液態金屬的表麵張力是決定其應用性能的關鍵因素之一。現有研究表明，通過電化學氧化可以顯著降低液態镓銦合金的表麵張力，這不僅能改變其形態，還可能賦予其新的功能特性。此外，液態金屬的電化學行為在電池電極材料、電化學電容器等領域也得到了深入研究，因為這種材料能夠在表麵氧化或還原的過程中調控其界麵特性和反應活性。

電化學氧化作用可以誘導液態金屬表麵生成不同的氧化物或氫氧化物薄層，而這種表麵變化對界麵張力的影響非常顯著。例如，研究發現，氧化镓薄膜會在特定的電位下破裂並溶解，使得液態金屬的表麵張力急劇下降。通過控製電化學氧化的電位，能夠在微觀層麵實現液態金屬的“開關”效應，有望用於開發可控液態金屬元件。

近日，Michael D.Dickey教授團隊針對镓銦合金在強堿性條件下的電化學氧化過程進行了係統分析，深入探討了電化學氧化對液態金屬表麵張力的影響機製。作者采用線性掃描伏安法（LSV）、循環伏安法（CV）和電流-電壓時序分析等電化學技術，以1 M氫氧化鈉（NaOH）溶液為電解液，在電化學氧化過程中實時測量镓銦合金液滴的電流和界麵張力變化，通過圖像分析軟件進行液滴形狀測量，從而得到其在不同電位下的界麵張力值。相關研究成果以The Role of Electrochemical Oxidation on the Interfacial Tension of Eutectic Gallium Indium為題發表在ACS Electrochemistry.研究發現，根據電位的不同，镓銦合金在電化學氧化過程中表現出六個獨特的反應區域，每個區域對應著不同的界麵現象和表麵張力變化：

非氧化區域：在開路電位以下，液態金屬界麵保持高張力狀態，接近金屬本體張力，因為表麵氧化層在高堿性環境中迅速溶解，無法形成穩定的氧化皮膜。

初始氧化區域：在略高於開路電位時，镓開始發生氧化反應，但生成的氧化物不在表麵堆積，而是持續溶解，因此表麵張力沒有明顯降低。鈍化薄膜形成：隨著電位繼續升高，镓表麵逐漸形成一層薄的氧化膜，電流開始下降，表麵逐漸進入鈍化狀態，推測該薄膜為镓氧化物的水合物薄層。

鈍化膜破裂：在更高的電位下，表麵鈍化膜開始分解，界麵張力迅速下降，表明表麵氧化物膜不再穩定，開始被溶解並形成新的界麵形態。

穩定氧化階段：在這一電位範圍內，氧化镓物種形成溶解平衡，表麵張力隨電位線性下降，金屬液滴的形狀變得更加不穩定並開始形成枝狀結構等複雜形態。

再鈍化階段：在更高電位下，表麵部分重新鈍化，表麵張力略有回升，液滴變形的趨勢得到一定抑製，推測是表麵形成了新的氧化層薄膜。

通過這些實驗和電化學分析，作者不僅展示了镓銦合金在電化學氧化過程中的界麵變化，還進一步揭示了表麵張力隨電位變化的規律。這一研究為控製液態金屬的表麵特性提供了新思路，未來有望應用於開發可精確控製的柔性電子元件、液態金屬傳感器及微流體操控係統。

圖1電化學線性掃描伏安圖（LSV，藍色實線）及液滴電流的對數圖（紅色虛線），針對1 M NaOH中的镓銦合金，掃描速率為0.5 mV/s。垂直虛線將圖中標記的六個反應區域區分開來，標記出三個氧化峰P1、P2和P3。

圖2(a)在300 mV/s掃描速率下，镓銦合金液滴在1 M NaOH中的循環伏安圖。(b)不同掃描速率（50至600 mV/s）下的镓銦合金液滴循環伏安圖。

圖3(a)镓銦合金（藍色實線）與純镓（紅色虛線）在1 M NaOH中以16000 mV/s的高掃描速率記錄的快速掃描循環伏安圖。(b)镓銦合金在不同電位窗口下的快速掃描循環伏安圖。圖例中列出了每個掃描的最大電位，掃描速率為16000 mV/s。橙色圓圈標記處顯示了與第一次電子轉移反應（Ga到Ga+）相關的微小肩峰。

圖4(a)镓銦合金在不同濃度NaOH中的近鈍化區伏安圖。(b)镓銦合金在不同濃度NaOH中的完整線性掃描伏安圖，掃描速率為100 mV/s。

圖5電流的對數圖（藍色實線）與液態金屬界麵張力（IFT，紅色虛線）隨電位變化的關係。镓銦合金液滴的體積為0.025 mL，電位掃描速率為1 mV/s。