【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能性金属材料制备，具体为采用超声溶解的手段制备液态金属-铝合金，并利用空气环境下，铝元素在液态金属表面自发氧化的性质，并通过溶解铝的含量控制，实现室温液态金属的快速变色。
技术介绍
1、众所周知，室温液态金属（镓及其室温液态合金）在外场作用下展示出具有复杂的变形能力，使得其有希望应用于各类柔性电子器件中。然而，室温液态金属的电子排布方式与其他的金属类似，大量的自由电子对可见光具有极强的反射能力。一般来说，在空气环境下，液态金属表面会自发的产生一层氧化膜，但该氧化膜的厚度仅为几十纳米，很难对光造成选择性的吸收、散射与干涉。同时，液态金属表面呈现原子级平滑，因此自然光照条件下，它们通常呈现出闪亮的银白色。
2、为了赋予液态金属颜色，研究者首先提出的是采用有机染料染色的方式，即通过有机染料附着于液态金属表面的方式实现液态金属表面颜色的控制。之后，研究者通过溶液环境中的电致氧化还原的手段，如加载10-20v电压以及内部加入铝箔，在酸性、碱性或盐溶液环境中可以在液态金属表面可控的生长特定厚度的氧化层，基于氧化膜内微纳结构以及镓亚氧化物等因素控制液态金属变色，使得液态金属呈现彩色。进一步的，研究者也发现通过酸性溶液环境下，石墨纸碰触室温液态金属可以实现液态金属的迅速变色。此外，研究者还通过如高能激光诱导以及高温氧化等方式，实现液态金属表面成分控制，从而实现一定程度的颜色控制。然而，上述室温液态金属变色方法依赖酸、碱性溶液环境，或是依赖高能耗，如高能激光以及高温等条件，因此迫切需要开发一种廉价的、可控性好的变色方式
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题或技术问题之一，本专利技术提供一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，包括如下步骤:
2、a. 切割铝块：将块体铝切成小块并将表面抛光；
3、b. 清洗小块铝：将小块铝表面清洗干净后保存在干燥器内；
4、c. 室温液态金属配制：配制ga-in-sn室温液态合金；
5、d.超声溶铝：将步骤c配制的室温液态合金倒入开放容器中作为溶剂，将步骤b保存的小块铝完全压入液态金属液面以下；使用超声波清洗机作为超声源，将开放容器放入超声波清洗机中，控制功率密度为50-500w/l范围内，对液态金属进行超声处理，使铝溶解于室温液态金属中；
6、e.溶有铝的液态金属的保存：将步骤d得到的溶有铝的液态金属在保护性气氛中从开放容器中倒入密封容器中保存，隔绝空气与水气；
7、f.液态金属变色控制：在空气环境下，将步骤e中保存的溶有铝的液态金属使用注射器取出400-600 μl滴在泡沫衬底上，根据超声溶铝时间的长短，溶有铝的液态金属将呈现出不同的颜色。
8、进一步地，在步骤a中，将块体铝切成长×宽×厚=7.85×7.85×3mm的小块。
9、进一步地，在步骤b中，清洗干净是将小块铝浸泡于分析纯丙酮中，常温条件下超声处理10-15min，之后用去离子水冲洗3-4min除去表面有机残留，自然干燥。
10、进一步地，在步骤c中，ga-in-sn室温液态合金中ga：in：sn的重量比为62.5：21.5：16；ga的纯度为99.99%，in的纯度为99.9%，sn的纯度为99.0%；配制方法是通过在50-80℃的水浴中，采用加料搅拌的方式，依次将in和sn加入到ga中，搅拌混合30-60min即可。
11、进一步地，在步骤d中，铝在室温液态金属中的质量份数为0.006wt%-0.04wt%。
12、进一步地，在步骤f中，空气环境的温度为10-30℃，相对湿度20-80%rh。
13、进一步地，在步骤f中，超声溶铝1min，溶有铝的液态金属将呈现出金黄色。
14、进一步地，在步骤f中，超声溶铝超过3min、不超过5min，溶有铝的液态金属将呈现出粉红-绿-蓝三种颜色。
15、进一步地，在步骤f中，超声溶铝超过5min，溶有铝的液态金属的颜色显著变深，呈现出墨绿与黑色。
16、与现有技术相比，本专利技术利用空化射流带来的极高的元素扩散速率和高温，超声波形成的高速高温空化射流对块体铝的侵蚀溶解作用，在室温条件下使小块铝在室温液态金属中的可控溶解；利用溶解于室温液态金属中的铝在液态金属表面自发的发生氧化还原反应形成可控厚度与成分的光学干涉与光吸收层，实现室温液态金属表面颜色的控制。液态金属中，超声溶解-铝自发氧化成膜技术，具有要求简单、操作容易、大范围、可控性好，具有很好的重现性，而且相对于传统的方法具有设备要求与能耗低、液态金属表面成膜可控性好的特点，可以满足产业化需求。
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1.一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，其特征在于，包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，其特征在于，在步骤a中，将块体铝切成长×宽×厚=7.85×7.85×3mm的小块。
3.根据权利要求1所述的一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，其特征在于，在步骤b中，清洗干净是将小块铝浸泡于分析纯丙酮中，常温条件下超声处理10-15min，之后用去离子水冲洗3-4min除去表面有机残留，自然干燥。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，其特征在于，在步骤c中，Ga-In-Sn室温液态合金中Ga：In：Sn的重量比为62.5：21.5：16；Ga的纯度为99.99%，In的纯度为99.9%，Sn的纯度为99.0%；配制方法是通过在50-80℃的水浴中，采用加料搅拌的方式，依次将In和Sn加入到Ga中，搅拌混合30-60min即可。
5.根据权利要求1所述的一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，其特征在于，在步骤d中，铝在室温液态
6.根据权利要求1所述的一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，其特征在于，在步骤f中，空气环境的温度为10-30℃，相对湿度20-80%rh。
7.根据权利要求1所述的一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，其特征在于，在步骤f中，超声溶铝1min，溶有铝的液态金属在可见光谱范围内呈现出金黄色。
8.根据权利要求1所述的一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，其特征在于，在步骤f中，超声溶铝超过3min、不超过5min，溶有铝的液态金属在可见光谱范围内呈现出粉红-绿-蓝三种颜色。
9.根据权利要求1所述的一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，其特征在于，在步骤f中，超声溶铝超过5min，溶有铝的液态金属的颜色显著变深，在可见光谱范围内呈现出墨绿与黑色。
...【技术特征摘要】
1.一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，其特征在于，包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，其特征在于，在步骤a中，将块体铝切成长×宽×厚=7.85×7.85×3mm的小块。
3.根据权利要求1所述的一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，其特征在于，在步骤b中，清洗干净是将小块铝浸泡于分析纯丙酮中，常温条件下超声处理10-15min，之后用去离子水冲洗3-4min除去表面有机残留，自然干燥。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声处理实现室温液态金属快速变色的方法，其特征在于，在步骤c中，ga-in-sn室温液态合金中ga：in：sn的重量比为62.5：21.5：16；ga的纯度为99.99%，in的纯度为99.9%，sn的纯度为99.0%；配制方法是通过在50-80℃的水浴中，采用加料搅拌的方式，依次将in和sn加入到ga中，搅拌混合30-60min即可。
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘婧，朱伶俐，宋文成，张伟业，康浩，钟娟，郭晓彤，赵俊凤，
申请(专利权)人：烟台南山学院，
类型：发明
国别省市：
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