液态金属的表面张力是决定其应用性能的关键因素之一。现有研究表明，通过电化学氧化可以显著降低液态镓铟合金的表面张力，这不仅能改变其形态，还可能赋予其新的功能特性。此外，液态金属的电化学行为在电池电极材料、电化学电容器等领域也得到了深入研究，因为这种材料能够在表面氧化或还原的过程中调控其界面特性和反应活性。

电化学氧化作用可以诱导液态金属表面生成不同的氧化物或氢氧化物薄层，而这种表面变化对界面张力的影响非常显著。例如，研究发现，氧化镓薄膜会在特定的电位下破裂并溶解，使得液态金属的表面张力急剧下降。通过控制电化学氧化的电位，能够在微观层面实现液态金属的“开关”效应，有望用于开发可控液态金属元件。

近日，Michael D.Dickey教授团队针对镓铟合金在强碱性条件下的电化学氧化过程进行了系统分析，深入探讨了电化学氧化对液态金属表面张力的影响机制。作者采用线性扫描伏安法（LSV）、循环伏安法（CV）和电流-电压时序分析等电化学技术，以1 M氢氧化钠（NaOH）溶液为电解液，在电化学氧化过程中实时测量镓铟合金液滴的电流和界面张力变化，通过图像分析软件进行液滴形状测量，从而得到其在不同电位下的界面张力值。相关研究成果以The Role of Electrochemical Oxidation on the Interfacial Tension of Eutectic Gallium Indium为题发表在ACS Electrochemistry.研究发现，根据电位的不同，镓铟合金在电化学氧化过程中表现出六个独特的反应区域，每个区域对应着不同的界面现象和表面张力变化：

非氧化区域：在开路电位以下，液态金属界面保持高张力状态，接近金属本体张力，因为表面氧化层在高碱性环境中迅速溶解，无法形成稳定的氧化皮膜。

初始氧化区域：在略高于开路电位时，镓开始发生氧化反应，但生成的氧化物不在表面堆积，而是持续溶解，因此表面张力没有明显降低。钝化薄膜形成：随着电位继续升高，镓表面逐渐形成一层薄的氧化膜，电流开始下降，表面逐渐进入钝化状态，推测该薄膜为镓氧化物的水合物薄层。

钝化膜破裂：在更高的电位下，表面钝化膜开始分解，界面张力迅速下降，表明表面氧化物膜不再稳定，开始被溶解并形成新的界面形态。

稳定氧化阶段：在这一电位范围内，氧化镓物种形成溶解平衡，表面张力随电位线性下降，金属液滴的形状变得更加不稳定并开始形成枝状结构等复杂形态。

再钝化阶段：在更高电位下，表面部分重新钝化，表面张力略有回升，液滴变形的趋势得到一定抑制，推测是表面形成了新的氧化层薄膜。

通过这些实验和电化学分析，作者不仅展示了镓铟合金在电化学氧化过程中的界面变化，还进一步揭示了表面张力随电位变化的规律。这一研究为控制液态金属的表面特性提供了新思路，未来有望应用于开发可精确控制的柔性电子元件、液态金属传感器及微流体操控系统。

图1电化学线性扫描伏安图（LSV，蓝色实线）及液滴电流的对数图（红色虚线），针对1 M NaOH中的镓铟合金，扫描速率为0.5 mV/s。垂直虚线将图中标记的六个反应区域区分开来，标记出三个氧化峰P1、P2和P3。

图2(a)在300 mV/s扫描速率下，镓铟合金液滴在1 M NaOH中的循环伏安图。(b)不同扫描速率（50至600 mV/s）下的镓铟合金液滴循环伏安图。

图3(a)镓铟合金（蓝色实线）与纯镓（红色虚线）在1 M NaOH中以16000 mV/s的高扫描速率记录的快速扫描循环伏安图。(b)镓铟合金在不同电位窗口下的快速扫描循环伏安图。图例中列出了每个扫描的最大电位，扫描速率为16000 mV/s。橙色圆圈标记处显示了与第一次电子转移反应（Ga到Ga+）相关的微小肩峰。

图4(a)镓铟合金在不同浓度NaOH中的近钝化区伏安图。(b)镓铟合金在不同浓度NaOH中的完整线性扫描伏安图，扫描速率为100 mV/s。

图5电流的对数图（蓝色实线）与液态金属界面张力（IFT，红色虚线）随电位变化的关系。镓铟合金液滴的体积为0.025 mL，电位扫描速率为1 mV/s。