常温液态?属及其衍?材料是近年来异军突起的新兴功能物质，该领域取得了?系列突破性发现，催?出诸多全新的材料创制与应?，被视为?类利??属的第?次?命。液态?属物质科学领域涌现出的若?典型进展、基础问题与?业应?范例，剖析现象背后的科学规律，具体包括：芯?冷却与能源利?、印刷电?学与增材制造（3D打印）、?物材料学、柔性智能机器学。在此基础上，论述了提出“液态?属?”的时代背景、发展液态?属新?业体系的基本途径，阐述了推进液态?属材料基因?程研究并构建相应数据库的重要意义。液态?属作为兼具基础探索与实际应?价值的重?科学、技术与?业前沿，发展前景?阔；相应研究有望促进?类物质?明进步、优化社会?产和?活?式，也将深刻影响中国乃?世界寻求新?代变?性科技与?业的进程。

常温液态?属物质科学的兴起

?们对液态?属的第?印象，?多来?科幻影?《终结者》，?所不能的机器?正由液态?属制成。当前，随着科学研究的深?和发展，?量液态?属技术以及由此制成的先进装备正在成为现实。在很?程度上可以认为，液态?属就是介乎机器与?之间的尖端功能材料，蕴藏着丰富的科学、技术与应?问题。现实中的常温液态?属是??类物理化学?为?分独特的新兴功能物质，典型类型有镓基合?、铋基合?及其衍?材料；具有诸多新奇特性，为新兴科学与技术前沿提供了重要启?和丰富的研究空间。近年来，得益于国内外学者特别是中国研究团队在基础探索与?业化实践??的开创性?作，液态?属物质科学已从最初的冷门发展成为备受国际关注的重?科技前沿热点，影响范围甚?。

2011年诺贝尔化学奖得主、以?列理?学院教授DanShechtman曾指出：今天技术的最?限制，主要来?材料的限制。液态?属及其衍?材料的出现，打通了许多应?技术的瓶颈环节，促成了众多颠覆传统的产业应?。?21世纪初起，中国研究团队在这?重?科技领域发挥了系统性、开创性作?，揭?了液态?属诸多全新科学现象、基础效应和变?性应?途径；促成了?系列?新技术产业的形成，提出并推动了“液态?属?”和液态?属全新?业的创?与发展。近年来，国际上?些科研机构也相继启动液态?属探索，取得可喜进展。液态?属研究与应?渐?佳境，反映了?个重要科技和产业领域的形成和演进态势。本?旨在对液态?属的基础问题和典型进展予以剖析，阐述这?重要前沿在催?突破性科学与产业??的价值，重点包括电?信息、能源、先进制造、柔性机器?、?物医疗等领域；论述液态?属物质科学在开辟全新?业??的??和作?，阐述建设“液建设“液态?属?”以及产业集群的前期实践情况，探讨?临的重?发展机遇，以期为我国新材料产业发展提供前沿参照。

经典的液态?属材料及其属性

顾名思义，液态?属指在室温附近或更??些的常温下呈液态的?属，?称低熔点?属。典型的有镓基、铋基?属及其合?，因其安全?毒、性能卓越，正成为异军突起的?命性材料；其他如汞、铯、钠钾合?等，虽在常温下也处于液态，但具有毒性、放射性或危险性，在应?上受到很?限制。与低熔点?属形成对?的是，在?温（如600~700℃）条件下才能呈现液态的?属或其合?，称为?熔点?属，作为经典冶?材料内容已被?泛研究。相较??，在世界范围内，很长?段时间常温液态?属被忽视了。?近年来取得的颠覆性发现和技术突破，更多体现在揭?常温液态?属的基础科学现象与重?应?途径??。液态?属在常温下可流动、导电性强、热学特性优异、易于实现固液转换，因沸点?温度?达2300℃时仍处于液相）?不会像?那样沸腾乃?爆炸；可以说仅?单项材料就将诸多尖端功能材料的优势集于?体，有望突破许多传统技术的应?瓶颈，据此打开极为?阔的产业应?空间。通常可供直接使?的常温液态?属种类?较有限。?然界中常温下呈液态的纯?属主要有汞、镓、铯，熔点分别为?38.87℃、29.8℃、28.65℃。鉴于液态纯?属种类稀少，?般在实际中使?的是液态合?材料，需具备以下特点：①物理化学性能优良，如?热导率、电导率、低粘度等；②环境友好、?毒?害、?易燃易爆、易于回收利?，具有较低的蒸汽压和挥发性；③成本宜尽可能低。也因如此，阻碍液态?属快速发展和应?的瓶颈之?就是缺乏?够多的可选材料以及对相应材料属性的认识。为改变这种现状，国内研究团队提出了液态?属材料基因组计划，旨在发现新的液态?属功能材料，进?解决材料种类短缺的问题。探索和发现更多的液态?属复合材料以满??益增长的实际需求，这是领域研究的持续?向。

液态?属新材料创制

（?） 基于外来物强化或改性的液态?属材料

在液态?属新材料创制??，除采?合?化配制途径之外，还可借助材料之间的相容性来获得更多新材料。实验发现，?属液滴可在溶液环境中借助电场或化学物质的激励作?将周围颗粒吞?体内，类似细胞?物学的胞吞效应，效率极?。这?发现开辟了构筑?性能液态?属材料的快捷途径，可根据需要制成物理化学性质各异的物质（如电学、磁学、热学、?学性能可调的液态?属），甚?研发?系列物态介于液体和固体之间的?属复合物。除了引?外来物实现功能材料外，液态?属同样可?作添加物对其他材料予以改性。液态?属添加物概念提出后，据此发展出了?导物实现功能材料外，液态?属同样可?作添加物对其他材料予以改性。液态?属添加物概念提出后，据此发展出了?导热、电绝缘液态?属材料，将导热、绝缘两个原本?盾的属性集成到?起，这实际上成为后续研发液态?属复合材料的开端。

（?）多孔液态?属材料

虽然迄今已有的液态?属?多呈连续介质形式，但是液态?属也可制成多孔物质，由此实现更多奇特功能和?为。研究发现，在液态?属（如镓铟合?）内加载铁纳?颗粒并引?化学反应机制，可快速制造出具有良好导电性和磁性的柔性多孔?属材料；这种材料的孔径??可灵活调控，经受加热时能够多次重复膨胀（在极限情况下可达7倍），膨胀后的多孔?属甚?可携带重物漂浮于??。此类材料系?次在?然界被创造出来，所发现的机理将液态?属智能材料与装备的研发推向新的?度。例如，有关特性可?于制造?下变形机器、柔性机械臂、外?骼、柔性智能机器?等。

（三）液态?属基导体–绝缘体转变材料

?导热且电绝缘，这种看似?盾的性质还可借助彼此加以调控，进?制成导电绝缘体转变（CIT）材料。有研究发现基于液态?属制备宽温区可调CIT材料的通?策略，关键在于利?复合材料内部物质间的相互配合来实现材料的导电绝缘转变功能。典型案例之?是将具有反常体积膨胀率的液态?属与流动性良好的?甲基硅油结合，构造出液态CIT材料。

由此基本原理出发，可借助不同熔点的液态?属与协同材料，发展出更多宽温区?作的液态CIT材料体系。液态CIT材料依据复合材料内部物质间的相互配合机制，由液态?属液滴和溶剂混合?成（见图4）。当温度较?时，液态?属为液态并被溶剂分隔开，此时复合材料表现为绝缘态；当温度降低时，?属液滴发?凝固，液态CIT材料变为导电态；随着温度的改变，液态CIT材料的导电率可相差9个数量级，这个过程完全可逆且理论上可以重复?限次。液态CIT材料的转变温度仅取决于?属液滴的相变点，因此可找到?系列具有不同相变点的液态合?（如镓基、铋基合?）以获得不同的转变点温度。

（四）轻量化液态?属材料

常规的液态?属通常密度很?，这会导致制成器件与装备的质量较?，使得能量耗费过多、应?灵活性降低。基于轻质液态?属的基本思想，以共晶镓铟合?及中空玻璃微珠为代表，可制备出密度仅为?的?半、可漂浮于??的液态?属复合材料。这种材料保留了纯液态?属的导电性、导热性、?学强度、固液相变等特性，还具有可塑性、可变形性乃?磁性等特征；据此设计各种平?与三维应?场景，如??电路、?中机器?，还可引?不同封装来实现对材料漂浮?为的调控。轻质液态?属物质概念具有基础科学意义和普适应?价值，开创了制造新型液态?属功能材料的新途径。结合各类液态?属与对应的轻质改性物质（如塑料、?材、轻?属以及磁性、光学材料、多孔物质等），可赋予终端材料更多的?标功能；能以?种材料形式同时将多类尖端材料的功能（如电、磁、声、光、热、?学、流体、化学等）集于?体，这是已有材料体系不易具备的性能，在许多应?场合?分有?。

液态金属走入生活　　　　

“包裹感很好，很轻巧。固定时，哪里不对还可以矫正，拆卸下来可继续使用。”贵州省27岁的孔先生第一次知晓液态金属，并与之亲密“接触”，就被它的神奇折服。　　　　

据孔先生介绍，他因手臂受伤骨折，到云南省宣威市第一人民医院治疗。手术后，先用传统石膏固定手臂，举止不便。看到医生为其他患者更换了用液态金属制作的骨科外固定支具（又称“外骨骼”），十分好奇，要求也使用“外骨骼”，效果果然不错。　　　　

液态?属为诸多前沿科技的变?性发展创造了重?机遇，带动性极强。宜在宏观研究层?开展系列化的软课题和战略研究，科学预测这?新兴材料对于能源、电?信息、先进制造、国防装备、柔性智能机器?、?物医疗健康等领域的关键作?，推动国家前沿科技进展，促进新?业体系发展。

-END-