司马迁在《史记·秦始皇本纪》中描述秦始皇陵时说:“以水银为百川江河大海……”所述水银是化学元素汞的俗称，它就是我们今天要聊到的一类神奇材料“液态金属”中的一种。
液态金属
是一系列熔点低于或接近室温的金属或金属合金材料的统称，它在室温或较低的加热温度下呈现出一种可流动、不定型的液体状态。常见的液态金属有铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)、汞(Hg)和镓(Ga)等。
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然而，Rb、Cs、Fr的放射性和高化学活泼性，Hg具有易挥发性和高毒性，限制了它们在实际生活中的广泛应用。
不过，熔点为29.76℃的31号元素镓比较特别，它不但具有很好的导电性和导热性，而且生物毒性很低。所以，目前科学家们研究最为广泛的是以金属镓及其合金为代表的液态金属。
常温液态金属在不同介质中的界面效应
液态金属的出现，被视为人类利用金属的第二次革命，在航空航天、精密机械、消费电子、医疗、3D打印等众多领域有着广泛的应用前景。
液态金属的绝活：“炫酷”技能
很多人对液态金属应用的最大印象，莫过于科幻影片《终结者2》，电影中机器人T-1000可以变成液体钻过门缝，也可以忽然迅速聚拢，变成了一个可以自动修复的无敌机器人战士，展现出了液态金属
柔韧性
，
包括
可变形性
、
可拉伸性
和
自愈能力
等。
液态金属的表面张力非常高
，镓基液态金属的表面张力大约是水的10倍。也正是因为此特性，导致它会出现一些非常有意思的现象。
比如说，我们将两个液态金属液滴融到一起时，它们就会产生收缩、变形，好像是一根液体弹簧一样。
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液态金属还具有很好的导电性
，
因此可以通过磁场来操控它们——把磁性颗粒物质跟液态金属结合起来，就可以获得磁性液态金属。在外界磁场作用下，这种磁性液态金属的表面可以长出棱角，并且在磁场的作用和操控下能够进行简单的攀爬。
迄今为止
，
液态金属最让人匪夷所思的一个现象就是它具有
自驱动效应
。在清华大学的一项研究中，液态金属镓安静地躺在装有溶液的器皿中，看上去毫无生气，但是，将一块铝箔放进去之后，液态金属开始变得不安分起来，它将铝箔慢慢“吞噬”到自己体内，并且迅速地动了起来，在盛装它的器皿内跑动。
总之，诸多神奇的性能让液态金属材料在柔性机器人、芯片制造、电子信息、能源、先进制造和生物医学等领域展现出了巨大的潜力。
电子元器件不断朝小型化、高功率化方向发展，导致电子元器件在运行过程中发热和温升显著，严重影响了元器件的工作可靠性和使用寿命，目前热界面材料与液冷技术是常见的散热方案。
液态金属作为同时兼具流动性、高导热性、高体积相变潜热的材料，正给先进散热技术的发展带来了颠覆性变革。
热界面材料
热界面材料通常是聚合物复合材料，即以聚合物为基体，添加导热填料制备而成。由于导热填料都以固体颗粒的形式填充到聚合物基体中，因此，为获得较高的热导率，所需固体填料的体积分数通常较高。
但
加入过量的固体颗粒又会使复合材料整体硬化，黏度显著升高
，
从而丧失原有的力学性能优势，加工性能变差。
而液态金属的出现为此提供了有效的解决方案
。
液态金属作为液态柔性导热填料，具有黏度低、流动性好的特点，当液态金属用量较大时，复合材料仍可保持较低的黏度和良好的加工性。
就在今年CES 2025上，英伟达最新的Blackwell架构显卡——旗舰GPU GeForce RTX 5090 Founders Edition（创始人版）“轻装”亮相。为了使其更轻薄，英伟达采用了三片式PCB和双流通冷却系统设计。其中，
新冷却器的显著特点是使用了
液态金属热界面材料
（TIM）而不是传统的硅脂来控制575WTGP的热设计功耗，引起了广泛关注。
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当然了，液态金属用于热界面材料还未完全成熟，例如其湿润性较差，因而难以涂抹；特别是镓基合金，对电子设备中常用的许多材料（如铜、铝和焊接材料）具有很强的腐蚀性，可能使设备退化、可靠性差、维护成本增加。此外，液态金属的电导率高，存在溢出导致短路的风险，这些问题是必须解决的。
液冷循环工质
当空气冷却无法满足电子设备不断增长的发热量时，液冷技术作为一种新颖有效的散热技术应运而生。传统冷却剂（包括水、油和熔盐）的传热性能（尤其是导热系数和对流换热系数）较差，因此无法达到要求的冷却性能。
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以液态金属为循环工质的热控技术的主要优势可归纳为3个方面
：
首先
，
液态金属因其良好的导电性而能够由电磁泵驱动，驱动效率高，能耗低；
其次，
与水、油和熔盐等非金属介质相比，液态金属具有更高的导热系数，因此液态金属散热模块可以实现更极致的散热能力；
最后
，
液态金属的理化性能稳定，可以保证散热系统高效、长期、稳定地运行。
液态金属在散热领域的应用
不止于此
，低熔点的液态金属还可以作为
相变材料
在
散热
领域发挥重要作用
。有研究发现对于一个典型的商用闪存来说，大约0.668mL的镓基相变储能材料就足以将其温度保持在29℃以下18min以上，而在相同条件下传统USB会快速达到42℃以上。
2023年8月“首次液态金属空间热管理在轨试验”在中国空间站进行，试验用到了液态金属的两种散热原理，即对流换热和固液相变热控。对流换热就是利用液态金属密度大导热率高的特性从发热表面快速带走热量。固液相变热控是利用低熔点金属吸热后熔化以及放热后凝固这两个过程中温度不变的特性将发热表面控制在某一合适的温度。实验显示太空环境重力极微弱，液体金属不会因温度造成的密度变化而流动，其内部的温度分布不均匀。太空散热装置设计时必须考虑增加腔体向内的传热结构。
