兼具流动性和导电性的镓基液态金属不仅具有独特有趣的物化性质,而且在众多的前沿科技领域展现出很大的应用潜力,如柔性电子、软体机器人、人机交互、生物医学等。如何高效地图案化这种液态的导体是其迈向实际应用的关键一步,然而其较高的表面张力以及表面氧化层的存在使得很难实现直接图案化。现有的液态金属图案化技术不仅不具有普适性,而且往往涉及到复杂繁琐的加工步骤以及昂贵仪器设备的使用。因此,发展一种简单高效且普适的液态金属图案化技术对于拓展其应用的广度和深度非常有必要。为了实现这一目的,本文创新性地将磁场操控应用于液态金属的直接图案化,并基于该方法开展了一系列的应用研究。主要的研究内容如下:1.验证了磁场操控液态金属实现图案化的可行性。利用磁场驱动液态金属内部的磁颗粒,使液态金属在基底上连续铺展,达到直接图案化的目的。该方法无需对基底表面进行处理,并且适用于任意基底;通过改变磁颗粒的浓度或者液态金属液滴的体积可以实现对线宽的调控;磁场还可以增强液态金属和基底的黏附,首次实现了在超疏液态金属的基底上的直接图案化;得益于磁场非接触操控的优点,该方法还可以在密闭的空间曲面上构建三维液态金属微结构。此外,基于该新型液态金属图案化技术构建了一系列的柔性功能器件,如柔性心率传感器、柔性发光器件、纸基柔性液态金属天线、可穿戴应变传感器等。2.将磁场图案化和数字激光加工技术相结合,首次在水凝胶基底上实现了液态金属的高分辨图案化,线宽最小可达85微米。基于该方法制备的液态金属-水凝胶柔性电子器件呈现出优异的导电性和可拉伸性,并应用于微型电子皮肤的构建以实现对不同生理活动信号的监测。高分辨液态金属图案还赋予水凝胶柔性电子器件更加丰富的功能,如射频设别、热致形变等。此外,利用聚乙烯醇水凝胶和液态金属自修复的特点,构建了兼具机械和电学性能自修复的柔性应变传感器。该工作为多功能水凝胶柔性电子器件的制备提供了新的思路。3.磁场图案化液态金属用于自主软体机器人的构建。制备了基于液晶弹性体的柔性致动器,图案化液态金属电路不仅可以实现液晶弹性体的热致形变,还可根据其电阻的变化实现软体机器人的本体感知。通过优化加热电路图案,在无需机电控制单元下,该液态金属-液晶弹性体致动器可以对机械刺激（压力或应变）进行仿生自主形变反馈。此外,利用液态金属和多畴液晶的本征可拉伸性,基于应变诱导三维结构成型制备了弹簧状致动器,该致动器在电热作用下可以实现复杂的螺旋形变。该工作为自主软体机器人以及智能人机交互系统的构建提供了新的途径。