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一，用于分子電子學的頂部電極

利用鎵銦合金的形狀可變性和可拉伸性等特點，可以制備鎵銦合金針尖頂部電極，來測量單分子層的電荷傳輸特性。同時由于鎵銦合金具有一定的流動性，從而可以在外力下被注入到微流體通道，而鎵銦合金表面原生氧化層的存在使其在這些通道中結構穩定，從而可以制備鎵銦合金微流體通道頂部電極結。制備基于鎵銦合金的新型功能分子結有助于下一代器件的發展，其中內在的分子功能還可以用于新型電路的制備。

圖1?鎵銦合金針尖頂部電極可以被用來測量分子層特性。(a) 鎵銦合金針尖的制備過程。(b) 在AgTS基底上測量含有不同碳原子烷基硫醇的奇偶特性。(i) 電荷傳輸的奇偶特性；（ii）SAM電阻（RSAM）及SAM-頂部鎵銦合金電極的奇偶特性（Rc,t）；（iii）SAM電容（CSAM）的奇偶特性。(c) 在Pt基底上含有二茂鐵基團的烷基硫醇分子和不含有二茂鐵基團的烷基硫醇整流特性對比。(d) 在AgTS基底上通過控制二茂鐵基團在分子鏈中位置來調控整流特性。(e) 在Si基底上測量CPh-TPI分子層的整流特性。(i) CPh-TPI分子及實驗結構示意圖。(ii) 所測得的CPh-TPI分子層的電荷傳輸特性。(iii) 在2 V時的整流率直方圖分布。

圖2 鎵銦合金微流體頂部電極用來測量分子層特性。(a) 分子結陣列器件光學顯微鏡圖像和結處放大后的圖像。(b) 陣列結器件測量SC11Fc分子層的結構示意圖及電流密度-電壓(J-V)曲線和整流率分布圖。(c) 微流體頂部電極結的示意圖和n-烷基硫醇分子層的J-V曲線。(d) 能夠可逆放置的微流體頂部電極陣列結的示意圖，其中通道3用來填充鎵銦合金，通道1和2應用真空來使得通道3中的鎵銦合金完全填充小尺寸的通過孔，從而作為頂部電極。

圖3?帶鎵銦合金頂部電極的功能性單分子層結。(a) 雙功能單二極管-單電阻器分子記憶的證明：(i) 帶有methylviologen端基的烷基硫醇在正偏壓和負偏壓下的分子結；(ii)顯示滯后和整流的J-V特性。(b）基于螺吡喃?氰酸鹽光異構化的三態分子開關，其中（i）顯示了兩種分子電導狀態，以及（ii）不同達到ON-OFF狀態的J–V特性。(c) 基于破壞性量子干涉的雙端分子存儲器顯示 (i) 分子結構，（ii）由交叉共軛的中性和線性共軛的還原形式引起的量子干涉的差異，（iii）通過可逆開關實現的雙端分子存儲器。(d) 在基于鎵銦合金的雙層器件中，通過交換頂層來實現整流的操作數切換。

二， 柔性和可拉伸器件

液態金屬鎵銦合金可以用于制備傳感器，天線，電子電路等等。常見的基于液態金屬鎵銦合金的柔性傳感器主要是應變傳感器，壓力傳感器，觸覺傳感器，溫度傳感器等。而將液態金屬如鎵銦合金注入微流體通道,通過利用液態金屬獨特的性質，可以制備各種各樣的可調諧和可重組天線，例如偶極子，貼片，線圈，射頻天線等等。液態金屬還可以作為拉伸導體，互連線，結合常用的電路元器件，則可以制備柔性可彎曲的電子電路。

圖4 基于 鎵銦合金的應變傳感器，觸摸傳感器，壓力傳感器，氣體傳感器和慣性傳感器應用。(a) 鎵銦合金和丙烯酸組成的水凝膠電阻式應變傳感器用于感知手指不同彎曲角度(左)和手腕彎曲(右)。(b) 可穿戴的液態金屬鎵銦合金-彈性體軟復合材料電容式應變傳感器可用于檢測抓取不同大小物體時手指的運動。(c) 液態金屬彈性泡沫（LMEF）觸覺傳感器用作檢測手指不同觸摸位置。(d) 摻雜鎵銦合金和熱變色材料的硅酮復合體可用于焦耳加熱溫度變色傳感和觸摸邏輯門電路。(e) 鎵銦合金?3D微流體通道嵌入的水凝膠用作壓力傳感器。(f) 基于鎵銦合金的交叉電容傳感器用于液相和氣相揮發性有機化合物(VOC)檢測。(g) 基于鎵銦合金的慣性傳感器通過電容變化感知物體運動。

圖5 基于鎵銦合金的電子電路。(a) 基于導電納米粘土的打印柔性電子工藝示意圖(左)，被應用于皮膚上的功能性LED電子電路（右）。(b) 利用‘’剝離前‘’的方法制備的PDMS封裝的液態金屬電路 (左)，插圖為器件的橫截面圖。用雙反印刷技術制作的可編程柔性印刷電路可以隨意彎曲(右)。(c) 在SIS超彈性粘結劑中混合銀片和鎵銦合金制備的雙相AgInGaSIS復合油墨具有良好的拉伸性能，可用于制備多層可拉伸印刷電路。（d）由液態金屬微納米液滴，PVA，CNC構成的Janus薄膜的橫截面示意圖(左)，擦拭方法示意圖(中), 利用Janus薄膜在剪切力下的單面導電性可以用于制備LED陣列電路(右)。(e) 利用3D液態金屬互聯線制備的LED陣列示意圖(上)及實物圖(左下)，平整和彎曲下的電流-電壓特性(右下)。(f) 使用熱成型模擬和預變形圖案生成方法制備3D電子的流程。(g) 帶有綠色模具的3D LED電路的制作（左），3D LED電子電路的原始狀態(中)和可拉伸形變(右)。

三，能源器件和能源催化

利用液態金屬鎵銦合金的高熱導率可以進行熱量管理，它不僅可以利用施加電流時產生的焦耳熱來制備加熱器件，還可以用做冷卻劑對器件進行降溫處理。液態金屬鎵銦合金由于其柔軟可形變性，可以通過外界（例如電場，磁場等）精細控制馬達運動方向而被應用于貨物運輸，微型機器人等場合中。液態金屬鎵銦合金還可用于制備發電機。常見的基于液態金屬的發電機有熱電發電機(TEG)，摩擦電納米發電機(TENG)，磁流體發電機(MHD)等等。液態金屬鎵銦合金良好的變形能力和自愈性能，減緩了傳統剛性堿金屬電池使用過程中枝晶的生長和裂紋的出現，并在高電流密度下實現較好的充放電效率，這為新一代高能量密度的可充電電池提供了發展道路。此外，液態金屬鎵銦合金可作為二維材料制備的催化劑，來輔助制備多種二維材料。而且液態金屬催化劑中不僅可以加速氧化聚合的作用，還可以用作還原劑促進催化反應的進行。

圖6 基于鎵銦合金的熱量管理器件。(a) 液態金屬填充的磁流變彈性體（LMREE）用作壓力敏感的加熱器件的工作原理，(b) 加熱器應用磁場之后不同時間階段薄膜的溫度變化，(c) 溫度改變和施加壓力的關系，(d) 溫度改變和應變的關系。(e) 使用雜化液態金屬-水混合冷卻系統和純水冷卻系統時冷板加熱過程中的溫度變化，插圖為系統結構示意圖。（f）不同體積流量下冷板和液態金屬輸入口及輸出口的溫度變化。

四，生物醫學

相對于傳統的藥物載體，液態金屬由于具有生物兼容性和粘附性，可以和藥物分子形成穩定安全有效的核殼結構，還可以通過光場，磁場等手段來控制其運動，并且其可變形性則減少了運動過程中血管堵塞的可能性，實現了在特定位置處藥物的快速釋放，從而被應用于納米生物醫學領域，例如藥物傳遞，腫瘤治療，生物成像，神經連接等。

五， 其他領域

除了上述的應用外，液態金屬鎵銦合金還可以用于其他的一些領域。例如可以用作電極制備場效應管和電阻開關，測量微納材料的光電特性及溫度特性等等。