研究背景

室温液态金属兼具流体特性以及金属的高导电性，在柔性电子、生物医疗和仿生机器人等领域展现出巨大潜力。电场调控是操纵液态金属运动与形变的高效手段，传统手段主要依赖静态或缓慢变化的直流电场。交变电场能够激发液态金属丰富的高频动态特性，并诱导共振响应。系统探究并揭示其潜在的各类物理响应机制，对开发新型微流体器件、液态金属活物质以及智能流体驱动器具有重要意义。

文章概述

基于多年来在液态金属基础研究领域的深耕，中国科学院理化技术研究所刘静教授团队在Advanced Physics Research上报道了电场诱导下的液态金属共振现象。该研究系统阐述了液态金属在交变电场作用下的特殊流体动力学机制与动态响应特性，全面揭示了液滴体积、液滴群组、合金成分、电场强度以及机械限制等因素对共振行为的影响规律，为构建多功能仿生液态金属系统提供了理论依据和技术支持。

图文导读

研究团队首先考察了自由空间中的液态金属共振特征。在交变电场作用下，液滴表面电荷出现周期性重新分布，并在特定频率下从左右移动转为保持中心位置不变，但表面呈现剧烈流动和整体形变状态。研究发现，共振行为受材料种类、液滴体积、液滴数目以及电场强度共同支配。不同成分的液态金属会因其固有物理属性差异表现出特异性的共振频率。在低电压和小体积条件下，液滴形变展现出协调性线性响应。随着液滴体积增大以及施加电场强度的升高，系统的流体动力学特征发生显著切换，液滴转而出现强烈的不对称变形与多模态耦合等非线性响应。

图1.自由空间内电诱导液态金属共振现象及频率响应特征

图2. 材料成分与液滴体积共同支配的电致共振响应

图3. 多物理参数共同支配的非线性共振响应

受限流道内的外部机械约束进一步激发了更为丰富的多模态共振现象。液滴表面形成多模态驻波图案，表面波峰数量与液滴体积高度相关。多液滴系统在流道内更展现出明显空间耦合效应与集体共振行为。

图4.受限流道内液态金属的多模态驻波与集体共振规律

此项研究揭示的液态金属共振响应机制为调控和放大液态金属电诱导行为奠定了理论基础，并为开发新型液态金属微流体混合器与柔性执行器开辟了新途径。

论文信息

Electrically Induced Liquid Metal Resonance Phenomena

Jingyi Li, Ju Wang, Xi Zhao, Jing Liu*

Advanced Physics Research

DOI:10.1002/apxr.202500160

原文链接：

https://doi.org/10.1002/apxr.202500160

期刊介绍

Advanced Physics Research 是 Wiley Advanced 系列旗下高影响力开放获取（OA）期刊，于 2022 年正式发表首期学术论文。期刊致力于刊载应用物理与基础物理领域的高质量实验与理论研究成果，涵盖凝聚态物理、量子科学、高能物理、天体物理等多个前沿研究方向。