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  近日，中科院理化所應邀在Materials Science and Engineering: R: Reports (Top 期刊，IF=24.48，每年僅發(fā)表12篇左右論文) 發(fā)表了題為Transformable Soft Liquid Metal Micro/Nanomaterials的綜述文章，首次系統(tǒng)地針對近年來興起的可變形微納米液態(tài)金屬功能材料的物理化學特性、制備方法和多領域應用進行了系統(tǒng)的總結和評述。文章共同第一作者分別為碩士研究生張明寬和姚思遠，共同通訊作者為饒偉研究員和劉靜研究員。

  降低液態(tài)金屬液滴的表面張力、增加比表面積及縮小物理尺寸對于液態(tài)金屬在生物醫(yī)學、印刷電子、界面材料和柔性傳感器等領域的應用至關重要。微納米液態(tài)金屬顯著改變并提升了宏觀液態(tài)金屬的特定物理化學性能，展現出宏觀液態(tài)金屬力所不及的性能。例如，在熱界面材料領域，納米液態(tài)金屬表現出更高的顆粒融合的勢壘，顯著地提升了絕緣導熱界面材料的穩(wěn)定性。在增材制造領域，利用直寫和微注射等制造方式展示了批量生產液態(tài)金屬圖案的潛在實際應用。但受限于較大的表面張力和易于形成的表面氧化物，宏觀液態(tài)金屬與常用的噴墨式打印工藝難以兼容，因此制造導線寬度僅為幾微米甚至更高分辨率柔性電路板仍是“卡脖子”的難題。然而，通過引入微納液態(tài)金屬液滴協(xié)助精確電路的制造，使高分辨率印刷電子“觸手可及”。此外，通過對微納米液態(tài)金屬顆粒進行改性和修飾（氧化、表面活化等），能夠在微觀尺度上對材料功能的定向設計，從而拓寬液態(tài)金屬在微觀領域的應用。同時得益于尺寸效應，液態(tài)金屬微納米顆粒在電磁光熱等方面也展現出了一些異于宏觀液態(tài)金屬的獨特性質。這些使其在生物醫(yī)學、柔性電子、熱管理和微型馬達等領域發(fā)揮了獨特作用（圖1）。

圖1 微納米液態(tài)金屬材料多領域應用上的優(yōu)越性

  此外，與剛性微納米金屬材料相比，柔性微納米液態(tài)金屬則表現出更強的順應性和易于調控等特性（圖2），固液共存的狀態(tài)使其能夠實現剛性納米材料所無法實現的相變儲能等應用。

圖2 微納米液態(tài)金屬和剛性微納米顆粒相比的優(yōu)勢

  在該評述中，作者全面系統(tǒng)地回顧了微納米液態(tài)金屬材料的電學，熱學等物理化學性質，細致地總結了當前存在的多種用于制備微納米液態(tài)金屬材料的實驗手段，著重評述了這種新穎的微納米功能材料在生物醫(yī)學、柔性電子、熱管理和柔性馬達領域的前沿應用（圖3），總結了目前液態(tài)金屬微納米材料所面臨的挑戰(zhàn)并展望了液態(tài)金屬微納米材在生物成像，熱界面材料等領域的潛在應用。

圖3 柔性可變形液態(tài)金屬微納米材料在生物醫(yī)學、柔性電子、熱管理和軟體馬達領域的應用

  以上工作表明，不同于迄今已被充分研究過的各類剛性微納尺度材料的是，可變形微納米液態(tài)金屬這種超越常規(guī)的功能材料的出現，正帶來大量新的研究與應用機遇，此方面的發(fā)展方興未艾。相關研究工作得到國家自然科學基金重大項目、北京市科技基金委和理化所所長基金的大力支持。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mser.2019.03.001