為何要研究高溫真空下的液態金屬潤濕性？

在航空航天、核能、電子封裝及增材制造等領域，液態金屬與陶瓷、金屬、復合材料等基材的高溫相互作用是許多工藝（如釬焊、涂層、復合制造、液態金屬冷卻）的核心物理化學過程。這一過程的成敗，很大程度上取決于一個關鍵界面特性——潤濕性。而準確評估高溫、尤其是真空或可控氣氛下的潤濕性，是一項復雜且至關重要的技術。為何要研究高溫真空下的液態金屬潤濕性？

在高溫真空環境中進行測試，主要基于以下原因：

1、避免氧化：

絕大多數金屬，尤其是活性金屬（如鋁、鈦、鋯）和難熔金屬（如鉬、鎢），在高溫下極易氧化。表面形成的氧化膜會嚴重阻礙潤濕，使其無法反映金屬/基材界面的真實情況。真空環境有效去除氧氣，保證液態金屬和基材表面的潔凈。

2、模擬真實工藝條件：

許多先進連接和涂層技術（如高溫釬焊、真空鍍膜）正是在真空或高純惰性氣氛保護下進行的。在此條件下測試獲得的潤濕性數據，對工藝參數的制定具有最直接的指導價值。

3、研究界面反應：

在高溫下，液態金屬與基材之間可能發生溶解、擴散和形成金屬間化合物（IMC）等反應。這些反應會動態地改變界面化學和界面能，從而顯著影響潤濕過程。真空環境確保了這些反應不受大氣污染的干擾，使研究其本征機理成為可能。

高溫潤濕性測試遠不止獲取一個最終的靜態接觸角那么簡單，它是一個動態的、蘊含豐富信息的過程。

1、潤濕動力學分析：

記錄從金屬熔化瞬間到最終平衡的整個過程中接觸角隨時間（θ-t）的變化曲線。這條曲線可以揭示潤濕的機制：

反應性潤濕：接觸角隨時間的延長而逐漸減小，表明界面正在發生化學反應，新相的形成降低了界面能，改善了潤濕性。

擴散控制潤濕：變化速率與時間呈特定關系。

2、界面反應與鋪展動力學：

除了接觸角，還可以同步分析液滴基底直徑隨時間的變化，即鋪展動力學。

實驗結束后，對樣品進行切割、拋光和顯微分析（如SEM/EDS），直接觀察界面反應層的形貌、厚度和成分，將最終的微觀結構與潤濕行為相關聯，建立機理模型。

高溫真空環境下的液態金屬潤濕性測試，是連接材料科學理論與工業應用的橋梁。它絕非簡單的角度測量，而是一個集成了ji端環境控制、先進光學成像、精密機械設計和深度數據解析的復雜系統工程技術。通過揭示純凈條件下液/固界面的本征相互作用規律，它為新材料開發（如復合材料的金屬基體、新型釬料）、新工藝優化（如3D打印的鋪粉與熔融）和重大裝備的可靠性設計（如聚變堆的液態包層）提供了科學依據和量化工具，持續推動著制造業向前發展。