镓（Ga）基液态金属（LM）因室温流动性及独特的物理化学性能，在柔性电子、热管理、能源转换等领域具有广泛潜力。为拓展应用，研究人员开发 LM 复合材料以提升其热 / 电导率、流变性等性能，但传统方法存在显著缺陷，传统的制备方法是在氧气气氛下直接混合填料。然而，空气间隙、氧化镓或镓基金属间化合物的形成会严重降低材料的整体热/电性能。
近日，上海交通大学邓涛、吴天如、宋成轶联合华中科技大学钱鑫团队开发了一种基于固 – 液 – 气催化反应的化学方法，以镓基二元合金（如共晶镓铟 EGaIn）为基底，通过CO₂鼓泡 – 化学气相沉积（CVD） 技术，在铜颗粒（CuP）表面形成的CuGa₂合金催化下原位合成石墨烯，制备出 EGaIn/CuP@Gr 液态金属复合材料。该材料克服了传统物理混合法中氧化镓（Ga₂O₃）封装、气泡残留及金属间化合物导致的性能缺陷，其最高热导率达89.0 W/m·K（为各向同性、流变性含金属填料镓基液态金属热界面材料（TIMs）中的高水平），且通过石墨烯的保护作用实现长期流变性稳定；经密度泛函理论（DFT）和分子动力学（MD）模拟验证了 CO₂在 CuGa₂（001）表面的强吸附与低分解能垒机制，CPU 散热实验表明其在 1000 次热循环中仍保持稳定散热性能，为先进热管理、柔性电子等领域提供新方案。研究成果“Synthesis of high-thermal-performance liquid metal composites via in-situ solid-liquid-gas catalytic reaction”为题发表在《Materials Today》。
图1.固-液-气三相催化反应合成高热性能LM复合材料示意图。
链接 | https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.11.020
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