金的聚能与焊接效应2238.16液态金属各向异性导热薄膜效应2238.17液态金属微流体效应及应用224参考文献227第9章液态金属电学效应2299.1引言2299.2液态金属柔性介质的电磁屏蔽效应2299.3液态金属的流动变形电学效应2309.4液态金属的断裂与缩颈效应2319.5液态金属微胶囊自修复电路2329.6基于液态金属常温焊接特性的电路修复2339.7液态金属的皮表柔性电子特性2349.8液态金属导线的柔性可拉伸电学效应2379.9印刷式液态金属柔性电子可拉伸变阻效应2389.10电迁移现象与液态金属薄膜的断裂效应2429.11电场触发的液态金属自收缩效应及限流器效应2449.12液态金属导电物在基底表面的机械擦除机制2459.13基底表面液态金属电路的化学擦除机制2479.14基底表面液态金属电路的电化学擦除机制2509.15液态金属微流道电阻加热效应251参考文献252第10章液态金属磁学效应25410.1引言25410.2关于传统流体与液态金属的润滑效应25410.3液态金属磁流体润滑25510.4磁性液态金属撞击磁体行为25610.5磁控液态金属微型马达26010.6电磁致动的液态金属柔性机器人26110.7液态金属磁流体音响26310.8液态金属流动诱发的电磁效应26410.9液态金属电磁悬浮控制26510.10液态金属适形化微波传输电磁效应266参考文献267第11章液态金属化学效应26911.1引言26911.2镓的氧化还原效应26911.3化学物质触发的液态金属汞心脏振荡效应27011.4基于电化学效应的常温液态金属柔性电池27111.5液态金属催化效应触发的铝水反应制氢27411.6含铝液态金属产氢行为的界面触发效应27511.7金属基底强化的噬铝液态金属产氢效应27811.8液态金属表面自发产生的柱状氢气流喷射现象27911.9电化学探针效应28011.10钠钾合金水热效应28111.11钠钾液态金属与水反应时的热效应28311.12钠钾液态金属的生物化学效应285参考文献286第12章液态金属力学效应28812.1引言28812.2液态金属复合材料的压缩导电效应28812.3液态金属复合材料的低温膨胀导电效应29012.4可固化后承力的液态金属骨水泥29112.5基于液固相态转换效应的液态金属外骨骼29312.6液态金属触发的弹性膜电致应变效应29512.7液态金属液压传动效应29712.8以液态金属为车轮的微型车辆的运动问题298参考文献299第13章液态金属传感与能量转换效应30013.1引言30013.2关于不同金属之间的热电效应30013.3液态金属与匹配金属的热电特性30113.4液态镓基热电偶的热电特性30313.5基于液态金属的纸上可印刷式热电温度传感器30513.6基于液态金属的柔性可印刷式热电发生器30713.7液态金属柔性电阻温度传感效应31113.8基于液态金属的可拉伸电容式传感器31213.9基于液态金属电化学效应的血糖测量31413.10液态金属可穿戴柔性电子服装316参考文献318第14章液态金属柔性可变形机器效应31914.1引言31914.2可变形机器人与液体机器的崛起31914.3科幻电影中的液态金属终结者机器人掠影32214.4电场控制下的液态金属多变形现象及柔性机器效应32214.5电场控制下的液态金属薄膜超大尺度收缩形变效应32414.6电场作用下的液态金属液滴合并行为32714.7液态金属球高速自旋及诱发周围流体漩涡对现象32814.8电场作用下的液态金属定向水平运动行为32914.9电控液态金属机器泵送周围流体及药物行为33114.10液态金属大尺度可逆变形的电化学协同控制机制33214.11液态金属在石墨表面的自发铺展效应33514.12电场作用下液态金属在石墨表面的逆重力蠕动爬坡33714.13自驱动液态金属软体动物33914.14液态金属机器自驱动运动的动力发生方式34114.15自驱动液态金属机器的分离与融合效应34314.16自驱动液态金属微小马达的宏观布朗运动现象34414.17液态金属过渡态机器变形与运动效应34614.18自驱动液态金属马达的规则排列34914.19自驱动液态金属马达之间的碰撞与合并行为35014.20电场控制下液态金属马达的定向加速运动35014.21自驱动液态金属马达的磁陷阱效应35214.22镀有磁性功能层的自驱动液态金属机器的电磁调控效应35414.23液态金属阿米巴变形虫效应35614.24酸性溶液中铜离子激发的可自发生长的液态金属蛇形运动35614.25金属丝在液态金属机器本体上的自激振荡效应35914.26溶液中金属微颗粒触发的液态金属跳跃现象361参考文献363第15章液态金属生物医学应用相关效应36515.1引言36515.2前景广阔的液态金属生物医学材料学36515.3液态金属CT造影效应及高清晰血管网络成像36615.4无定形液态金属电极37115.5植入式医疗电子在体3D打印成型技术37315.6液态金属神经连接与修复技术中的电学生物学效应37615.7实验动物小鼠液态金属神经连接37815.8液态金属连通破损神经驱动死亡动物躯体运动实验37915.9用于治疗皮表黑色素瘤的液态金属低压电学生物学效应38215.10生物皮表液态金属受电场触发的变形效应38215.11液态金属适形化电化学肿瘤治疗方法38515.12钠钾液态金属的抗肿瘤效应38715.13基于液固相转换的可注射型液态金属骨骼38915.14液态金属皮肤电子39115.15纳米液态金属颗粒的细胞内融合效应39215.16纳米液态金属材料的生物降解效应393参考文献395索引397 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