哈工大田艳红教授团队发表综述文章 为液态金属自愈合机制及其在电子器件领域应用提供重要参考

哈工大全媒体（李双余 于铭涵/文 于铭涵/图）近日，我校材料科学与工程学院田艳红教授团队携手上海交通大学曾小勤教授团队和香港城市大学朱剑豪教授，对液态金属在自愈合材料领域的最新研究进展及其在未来电子器件中的应用前景进行总结，系统阐述液态金属特性、发展历程、自修复机制及其在柔性电子和能源电池中的应用，为开发高性能、长寿命的下一代电子器件材料提供了重要指导。相关综述以《液态金属炼金术：解锁镓基自愈合材料，赋能下一代电子器件》（Liquid metal alchemy: Unlocking self-healing gallium-based materials for next-generation electronics）为题发表在《材料科学与工程研究报告》（Materials Science and Engineering: R: Reports）上。

液态金属，特别是镓（Ga）及其合金（如EGaIn, Galinstan），凭借其室温流动性、高导电/导热性、低毒性和表面可氧化形成纳米氧化层等独特性质，成为实现材料自修复功能的理想候选者。有效利用这些特性实现高效、可控且多功能的材料修复，尤其是在复杂电子器件中需同时恢复电学通路，并保持机械完整性，是巨大挑战。针对这一难题，该综述系统总结液态金属的基本特性（低熔点、高表面张力、化学活性、生物适应性）及其在材料中的不同应用形式（表面涂覆、内部封装、基体混合）。文章重点阐述液态金属在柔性电子和能源电池两大领域的自修复机制：在柔性电子领域，液态金属利用其流动性（受高表面张力驱动）和表面氧化层破裂重组特性，可实现无外部资源支持的自主电学通路修复，如压力诱导液滴破裂重组导电，或结合外部场/溶液，如磁场引导、蒸汽暴露、焦耳热等实现快速高效修复；在能源电池领域，液态金属电极通过高反应活性进行合金化/去合金化反应，能有效抑制枝晶生长、减少电极粉化并修复表面裂纹，显著提升电池的循环寿命和稳定性。

液态金属自修复机制及在不同领域中的应用

液态金属自修复材料发展历程

该研究工作系统梳理液态金属自修复材料的发展脉络、机制与应用，指出其当前面临的挑战，包括成本、氧化层控制、机械性能平衡、电极界面兼容性和未来研究方向（如多功能集成、统一评价体系、智能封装设计）等，为高性能液态金属基自修复材料的未来发展和在柔性电子、可穿戴设备、高可靠能源系统等领域的应用奠定理论基础。

材料科学与工程学院、材料结构精密焊接与连接全国重点实验室博士研究生于铭涵为第一作者，田艳红教授、冯佳运副研究员等为共同通讯作者。该研究受国家自然科学基金和黑龙江省“揭榜挂帅”科技攻关项目等资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mser.2025.101073