能「腐蝕萬物」的液態金屬，現實中真的存在？
2020-09-13 狂丸科學陪你邊玩邊學，每天漲點新知識
提到液態金屬，大家往往會想到《終結者2》裡面不苟言笑的T-1000。
能聚能散，能屈能伸。上一秒它是一灘鐵水，下一秒就給你變個猛男。
能隱形，攔不住，甩不掉，「液態金屬」似乎和陰魂不散畫上了等號。
跟科幻片比起來，現實中真正的液態金屬看起來人畜無害：不過，說起破壞力，它還真是有幾分電影裡的樣子。
讓我們先找來一個鋁製易拉罐，然後把漆弄乾淨，最好磨亮或者用刀劃幾道，然後再把這種金屬抹到磨亮的地方，放上一段時間。
然後，用手指頭稍微一用力，你會發現，易拉罐變得好像脆弱的紙片？
如果這個易拉罐中正巧裝著可樂，畫風可能是這樣……
這種金屬還能用來開鎖，把這種金屬澆到鋁鎖上，鎖會變成這副模樣：不過，這個變化需要好幾個小時時間，所以等鎖變脆的時候，開鎖公司的早就下班回家吃晚飯了。
如果，我是說如果你不慎把金屬鎵倒在了自己的iPhone上，恭喜，你現在有一個完美的理由可以換新機了。
不過，用這種神秘金屬溶解其他金屬（例如圖中的鈉）的過程中，最好不要加水，不然他倆會讓你見識一下什麼叫藝術：
這個現實中的破壞王，就是液態金屬——鎵。跟其他能屈能伸，獨當一方的金屬相比，它在30℃下就會輕鬆變成液體，稍微遇熱就會化成「一灘」，堪稱金屬界「肥宅」。
別人都是「熱脹冷縮」，鎵卻像冬眠的黑熊一樣「遇冷變胖」。鎵在降溫之後會發生過冷卻，並且固化時體積變大，之前手裡的液態鎵，直到0℃也能保持液態。
金屬鎵表示：我憑本事變的液態金屬，憑什麼讓我變回去！
別的金屬都是一副「鋼筋鐵骨」，怎麼到了鎵他就變成了一灘液體呢？
這就要從固體內聚能開始說起。
「固體的內聚能，是指大量獨立的原子結合成固體時每個原子釋放的能量。」
打個比方就是，如果你手裡有軟塌塌，黏糊糊的一坨面。這坨面軟軟黏黏，揉成麵團費時費力。不過你揉的過程越用力，麵團就越不沾面盆，如果用力過猛，麵團還會硬邦邦。
內聚能也遵循這樣的原則，內聚能越強，原子間結合越緊密，熔化材料就越困難。粗略的來說，許多材料的熔點都和內聚能成正比。
那也就是說，金屬鎵的內聚能低，所以熔點低唄？
當然有這方面的原因，但是金屬鎵的熔點低，還因為它的「戶型」不好！
啥？這年頭「原子」都開始搞房地產了？
金屬的晶體結構，就是他們「原子」落戶的「戶型」。不同金屬，這「戶型」也不一樣：有立方的、有正交的、有四方的、有六方的。但是不管怎麼說，固態金屬戶型，畫風都是比較嚴謹的。
但是作為「摸魚肥宅」，鎵住的屋子跟私搭亂建一樣：鎵作為金屬，在正交結構的基礎上，居然出現了金屬中少見的共價鍵，堪稱金屬界的「男上加男」！
一堆相對緊密的金屬鍵，加上一堆松松垮垮的「共價鍵」。讓金屬鎵的結構變得不那麼緊密。受到加熱之後，松松垮垮的共價鍵也會不斷的扭曲變形，金屬鎵也會放飛自我，變成一灘銀色液體。
這一系列的物理性質，也讓金屬鎵難以保存：還記得鎵在凝固時體積會延展變大嗎？金屬鎵熔點低，很容易在熔化和凝固之間反覆橫跳。容器裡如果裝了太多金屬鎵，就會自己冒出來。
尤其是金屬鎵的密度還高於玻璃密度，這就導致金屬鎵只能儲存在塑料容器裡：如果你把液態的鎵滿滿的倒進一個玻璃瓶，你會看到金屬鎵不斷的浸潤玻璃，時間長了，你還能聽到「咔嚓」的一聲——沒錯，玻璃瓶被撐碎了。
說了這麼多，這跟我徒手拆易拉罐有什麼關係？
這當然不是什麼超級神功，而是因為金屬鎵和金屬鋁之間發生了一些神奇的變化。
然而，和你想像中不同的是，金屬鎵和金屬鋁並沒有發生化學反應。
易拉罐在鎵的影響下，變得跟紙片一樣，還是要從鎵和鋁的微觀結構說起：
鋁的結構跟鎵比，那是妥妥的「氣質型男」，排布結構更為規則。不過規則的排布也帶來了另一個問題：雖然外觀規矩了很多，但是鋁原子之間的縫隙並不小。
金屬鎵作為一灘液體，裡面的原子也比較散漫，看到這些縫隙也會見縫插針。
這就像「肥宅」拉著「型男」直接說道：大哥擼串不？
本來緊密的「鋁-鋁」相連，就變成鬆散的「鋁-鎵」相連。
之前將內聚能的時候我們說，結構規則，有著緊密連接的物體，內聚能更好，硬度更高。金屬鎵的「見縫插針」，直接破壞了金屬鋁的結構，最後易拉罐也就變成了脆脆的「紙片」。
如果我們打磨掉金屬鋁外層與空氣反應產生的氧化鋁保護層，這個過程會進一步加速。
說了這麼多，鎵真的像一開始說的一樣，是沒用的「肥宅」嗎？
當然不是。液態鎵的穩定範圍相當的高，非常適合用在高溫溫度計和高溫壓力計的儀表中，並且也可以在工業中用來傳導熱量。除此之外，它還可以與非金屬反應製備半導體進行摻雜，在電子工業有著很廣泛的應用。
跟同為液態金屬的汞相比，像是鎵銦合金這樣的低溫合金對人體更加友好：如果你的身邊有著電腦硬體發燒友的話，可能會聽到他們會用「液金」來給高溫的硬體散熱。「液金」中部分高端產品，使用的就是鎵銦合金，它的導熱性能優秀，可以帶走不少熱量，幫助提升硬體性能。
如果你還想在他們的面前秀一波操作，你還可以告訴他們：塗抹液金的時候，不要與焊點和表面沒有防護層的金屬元件接觸，更不要直接用液金覆蓋住整個精密元件。不然散熱沒散出去，電腦可能還會因為返修大打折扣。
除了可以導電，鎵銦合金還可以通過通電控制電子的移動方向，或者依靠磁場進行運動，實現金屬的定型和定向移動。
科幻迷心心念念的「液態機器人」，也許有一天就要靠它實現了。
（文中圖片素材來源自網絡，僅供學習交流使用）
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