近期，中國科學院理化技術研究所低溫工程學重點實驗室發現系列有重要科學意義的液態金屬基礎流體效應和現象，并在幾類新型芯片冷卻與熱能捕獲技術研究中取得關鍵進展。相應研究揭示了液態金屬豐富的物理學圖景和應用價值。

　　在發表于Applied Physics Letters 上的題為Liquid metal patterns induced by electric capillary force（108: 161602，2016）的論文中，研究小組首次發現了一類有趣的液態金屬褶皺波效應（圖1）：浸沒于環狀石墨電極之間電解液中的液態金屬，可在電磁場誘發下形成各式各樣對稱的褶皺波圖案。其機理在于，外加電場改變了液態金屬表面的電荷分布，繼而形成表面張力梯度差，由此導致的電毛細力會使得液態金屬發生對稱形變。結合石墨電極與永磁體作用，液態金屬可因洛倫茲力發生旋轉，由此形成更為豐富的褶皺圖案。這一發現擴展了經典流體波效應的既有研究范疇。

　　在Advanced Materials Interfaces 上發表的題為The rebound motion of liquid metal droplet on flexible micro/nano needle forest（1600008，2016）的論文中，研究小組報道了液態金屬液滴在由柔性微/納米尺度針狀叢林構成的表面上的撞擊、接觸、反彈、擴展或收縮行為，發現在特定針尖長徑比情況下，金屬液滴可發生無任何黏附性的全反彈現象。該項研究為今后采用微/納尺度結構實現液態金屬的高效輸運或黏附提供了新思路。

　　在Science China Technological Sciences 發表的研究Alternating electric field actuated oscillating behavior of liquid metal and its application（59: 597-603, 2016; 封面文章）中，作者揭示了處于電解質溶液中的金屬液滴在交變電場作用下的往復運動規律。實驗發現，在特定電場頻率下，液滴自身運動會出現強烈共振現象；同時，在交變電場作用下，電解質溶液的電解以及由此產生的氫氣得以有效抑制。此種液態金屬泵更能滿足實際需要，且結構簡單、功耗低，在電解質溶液乃至血液泵送、芯片冷卻、流體混合等場合有重要用途。

　　在Science China Technological Sciences 上的研究論文Electrically driven chip cooling device using hybrid coolants of liquid metal and aqueous solution（59: 301, 2015, 封面文章）中，作者展示了一種全新原理的雙流體芯片散熱器，其同時集液態金屬高導熱性與水溶液高熱容性優勢于一體，只需極低電壓即可驅動液態金屬及周邊水溶液循環往復地流動，由此將發熱對象表面熱量由近及遠輸送出去，功耗極低。比如，該器件在3W/cm2熱流密度下可有效維持熱源溫度低于55℃，驅動功率僅需0.8W。這種純電控驅動的流體冷卻器無需外部機械泵甚至磁體，即實現了雙重流體的同時高效泵送，結構相當緊湊，可在筆記本電腦、手機、LED、激光等光電器件冷卻乃至更多能量轉換與利用場合發揮作用。

　　進一步地，通過特殊的雙流體設計，還可實現小溫差驅動下的芯片自動冷卻與能量捕獲。在發表于Applied Physics Letters 上的題為A volatile fluid assisted thermo-pneumatic liquid metal energy harvester（108: 023903，2016）的研究論文中，作者證實，對于封裝于循環通道內的液態金屬與低沸點工質如異戊烷進行加熱，可克服重力實現復合流體的閉式循環往復運動，這種自驅動甚至可在10℃左右的小溫差下運行。相應裝置結構緊湊，有很高自適應能力。該技術在太陽能、低品位熱量捕獲以及高熱流密度芯片冷卻領域有重要用途。

　　以上研究部分得到中國科學院院長基金資助。