image: Unlike solid metals, Ga-LMs are capable of flowing and deforming like water to conform to complex biological tissues, while also exhibiting excellent electrical conductivity. This unique combination enables the potential to construct highly biomimetic intelligent interfaces with integrated multifunctionality.
Credit: ©Science China Press
随着人工智能飞速发展，人机交互成为人机无缝协作的关键，而传统刚性组件与柔性生物组织的适配难题亟待解决。镓基液态金属的出现恰好破解这一困境，其室温下呈液态，导电性堪比金属（如镓铟合金导电率达3.4×106 S/m），且能在大应变下保持导电性能不变。这种材料的核心优势源于其独特理化性质：表面氧化层可调控润湿性，助力精准图案化；低粘度赋予优异流动性，可通过微流体技术注入通道形成柔性电路；生物相容性良好，在体内应用中无明显毒性，为医疗植入设备提供可能；还能在电、磁、化学等刺激下实现形态转变与自修复，即便受损也能快速恢复功能。
在制备与图案化方面，科研人员开发了直接书写、转移印刷、3D打印等多种技术，可将镓基液态金属加工成从宏观块体、微纳颗粒到复合材料的多种形态，适配不同应用场景。
应用层面，该材料已在人机交互领域多点突破：可拉伸电路能承受1500%应变仍稳定工作，为柔性设备提供可靠连接；柔性传感器可精准监测人体运动、汗液成分、心电脑电等信号，助力健康管理与康复监测；电子皮肤模拟人体触觉功能，实现压力、温度等多信号感知，赋能智能假肢与软机器人；柔性能源系统则为 wearable 设备提供长效动力，甚至能在低温环境下稳定运行。此外，它在人工血管、神经接口等人体增强领域也展现出巨大潜力，有望实现器官功能替代与增强。
目前，镓基液态金属仍面临表面氧化层动态行为不明、高频应用导电性不足、规模化制备成本较高等挑战。未来，通过跨学科协作优化材料性能、开发全柔性系统与可重构电子，其有望彻底打破刚性电子与生物系统的壁垒，推动人机交互技术迈入柔性化、智能化、生物融合的新阶段。
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Science Bulletin