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盘一盘液态金属的安全性问题
2019-03-19

 提及“液态金属”这个词,大家首先想到的应该就是——汞,这固然是没错的。汞的熔点是-38.87℃,在正常环境下即呈液态,是自然存在的室温液态纯金属。科学家们一般将熔点低于300℃的金属或合金统称为“液态金属”,自然界中,除了汞以外,铯、钫、镓也都属于这个范畴,其熔点分别是28.65℃、27℃和29.8℃。铯和钫属于性质活泼的碱性金属,铯在空气中极易被氧化,和水会发生剧烈反应,而钫则是一种不稳定的放射性元素,限制了其应用开发。

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图1 元素周期表

因此,从上世纪九十年代末起,科学家们开始重点以镓合金为基础开展液态金属的机理探索和应用研究。也就是说,目前我们提到的液态金属材料,多是通过在镓中加入其他元素,形成的不同熔点的镓合金材料。

那么,镓合金液态金属材料是否安全?

相关材料显示,镓离子具有毒性。镓的一些化合物,尤其是含有砷、碲、氯等有毒物质的化合物,如果摄入过量,会对人体产生不良影响。例如短时间接触大剂量的氯化镓会引起咽喉发炎、胸痛,严重者可能会引起局部瘫痪等不良反应。

但是,单质镓和鎵合金是无毒的,液态金属即为镓合金材料。液态金属的沸点高达2000℃,其物化性质十分稳定,也就是说其不会像汞一样在空气中易挥发,因而不会直接对人造成伤害。相关研究表明,只有在服用浓度高于750mg/KG的镓时才会表现出对人肾脏的毒性,而正常接触性使用是安全的。其实,人体内也含有极微量的镓,体重70KG的人体内即含有0.7mg的镓,可能来源于水、食物等。

此外,镓元素还会用于一些医疗诊断过程,科研人员正在研究利用镓元素开展肿瘤、抗骨质疏松、免疫抑制等相关邻域的探索。在一些医疗器件和医用材料中,也会使用到镓元素,例如用作牙齿填充材料、体温计等。

北京梦之墨科技有限公司核心产品——液态金属电子电路打印机中所使用的导电墨水即为镓合金液态金属材料,经专业的检测机构检定,其在眼刺激、皮肤刺激以及急性全身毒性等系列生物相容性试验中均被认定为安全可靠。

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图2 梦之墨液态金属材料测试报告

当然,任何安全都是相对的,每个个体也都存在差异性。因此,在使用各种材料前,都要充分了解材料本身属性并采用正确的使用方法。