不用加热就能焊接金属?

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焊接是一种常用的连接金属的工艺，它通常需要在较高的温度下进行，然而就在最近，来自美国的研究人员利用巧妙的方法成功实现室温下的焊接。

　　图片来源：http://www.kruss.de/applications/soldering-processes/

众所周知，当温度降低到一定程度时，液态的物体会凝固成固体。然而实际上液态分子结晶的过程需要晶核来触发，通常充当晶核角色的包括液体本身存在的杂质、外来的尘埃以及容器中的气泡等。如果液体非常纯净，又没有外界的扰动，那么它可以在温度明显低于凝固点的情况下仍然保持液态，这种现象称为过冷。

来自美国爱荷华州立大学(Iowa State University)的研究人员正是巧妙利用了过冷现象。他们将两种低熔点的合金（熔点分别为62 oC 和139 oC）添加到含有乙酸的二甘醇中，随后将溶液温度升高至合金熔点以上并剧烈搅拌，使得液态金属分散成直径只有几个到十几个微米的液滴。在这个过程中，液滴表面的金属先后与氧气和乙酸反应，形成保护层。当溶液温度降至室温后，处于过冷态的液态金属由于受到保护层的阻隔无法与晶核接触，因此可以长时间保持液态。而当受到外力压迫时，金属液滴的保护层破裂，使得液态金属迅速固化。研究人员将这种合金液滴添加到两块金属之间，只需轻轻一压，固化的合金就将两块金属连接起来，实现了室温下的焊接。

　　受到外力挤压时，金属液滴的保护层破裂，处于过冷状态的金属液体流出后迅速固化。利用这种方法可以实现室温下的焊接（图片引自原论文）

业内人士表示，这项研究非常有趣，或许可以为许多生产过程带来变革，例如在微电子工艺中，这种方法或许可以消除加热对电子元件造成的损害。

报道：Liquid metal ‘balloons’ offer room-temperature soldering论文：Mechanical Fracturing of Core-Shell Undercooled Metal Particles for Heat-Free Soldering编译：魏昕宇