液态金属在药学中的制备与应用探索文献综述

液态金属是在常温下呈液态的金属，传统的有金属汞，但是其毒性限制了其应用，在低温下呈现固体金属形状而在常温或高温下呈现液态形态。液态金属通常以镓金属及其合金为主，包括镓铟合金一级镓铟锡合金等。其具有良好的导电性能以及导热性能，同时具有金属光泽。液态金属可以在吞食铝片之后自驱动，有望可以在人体内进行运动或进行载药机器人，但是由于其密度大，容易在表面附着，并贴附在血管壁上，对血液运输造成影响。如果能够实现一种可以在血液中悬浮的液态金属，那么其载药性能会大大提升，并且也提高了安全性。之前用与体内的载药机器人无法同时具有可变形性和磁性，可变形性在血管运动中十分重要，这样避免由于血管尺寸的改变而导致了阻塞或破坏。癌症是自然界的第一大疾病杀手，化药治疗是重要的治疗手段，但是会产生各种副作用，并且靶向性低，利用率低等等。该研究目的在于探索采用液态金属作为载体，将液态金属和药物进行一定比例的混合，在低温下不断搅拌，加速空气中生成新的液态金属氧化膜，同时让药物与氧化膜充分搅拌接触，通过液态金属表面氧化膜的粘附性实现液态金属药物的包裹，在不同电场中，利用电刺激进行液态金属的递送和药物释放，包覆药物的液态金属，具有原液态金属的优异性质，克输送、释放药物等等，可以高效的实现液态金属药物的递送和释放，在药物递送体系（Drug delivery system,DDS）有拓展应用价值。

在液态金属对药物的包覆、携带和保护方面，由于液态金属在空气中表面会形成一层氧化膜，该膜具有褶皱状外表与优异的粘附性，可粘附各种纳米金属颗粒、纳米无机氧化物、纳米管或者纳米粉末等等。因此，用液态金属包覆药物也具有非常大的可行性，可适用于任何药物的包覆携带等。在液态金属对药物的运输方面，由于液态金属在电场的作用下，可向前运动，并且液态金属在吞附铝片后可自驱运动长达几个小时，这为液态金属的药物递送和输送方面奠定了理论依据。该方法制备的液态金属，对药物具有良好的携带和保护作用。包覆药物的液态金属具有原液态金属的所有优良属性，可在电场作用下载生理溶液或人体体液成分相近的溶液中移动和释放负载物质，实现金属药物递送和释放。可实现液态金属不同药物的递送和释放，制备多种包覆药物的液态金属，该方法简单、方便、可重复，并且无污染、无毒害、绿色保护等。

液态金属是指一种不定型金属，液态金属可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。液态金属也是一种不定型、可流动液体的金属。

液态金属成形过程及控制，液态金属充型过程的水力学特性及流动情况充型过程对铸件质量的影响很大可能造成的各种缺陷，如冷隔、浇不足、夹杂、气孔、夹砂、粘砂等缺陷，都是在液态金属充型不利的情况下产生的。正确地设计浇注系统使液态金属平稳而又合理地充满型腔，对保证铸件质量起着很重要的作用。单质中只有汞是液态金属，镓、铷、铯是低熔点金属。

液态金属在砂型中流动时呈现出如下水力学特性：

1.粘性流体流动：液态金属是有粘性的流体。液态金属的粘性与其成分有关，在流动过程中又随液态金属温度的降低而不断增大，当液态金属中出现晶体时，液体的粘度急剧增加，其流速和流态也会发生急剧变化。

2.不稳定流动：在充型过程中液态金属温度不断降低而铸型温度不断增高，两者之间的热交换呈不稳定状态。随着液流温度下降，粘度增加，流动阻力也随之增加；加之充型过程中液流的压头增加或和减少，液态金属的流速和流态也不断变化，导致液态金属在充填铸型过程中的不稳定流动。

3.多孔管中流动：由于砂型具有一定的孔隙，可以把砂型中的浇注系统和型腔看作是多孔的管道和容器。液态金属在多孔管中流动时，往往不能很好地贴附于管壁，此时可能将外界气体卷入液流，形成气孔或引起金属液的氧化而形成氧化夹渣。

4.紊流流动：生产实践中的测试和计算证明，液态金属在浇注系统中流动时，其雷诺数Re大于临界雷诺数Re临，属于紊流流动。例如ZL104合金在670℃浇注时，液流在直径为20mm的直浇道中以50cm/s的速度流动时，其雷诺数为25000，远大于2300的临界雷诺数。对一些水平浇注的薄壁铸件或厚大铸件的充型，液流上升速度很慢，也有可能得到层流流动。轻合金优质铸件浇注系统的研究表明，当Relt;gt;时，液流表面的氧化膜不会破碎，如果将雷诺数控制在4000～10000，就可以符合生产铝合金和镁合金优质铸件的要求。有人通过水力模拟和铝合金铸件的实浇试验证明：允许的最大雷诺数，在直浇道内应不超过10000，横浇道内不超过7000，内浇道内不超过1100，型腔内不超过280。综上分析，影响金属液流动的平稳性的主要因素是金属液的流动速度和浇注系统的形状及截面尺寸。