2024年，iCANX推出X-Doctor專欄，聚焦iCANX上獨(dú)辟蹊徑用科技創(chuàng)新改變世界的科學(xué)家和他們的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，每期揭秘一位科學(xué)家和他/她的探索之路，獨(dú)家報(bào)道、干貨滿滿。歡迎大家一同感受科學(xué)的魅力，見證這些創(chuàng)新的力量。

第29期，X-Doctor將帶你走近清華大學(xué)劉靜教授，感受一下他在液態(tài)金屬領(lǐng)域的深耕細(xì)作。

清華大學(xué)劉靜教授不僅是中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所的雙聘研究員，更是液態(tài)金屬、生物醫(yī)學(xué)工程及工程熱物理等多個(gè)領(lǐng)域的杰出代表。自1992年從清華大學(xué)本科畢業(yè)獲得理工雙學(xué)士學(xué)位以來，劉靜教授便以卓越的學(xué)術(shù)成就和不懈的探索精神，成為了國際傳熱界的一顆璀璨明星。

劉靜教授的學(xué)術(shù)之路，是一段不斷攀登高峰的旅程。1996年，他在清華大學(xué)獲得工學(xué)博士學(xué)位，隨后留校任教，并在國外開展了一段短暫的訪問研究后，回到中科院理化所組建自己的實(shí)驗(yàn)室。這些經(jīng)歷不僅為他打下了堅(jiān)實(shí)的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)，更讓他學(xué)會(huì)了如何在國際舞臺(tái)上展示中國學(xué)者的風(fēng)采。

液態(tài)金屬，這一聽起來就充滿神秘色彩的物質(zhì)，成為了劉靜教授科研生涯中的主角。他長(zhǎng)期致力于液態(tài)金屬、生物醫(yī)學(xué)工程與工程熱物理等領(lǐng)域的研究，不僅發(fā)現(xiàn)了液態(tài)金屬的多種奇異現(xiàn)象和基礎(chǔ)效應(yīng)，還創(chuàng)造了世界首臺(tái)液態(tài)金屬電子電路打印機(jī)、液態(tài)金屬CPU散熱器、康博刀腫瘤治療裝備等多種變革性產(chǎn)品。這些成就，不僅為他贏得了國際傳熱界的威廉·伯格獎(jiǎng)（The William Begell Medal），更為他在科學(xué)界樹立了極高的聲譽(yù)。

劉靜教授與液態(tài)金屬的緣分，似乎注定了他要在這個(gè)領(lǐng)域書寫傳奇。他首次研發(fā)出了世界首個(gè)自主運(yùn)動(dòng)的可變形液態(tài)金屬機(jī)器。這一機(jī)器不僅實(shí)現(xiàn)了液態(tài)金屬從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的跨越，更為柔性智能機(jī)器的研制開辟了新的道路。當(dāng)我們想象這些液態(tài)金屬機(jī)器如同變形金剛一般，在各種形態(tài)和運(yùn)動(dòng)模式間自由切換時(shí)，不禁感嘆于劉靜教授團(tuán)隊(duì)的非凡創(chuàng)造力。

除了自主運(yùn)動(dòng)的液態(tài)金屬機(jī)器外，劉靜教授還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)了電場(chǎng)控制下液態(tài)金屬與水的復(fù)合體可以發(fā)生各類形態(tài)及運(yùn)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換的基本現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)為液態(tài)機(jī)器人技術(shù)提供了嶄新的思路和技術(shù)路線，讓科學(xué)家們看到了液態(tài)金屬在更多領(lǐng)域的無限可能。未來我們的機(jī)器人能夠像科幻電影中的液態(tài)機(jī)器人那樣，隨意變形、穿梭自如，這將是多么令人興奮的場(chǎng)景。

圖為液態(tài)金屬各種存在形態(tài)及其衍生技術(shù)與器件（出自劉靜教授團(tuán)隊(duì)）

在液態(tài)金屬領(lǐng)域，劉靜教授團(tuán)隊(duì)先后提出了一系列底層材料創(chuàng)制思想，如液態(tài)金屬材料基因組方法、納米液態(tài)金屬材料學(xué)、液態(tài)金屬改性材料技術(shù)，以及自驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬、彩色液態(tài)金屬、多孔液態(tài)金屬、液態(tài)導(dǎo)體-絕緣體轉(zhuǎn)換材料、液態(tài)金屬氣泡/囊泡、水相液態(tài)金屬，以及密度低于水的輕量化液態(tài)金屬材料等，并提出了具有普遍意義可通向萬物創(chuàng)制的液態(tài)金屬組合材料學(xué)思想，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的系列性能優(yōu)良的液態(tài)金屬材料技術(shù)已在芯片冷卻與熱管理、電子電路制造、半導(dǎo)體印刷、柔性醫(yī)學(xué)傳感以及臨床骨科支具與康復(fù)等方面推向了工業(yè)化應(yīng)用。

旨在構(gòu)建各種功能物質(zhì)及材料的液態(tài)金屬組合材料學(xué)理論框架

劉靜教授不僅在液態(tài)金屬領(lǐng)域取得了卓越成就，還積極推動(dòng)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的合作與交流。他長(zhǎng)期致力于工程熱物理與液態(tài)金屬、醫(yī)療健康、電子信息及能源技術(shù)領(lǐng)域的交叉問題研究，并取得了系列開創(chuàng)性成果。他的團(tuán)隊(duì)在液態(tài)金屬仿生器件、人工器官及材料創(chuàng)制等方面也取得了重大進(jìn)展，為液態(tài)金屬的應(yīng)用研究提供了豐富的案例和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

仿生型液態(tài)金屬人工器官研發(fā)全景

劉靜教授團(tuán)隊(duì)的研究成果不僅停留在實(shí)驗(yàn)室階段，更被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。例如，劉靜教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)的基于液態(tài)金屬的選擇粘附性3D電路轉(zhuǎn)印技術(shù)，讓傳統(tǒng)的塑料或聚合物類3D打印結(jié)構(gòu)件賦予了電子功能。這一技術(shù)不僅提高了3D打印的精度和效率，更為電子設(shè)備的制造提供了新的思路。在3D打印方面，他們提出了在自修復(fù)水凝膠中創(chuàng)建液態(tài)金屬物體的方法，實(shí)現(xiàn)了液態(tài)金屬的懸浮3D打??；在芯片冷卻領(lǐng)域，他們更是開創(chuàng)性地提出了液態(tài)金屬先進(jìn)芯片冷卻技術(shù)，為解決高端芯片的“熱障”問題提供了新思路。

在立體結(jié)構(gòu)表面粘附液態(tài)金屬涂層的工藝流程以及附著液態(tài)金屬涂層的多種復(fù)雜立體結(jié)構(gòu)

除了在學(xué)術(shù)研究上的卓越成就外，劉靜教授還非常注重教學(xué)工作。他指導(dǎo)了許多優(yōu)秀學(xué)生，并多次獲得中國科學(xué)院及清華大學(xué)優(yōu)秀研究生指導(dǎo)教師獎(jiǎng)或優(yōu)秀教師稱號(hào)。在他看來，學(xué)生的成長(zhǎng)和進(jìn)步是自己最大的收獲。他用自己的行動(dòng)詮釋了“學(xué)高為師、身正為范”的深刻內(nèi)涵。

劉靜教授的故事，是科技創(chuàng)新的光輝篇章。他用智慧和汗水在液態(tài)金屬領(lǐng)域書寫了屬于自己的傳奇。在他的引領(lǐng)下，液態(tài)金屬這個(gè)曾經(jīng)的“冷門”領(lǐng)域正逐步走向“熱點(diǎn)”，成為科技創(chuàng)新的重要方向。在未來的日子里，劉靜教授和他的團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)在科學(xué)的道路上探索前行，用科技之光照亮人類前行的道路。

2021年8月27日，劉靜教授在 iCANX Talks帶來了演講《Liquid Metal Science and Technology: From Fundamentals to Industrial Practices 液態(tài)金屬物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)：從基礎(chǔ)研究到工業(yè)實(shí)踐》點(diǎn)擊鏈接可查看回放。