纳米液态金属材料学

不同于迄今已被充分研究过的各类刚性纳米尺度材料，可变形纳米液态金属这种超越常规的新兴功能材料的出现，正带来大量独特的研究与应用机遇。这是因为降低液态金属液滴表面张力、增加比表面积及缩小物理尺寸对于液态金属在生物医学、印刷电子、界面材料和柔性传感器等领域的应用至关重要。纳米液态金属显著改变并提升了宏观液态金属的特定物理化学性能，展现出宏观液态金属力所不及的性能，这样的例子不一而足。
在热界面材料领域，纳米液态金属表现出更高的颗粒融合势垒，显著地提升了绝缘导热界面材料的稳定性。在增材制造领域，利用直写和微注射等制造方式展示了批量生产液态金属图案的潜在实际应用，但受限于较大的表面张力和易于形成的表面氧化物，宏观液态金属与常用的喷墨式打印工艺不易兼容，因此制造导线宽度仅为几微米甚至更高分辨率柔性电路板一度成为难题。然而，通过引入微纳尺度液态金属液滴协助精确电路的制造，使高分辨率印刷电子“触手可及”。此外，通过对微纳米液态金属颗粒进行改性和修饰（氧化、表面活化等），能够在微观尺度上对材料功能予以定向设计，从而拓宽液态金属在微观领域的应用。同时得益于尺寸效应，液态金属微纳米颗粒在电磁光热等方面也展现出了一些异于宏观液态金属的独特性质。这些特性使其在生物医学、柔性电子、热管理和微型马达等领域发挥了独特作用。在能源热控方面，与刚性微纳米金属材料相比，柔性微纳米液态金属则表现出更强的顺应性和易于调控等特性，固液共存的状态使其能够实现刚性纳米材料所无法实现的相变储能等应用。
为推动纳米液态金属材料学这一新兴纳米科学与技术前沿的研究和深入发展，本书系统总结和评述了微纳米液态金属材料的各种物理化学性质，深入阐述了当前已发展出的多种用于制备微纳米液态金属材料的实验手段，着重解读这类新颖的微纳米功能材料在生物医学、柔性电子、热管理和柔性马达领域的前沿应用，探讨当前液态金属微纳米材料所面临的挑战并展望其未来前景。
全书注重介绍纳米液态金属材料为基础的科学属性、典型效应及相关突破性应用。
限于时间和精力，本书不足和挂一漏万之处，敬请读者批评指正。

刘 静 孙旭阳 饶 伟
2022年11月

本书基于作者团队十多年来在纳米液态金属材料学领域的研究成果，系统总结微纳米液态金属材料的各种物理化学性质，深入阐述当前存在的多种用于制备微纳米液态金属材料的实验手段，着重解读这种新颖的微纳米功能材料在生物医学、柔性电子、热管理和柔性马达领域的前沿应用，探讨当前液态金属微纳米材料所面临的挑战并展望液态金属微纳米材料的未来前景。
全书注重介绍纳米液态金属材料为基础的科学属性、典型效应及相关突破性应用，可供纳米技术、生物、医学、机械、电子、器件、材料、物理、化学及设计等领域的研究人员、工程师以及大专院校有关专业师生参考。