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2025-10-01 1
液态金属能自愈！电子器件寿命翻倍，柔性电池迎新突破
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2025年10月01日 17:34 0
admin
2025年，哈尔滨工业大学田艳红教授团队，联合上海交通大学曾小勤团队和香港城市大学朱剑豪教授团队，在液态金属自愈合材料领域搞出了大动作。
他们的研究还发在了《材料科学与工程研究报告》上，这可不是普通论文，里面说的技术能让电子器件坏了之后自己修复，以前只能在科幻片里看到的场景，现在真的要靠近现实了。
咱们平时用的电子设备，不管是手机还是智能手表，稍微摔一下、弯一下就可能坏，修起来又贵又麻烦。
传统的电子材料都是固态的，一旦断了裂了基本就没法复原。
但这次研究的液态金属不一样，主要是镓和它的合金，室温下就能流动，导电导热都不差，毒性还低，表面还能形成一层特别薄的氧化层。
本来想这材料也就是性能特殊点，后来发现这层氧化层才是关键，既保护里面的金属不被进一步氧化，还能给材料撑点“劲儿”，让它不是软趴趴的没法用。
聊完材料本身，就得说说它最牛的“自愈能力”是咋来的。
要是这材料被碰坏了，表面的氧化层会裂开，里面的液态金属就会流出来把缺口补上。
而且刚露出来的金属表面，会马上跟空气里的氧气反应，再形成一层新的氧化层。
整个过程不用人帮忙，全靠材料自己的特性完成。
这种“自己修自己”的本事，放在电子器件上太实用了，尤其是柔性电子，比如能弯的显示屏、可穿戴的健康贴片，这些东西平时总在形变，线路特别容易断。
就拿柔性电子里的电路来说，要是断了，液态金属不仅能把物理通道接上，还能恢复导电性能。
修复速度也快，从毫秒到秒级就能搞定，修好之后的导电性和机械性能，跟没坏的时候差不多。
以后咱们戴的智能手表要是线路断了，不用拿去修，它自己就能好，这多省心？
而且研究人员还发现，能靠外部刺激加快修复，比如加个磁场让带磁性的液态金属往破损处跑，或者用焦耳热让金属流动性更好，修复得更快。
柔性电子先受益：可穿戴设备、软体机器人都沾光
现在可穿戴设备越来越多，智能手表、健康监测贴片这些，天天戴在身上，难免会磕磕碰碰、反复弯曲。以前这些设备坏了，要么换零件要么整个换，成本不低还浪费。
但用了这种液态金属自愈合材料，情况就不一样了。
有团队已经在跟企业合作开发自愈合的健康监测贴片，能测心率、血氧，就算弯一千次，坏了也能自己修，现在都在做原型测试了。
要是这贴片能普及，不仅能延长设备寿命，还能少产生点电子垃圾，对环境也友好。
除了咱们日常用的可穿戴设备，软体机器人也特别需要这技术。比如用来救灾的软体机器人，得钻进废墟的窄缝里，很容易被挤压损坏。
之前有个测试的救灾机器人，才五百克重，被挤坏之后十秒内就恢复了通信和运动功能。
更何况，软体机器人还能用于医疗微创手术，要进入人体的窄通道，或者去深海探测，面对高压环境，传统电路根本扛不住，液态金属电路的自愈能力就能派上大用场。
另外，这技术还能用于可重构电子系统。简单说就是能控制液态金属的流动和固化，让电路的结构跟着变。
比如卫星在天上运行，要是电路坏了根本没法修，用这种技术就能通过地面指令调整电路结构，自己修复故障。
深海探测设备也是，水下一千米的压力能把传统电路压坏，液态金属电路修复的成功率能到95%，这在以前想都不敢想。
电池难题有解了？但产业化还得跨几道坎
不光是柔性电子，能源电池领域也能靠这技术突破。
咱们用的锂离子电池，用久了会出现电极粉化、枝晶生长的问题，寿命短还不安全。
但液态金属电极能解决这些麻烦，它能跟活性离子发生可逆反应，形成稳定的中间相，既不让枝晶长出来，还能修复电极表面的小裂纹。
本来想锂电池的寿命也就几百到一千次循环，现在用液态金属电极的电池，循环次数能超两千次，容量还能保持八成以上，穿刺测试也不会起火爆炸，这安全性提升太多了。
固态电池也是个好方向，安全性比传统锂电池高，但电极和固态电解质的界面接触一直是难题，会影响能量密度。
液态金属电极能跟固态电解质形成良好的接触，还能在循环过程中保持稳定，这就给固态电池产业化扫清了一个大障碍。
以后新能源汽车的电池要是用了这技术，寿命能延长到八年以上，跑二十万公里都没问题，车主不用老想着换电池，能省不少钱。
不过，这技术要真正量产还得解决几个问题。
首先是成本，镓和它的合金价格不低，2025年纯度99.99%的镓差不多三千元一公斤。
但研究团队也在想办法，比如往镓里掺锌，掺三成就能把成本降15%，以后回收技术成熟了，液态金属器件的回收率能到九成以上，比传统电子器件高不少，长期来看成本能降下来。
然后是氧化层的控制，氧化层的厚度和性质直接影响材料性能，得在保护效果和导电性能之间找平衡。
现在研究人员用原子层沉积法，能把氧化层厚度的偏差控制在0.5纳米以内，这精度已经很高了。
还有机械性能和自愈能力的平衡，太柔软的材料自愈好但没劲儿，太硬的材料又难自愈，研究团队正在通过复合材料设计解决这个问题。
液态金属自愈合技术的潜力很大，5G/6G通信、物联网、AI硬件这些领域，都需要更可靠、更能适应不同场景的电子器件，这技术刚好能满足需求。
而且国家也很重视，“十四五”新材料规划把液态金属列为重点，2025年研发投入超五十亿元，国外像美国斯坦福、德国马普研究所也在做相关研究。
虽然现在还有些坎要跨，但再过十年八年，用液态金属自愈合技术的电子器件很可能会大规模上市。
到时候咱们用的手机、手表，甚至汽车电池，坏了都能自己修复，既省钱又环保。
就是不知道这一天能不能来得再快一点，毕竟谁也不想自己的电子设备一坏就只能换新的不是？
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