相变材料是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变在许多过程中起着至关重要的作用，包括散热、热能储存和太阳能利用。近年来涌现出多种新型相变材料，按蓄热过程中相的变化可以分为固-固、固-液、固-气和液-气相变材料，材料种类囊括有机、无机、共晶相变材料等不同类型。这些材料通常具有优异的潜热储存能力，在纺织、建筑、航空航天等领域具有广阔的应用空间。其中，液态金属作为一类新兴的相变材料，其相变温度可调，在相变过程中诱导的独特变化引起了人们极大的兴趣，在可变形机器人、柔性电子、软致动器和生物医学等领域显示出变革性的优势和机遇。
来自北京航空航天大学和清华大学的联合团队总结了液态金属在相变过程中经历的独特变化，汇总了目前常用的相变调控方法，对该类相变生物材料的典型生物医学应用技术和治疗方法进行了分类和总结。最后，讨论了液态金属相变在生物医学中的优势和挑战。综述成果以“Phase Transition Liquid Metal Enabled Emerging Biomedical Technologies and Applications（相变液态金属赋能新兴生物医学技术与应用）”为题发表于 Advanced Science 上，北京航空航天大学硕士生高尚为本文的第一作者，清华大学刘静教授和北京航空航天大学孙旭阳副教授为本文的共同通讯作者，俄罗斯 Vladimir Vinogradov 教授团队也参与了本综述的撰写。
液态金属在发生相变时通常伴随着性能的变化，该综述首先着重总结了近几年来研究发现的液态金属在相变过程中产生的形状、刚度、粘附性、相分离、电导率和热导率等特性的改变，这些性质的变化使得液态金属成为新兴刺激响应型材料，在药物递送、肿瘤治疗、电子皮肤等领域具有巨大的发展潜力。
目前在液态金属的研究应用中已经发展出了多种调控液态金属相变的方法，本文对这些方法进行了汇总，主要包括通过体温或生物组织温度熔化液态金属，利用水作为热源或冷源和焦耳热法等，同时还总结了调节过冷的一些方式。此外，一些特殊的非接触式技术，例如磁热、光热等，也可实现对液态金属的相变调控，一些新兴技术如氩氦刀、康博刀等在液态金属的相变调控方面的潜力也同步进行了展望。
在生物医学应用部分，该综述从临床上对医疗器械的需求出发，总结了液态金属相变的独特性能在医学领域的诸多应用。液态金属在相变过程中发生显著的刚度变化有利于其在柔性机械关节、外骨骼支具、骨水泥材料、肿瘤栓塞、传感器、刚度可调电极和柔性手术器械等方面发挥广阔的作用；液态金属在相变过程中产生的明显形状改变，对周围环境造成损伤，促成了一种新兴的肿瘤机械破坏治疗方式；此外，液态金属在相转变时发生的吸热和放热过程在材料的热量交换和传递中发挥巨大的潜能，在热调节电子皮肤等领域具有广阔的发展空间。作者还对液态金属相变在转印、3D 金属打印等应用方面进行了展望，对液态金属相转变材料在临床医疗保健领域的优势与面临的挑战进行了剖析。
总体来说，液态金属相变在柔性电子、热管理、智能控制和生物医学等领域具有重要的应用空间和发展前景。
另外，该工作得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的支持。
