一，用于分子电子学的顶部电极

利用镓铟合金的形状可变性和可拉伸性等特点，可以制备镓铟合金针尖顶部电极，来测量单分子层的电荷传输特性。同时由于镓铟合金具有一定的流动性，从而可以在外力下被注入到微流体通道，而镓铟合金表面原生氧化层的存在使其在这些通道中结构稳定，从而可以制备镓铟合金微流体通道顶部电极结。制备基于镓铟合金的新型功能分子结有助于下一代器件的发展，其中内在的分子功能还可以用于新型电路的制备。

图1 镓铟合金针尖顶部电极可以被用来测量分子层特性。(a) 镓铟合金针尖的制备过程。(b) 在AgTS基底上测量含有不同碳原子烷基硫醇的奇偶特性。(i) 电荷传输的奇偶特性；（ii）SAM电阻（RSAM）及SAM-顶部镓铟合金电极的奇偶特性（Rc,t）；（iii）SAM电容（CSAM）的奇偶特性。(c) 在Pt基底上含有二茂铁基团的烷基硫醇分子和不含有二茂铁基团的烷基硫醇整流特性对比。(d) 在AgTS基底上通过控制二茂铁基团在分子链中位置来调控整流特性。(e) 在Si基底上测量CPh-TPI分子层的整流特性。(i) CPh-TPI分子及实验结构示意图。(ii) 所测得的CPh-TPI分子层的电荷传输特性。(iii) 在2 V时的整流率直方图分布。

图2 镓铟合金微流体顶部电极用来测量分子层特性。(a) 分子结阵列器件光学显微镜图像和结处放大后的图像。(b) 阵列结器件测量SC11Fc分子层的结构示意图及电流密度-电压(J-V)曲线和整流率分布图。(c) 微流体顶部电极结的示意图和n-烷基硫醇分子层的J-V曲线。(d) 能够可逆放置的微流体顶部电极阵列结的示意图，其中通道3用来填充镓铟合金，通道1和2应用真空来使得通道3中的镓铟合金完全填充小尺寸的通过孔，从而作为顶部电极。

图3 带镓铟合金顶部电极的功能性单分子层结。(a) 双功能单二极管-单电阻器分子记忆的证明：(i) 带有methylviologen端基的烷基硫醇在正偏压和负偏压下的分子结；(ii)显示滞后和整流的J-V特性。(b）基于螺吡喃↔氰酸盐光异构化的三态分子开关，其中（i）显示了两种分子电导状态，以及（ii）不同达到ON-OFF状态的J–V特性。(c) 基于破坏性量子干涉的双端分子存储器显示 (i) 分子结构，（ii）由交叉共轭的中性和线性共轭的还原形式引起的量子干涉的差异，（iii）通过可逆开关实现的双端分子存储器。(d) 在基于镓铟合金的双层器件中，通过交换顶层来实现整流的操作数切换。

二， 柔性和可拉伸器件

液态金属镓铟合金可以用于制备传感器，天线，电子电路等等。常见的基于液态金属镓铟合金的柔性传感器主要是应变传感器，压力传感器，触觉传感器，温度传感器等。而将液态金属如镓铟合金注入微流体通道,通过利用液态金属独特的性质，可以制备各种各样的可调谐和可重组天线，例如偶极子，贴片，线圈，射频天线等等。液态金属还可以作为拉伸导体，互连线，结合常用的电路元器件，则可以制备柔性可弯曲的电子电路。

图4 基于 镓铟合金的应变传感器，触摸传感器，压力传感器，气体传感器和惯性传感器应用。(a) 镓铟合金和丙烯酸组成的水凝胶电阻式应变传感器用于感知手指不同弯曲角度(左)和手腕弯曲(右)。(b) 可穿戴的液态金属镓铟合金-弹性体软复合材料电容式应变传感器可用于检测抓取不同大小物体时手指的运动。(c) 液态金属弹性泡沫（LMEF）触觉传感器用作检测手指不同触摸位置。(d) 掺杂镓铟合金和热变色材料的硅酮复合体可用于焦耳加热温度变色传感和触摸逻辑门电路。(e) 镓铟合金 3D微流体通道嵌入的水凝胶用作压力传感器。(f) 基于镓铟合金的交叉电容传感器用于液相和气相挥发性有机化合物(VOC)检测。(g) 基于镓铟合金的惯性传感器通过电容变化感知物体运动。

图5 基于镓铟合金的电子电路。(a) 基于导电纳米粘土的打印柔性电子工艺示意图(左)，被应用于皮肤上的功能性LED电子电路（右）。(b) 利用‘’剥离前‘’的方法制备的PDMS封装的液态金属电路 (左)，插图为器件的横截面图。用双反印刷技术制作的可编程柔性印刷电路可以随意弯曲(右)。(c) 在SIS超弹性粘结剂中混合银片和镓铟合金制备的双相AgInGaSIS复合油墨具有良好的拉伸性能，可用于制备多层可拉伸印刷电路。（d）由液态金属微纳米液滴，PVA，CNC构成的Janus薄膜的横截面示意图(左)，擦拭方法示意图(中), 利用Janus薄膜在剪切力下的单面导电性可以用于制备LED阵列电路(右)。(e) 利用3D液态金属互联线制备的LED阵列示意图(上)及实物图(左下)，平整和弯曲下的电流-电压特性(右下)。(f) 使用热成型模拟和预变形图案生成方法制备3D电子的流程。(g) 带有绿色模具的3D LED电路的制作（左），3D LED电子电路的原始状态(中)和可拉伸形变(右)。

三，能源器件和能源催化

利用液态金属镓铟合金的高热导率可以进行热量管理，它不仅可以利用施加电流时产生的焦耳热来制备加热器件，还可以用做冷却剂对器件进行降温处理。液态金属镓铟合金由于其柔软可形变性，可以通过外界（例如电场，磁场等）精细控制马达运动方向而被应用于货物运输，微型机器人等场合中。液态金属镓铟合金还可用于制备发电机。常见的基于液态金属的发电机有热电发电机(TEG)，摩擦电纳米发电机(TENG)，磁流体发电机(MHD)等等。液态金属镓铟合金良好的变形能力和自愈性能，减缓了传统刚性碱金属电池使用过程中枝晶的生长和裂纹的出现，并在高电流密度下实现较好的充放电效率，这为新一代高能量密度的可充电电池提供了发展道路。此外，液态金属镓铟合金可作为二维材料制备的催化剂，来辅助制备多种二维材料。而且液态金属催化剂中不仅可以加速氧化聚合的作用，还可以用作还原剂促进催化反应的进行。

图6 基于镓铟合金的热量管理器件。(a) 液态金属填充的磁流变弹性体（LMREE）用作压力敏感的加热器件的工作原理，(b) 加热器应用磁场之后不同时间阶段薄膜的温度变化，(c) 温度改变和施加压力的关系，(d) 温度改变和应变的关系。(e) 使用杂化液态金属-水混合冷却系统和纯水冷却系统时冷板加热过程中的温度变化，插图为系统结构示意图。（f）不同体积流量下冷板和液态金属输入口及输出口的温度变化。

四，生物医学

相对于传统的药物载体，液态金属由于具有生物兼容性和粘附性，可以和药物分子形成稳定安全有效的核壳结构，还可以通过光场，磁场等手段来控制其运动，并且其可变形性则减少了运动过程中血管堵塞的可能性，实现了在特定位置处药物的快速释放，从而被应用于纳米生物医学领域，例如药物传递，肿瘤治疗，生物成像，神经连接等。

五， 其他领域

除了上述的应用外，液态金属镓铟合金还可以用于其他的一些领域。例如可以用作电极制备场效应管和电阻开关，测量微纳材料的光电特性及温度特性等等。