哈工大深圳马星/金东东与浙大李铁风/杨栩旭教授ACS Nano | 磁响应镓基液态金属的制造、性质和应用

英文原题：Magnetically Responsive Gallium-Based Liquid Metal: Preparation, Property and Application

通讯作者：马星、金东东，哈尔滨工业大学（深圳）

作者：Yifeng Shen (沈毅锋), Dongdong Jin (金东东)*, Tiefeng Li (李铁风), Xuxu Yang (杨栩旭), Xing Ma (马星)*

磁场具有灵活的可调性、介质穿透性和高安全性，因此在许多领域展现了巨大的应用潜力。基于此背景，各种能够响应外部磁场的智能软材料应运而生，并在多个方向上开展了应用研究。这些磁响应智能软材料大多由分散的磁性颗粒和柔软的基质材料组成，其中基质材料可以分为固体（如硅胶和水凝胶）、液体（如水、硅油和离子液体）以及非牛顿流体（如史莱姆液体胶）。然而，常用的软基质材料通常存在密度低、热导率和电导率差等问题，限制了它们在医学成像、高性能电子设备和热管理等领域的进一步应用。为了克服这些问题，低熔点、高密度、高导电性且与大多数物质不混溶的室温液态金属成为磁响应智能软材料的理想基质材料之一。与其他相对危险的低熔点金属（汞和钠钾合金等）不同，具有良好生物相容性和温和化学活泼性的镓及其合金（如镓铟合金和镓铟锡合金）是本文主要讨论的对象。

本文不仅介绍液态金属和磁性材料的复合材料，还包括内部有电流流动的纯液态金属。前者将磁性颗粒与液态金属混合后，所得的复合物自然地表现出对于外部磁场的响应性。后者内部有电流流动（存在电势差）的液态金属，在洛伦兹力的作用下也会对外部磁场产生响应。

回顾磁响应镓基液态金属的发展历史（如图1所示），这类材料在20世纪中叶只是被应用于治疗龋病的充填材料，而直到21世纪初，才在磁流体动力学领域受到初步关注。在过去十年间，这类具有高流动性、金属特性和磁响应性的多功能材料逐渐引起了学界和产业界的广泛关注，并在基础科学领域和前沿应用领域取得了显著进展。

图1. 磁响应镓基液态金属的重要发展进程

为了指导该领域的进一步发展，哈尔滨工业大学（深圳）集成电路学院马星教授和金东东教授以及浙江大学航空航天学院李铁风教授和杨栩旭教授等人，汇总了磁响应液态金属目前所有可行的制造方法，对该材料的理化性质及各类影响因素进行了综合分析。接着，回顾并讨论了磁响应液态金属在软体机器人、生物材料、柔性电子、电磁屏蔽和高效热管理等多个领域的最新应用进展。最后，分析了磁响应液态金属目前亟待解决的挑战，并展望了其在更多基础学科和交叉学科中的应用前景（如图2所示）。

图2. 发展磁响应镓基液态金属的挑战的应用

该综述以“Magnetically Responsive Gallium-based Liquid Metal: Preparation, Property and Application（磁响应镓基液态金属：制造，性质和应用）”为题发表在美国化学学会期刊ACS Nano 上，第一作者为浙江大学航空航天学院的沈毅锋。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Magnetically Responsive Gallium-Based Liquid Metal: Preparation, Property and Application

Yifeng Shen, Dongdong Jin*, Tiefeng Li, Xuxu Yang, Xing Ma*

ACS Nano 2024, 18, 31, 20027-20054

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c07051 

Published Date: July 29, 2024

© 2024 American Chemical Society

导师介绍

马星

https://www.x-mol.com/university/faculty/108877 

金东东

https://www.x-mol.com/university/faculty/376889 

李铁风

https://www.x-mol.com/university/faculty/304125 

（本稿件来自ACS Publications）