引言
科幻影片《终结者》中，由液态金属制成的机器人无所不能。而随着科学研究的深入和发展，大量液态金属技术以及由此制成的先进装备正在成为现实。
现实中的常温液态金属是一大类物理化学行为十分独特的新兴功能物质，典型类型有镓基合金、铋基合金及其衍生材料。常温液态金属及其衍生材料的出现，打通了许多应用技术的瓶颈环节，促成了众多颠覆传统的产业应用。
液态金属性能优势
液态金属，也被称为金属玻璃，非晶合金，它是通过金属超急冷凝固时原子来不及有序排列结晶，组成它物质原子不呈空间有规则周期性，没有晶态合金的晶粒、晶界存在。这种非晶态原子结构使液态金属具备了许多独特的性能。
相比传统金属，液态金属的优势体现在性能、工艺两方面：
1.性能上，高硬度、高强度、耐高温等性能，同时还具备非金属材料（塑料、玻璃等）的优越性：如弹性、柔韧性、耐腐蚀等性能。
2.工艺上，由于液态金属以非晶态冷却，收缩率非常小，可以通过注塑、压铸等工艺得到理想的形状，也可以用喷涂、激光熔覆、堆焊等工艺制备表面涂层。
液态金属新材料创制理论
常温液态金属及其衍生材料是近年来异军突起的新兴功能物质，该领域取得了一系列突破性发现，催生出诸多全新的材料创制与应用，被视为人类利用金属的第二次革命。在液态金属新材料创制方面，除采用合金化配制途径之外，液态金属主要有以下几种典型创制：
（一）基于外来物强化或改性的液态金属材料
液态金属具有“胞吞效应”的类生物行为，金属液滴可在溶液环境中借助电场或化学物质的激励作用将周围颗粒吞入体内，可根据需要制成物理化学性质各异的物质，创制出一系列高性能纳米金属流体材料。
液态金属同样也可用作添加物对其他材料予以改性，据此创制出大量新型液态金属复合材料。
（二）多孔液态金属材料
在液态金属内加载铁纳米颗粒并引入化学反应机制，可快速制造出具有良好导电性和磁性的柔性多孔金属材料，可应用于制造水下变形机器、柔性机械臂、外骨骼、柔性智能机器人等领域。
（三）液态金属基导体–绝缘体转变材料
借助液态金属高导热且电绝缘的性质，可制成导电绝缘体转变（CIT）材料。运用不同熔点的液态金属与协同材料，从而发展出更多宽温区工作的液态 CIT 材料体系。
（四）轻量化液态金属材料
运用常温液态金属的轻质性，可制备出低密度、可漂浮于水面的液态金属复合材料，如水面电路、水中机器人，还可引入不同封装来实现对材料漂浮行为的调控。
液态金属材料前沿应用
（一）液态金属先进热控与能源技术
液态金属在高功率密度电子芯片、光电器件、国防装备极端散热等方面有着重要应用价值，同时也逐步拓展到了消费电子、低品位热能利用、光伏发电、能量储存、智能电网、高性能电池、发动机冷却、热电转换等领域。
图1 典型液态金属热管理应用产品或使用情形
（二）液态金属印刷电子与3D打印
运用液态金属印刷电子学、室温金属3D打印等创新思想，通过印刷方式，在各种柔性、刚性基材甚至人体皮肤上直接制造出目标电路、元器件、集成电路和终端功能器件，使得个性化功能器件的快速制造成为可能。
图2 普惠型液态金属功能电子制造
图 3液态金属电子应用场景
在生物医学与健康技术领域，液态金属已被运用于一系列关键技术：液态金属神经连接与修复调控技术、液态金属高分辨血管造影术、液态金属栓塞血管治疗肿瘤技术及液态金属医学传感技术等，解决了大量重大生物医学难题与瓶颈。
图4 肿瘤治疗用液态金属皮肤光热涂覆材料与柔性生物医学电子应用
（四）液态金属柔性智能机器
液态金属衍生出了全新的可变形机器概念，可创制出以可控方式在不同形态之间自由转换的柔性机器，用于代替人类执行更为特殊、更为复杂的任务，如：血管机器人、流体泵送系统及柔性执行器等，柔性智能机器技术显著促进了高端制造、医疗康复、国防装备等领域的快速发展。
产业及趋势
液态金属产业近年来发展迅速，涵盖了制备、加工、应用等多个环节。随着制备方法的不断发展，液态金属的制备效率和质量将得到进一步提升。这一革命性材料的运用和推广，对于能源、电子信息、先进制造、国防装备、柔性智能机器人、生物医疗健康等领域有着关键性作用，推动着国家前沿科技进展。
随着技术的进步和市场的扩大，液态金属产业链不断完善，产值呈现出稳步增长的态势。目前全球业态金属行业市场规模约为500亿美元，预计在未来几年将保持稳定增长，直达万亿行业规模。
结语
2017年液态金属材料被收录进工信部、财政部和保监会共同组织编制的《重点新材料首批次应用示范指导目录（2017年版）》，其中液态金属被列为重点新材料。2018年10月国家统计局第15次常务会议通过的《战略性新兴产业分类（2018）》目录中，也将液态金属制造项目收入其中，2023年入选前沿材料重点发展目录，液态金属材料及其应用正处于蓄势待发的阶段，随着技术的逐渐成熟，将为众多领域带来新的变革。
