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究竟何為液態金屬

來源:    作者:    發布時間:2019-04-08    瀏覽量:1267

“液態金屬”的概念現在越來越火,但很多人對這樣一種材料存在誤解,沒有相關的定義和認識。有人認為它是蘋果手機的取卡針,有人卻認為它是“終結者”,究竟何為“液態金屬”?

在美國有家名叫Liquid Metal的材料生產商,生產的材料是非晶態合金(Amorphous Alloy),也叫做金屬玻璃。在進入中國時,媒體根據這家生產商的名稱直譯后,原本的“非晶態合金”在國內的叫法就變成了“液態金屬”。事實上,非晶合金與液態金屬屬于兩種完全不同的概念,兩者有著本質的差別。

概念不同

非晶合金實際上指的是材料的一種狀態,而液態金屬是一大類新型的合金材料。

圖1 液態金屬圖

制備工藝不同

非晶合金采用的是急冷凝固制備工藝,指使金屬熔體急冷瞬間凝固的技術。該過程通常是由液相到固相的相變過程進行得非???,金屬或者合金的熔體急劇凝固成微晶、準晶和非晶態的過程。

圖2 固態物質中晶態和非晶態物質粒子排布示意圖

而液態金屬主要采用的是低溫熔煉制備工藝,將不同的金屬材料按照一定的配比,通過溫度控制使其充分融合,從而形成新的金屬材料。成分配比的不同,最終形成的液態金屬材料將具備不同的功能屬性。

圖3 液態金屬的神奇屬性

主要特性及應用領域不同

非晶合金的特點主要取決于其不定型的原子結構,沒有特定的晶格結構,所以導致非晶合金具有極佳的力學特性,如高強度、高硬度等機械性能,但是在電力學性能和化學性能上卻沒有明顯的優勢。

因此,非晶合金大多應用于對力學性能有要求的行業,如精密器械行業、消費電子外框等行業等,目前應用最多的就是智能手機中框及卡針。

圖4 非晶合金材料應用

而液態金屬則是因為其不定型的液體形態而具有極佳的電性能和熱力學性能,是電學性能和熱力學性能要求較高的行業首選,如電子制造行業、散熱等。目前使用較多的就是電子增材制造及散熱器。

當然,由于液態金屬還具備很多其它特殊性能,如“吞噬效應”、“自驅動”、“變形變色”等,使其應用可擴展至生物醫學、智能機器、國防應用等眾多領域。

圖5 液態金屬材料研究成果

總的來說,非晶合金實際上指的是材料的一種狀態,是一個概念。而液態金屬是一種全新的合金材料。

2017年液態金屬材料被收錄進工信部、財政部和保監會共同組織編制的《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2017年版)》,其中液態金屬被列為重點新材料。2018年10月國家統計局第15次常務會議通過的《戰略性新興產業分類(2018)》目錄中,也將液態金屬制造項目收入其中。液態金屬材料及其應用正處于蓄勢待發的階段,將為眾多領域帶來新的變革。在產業逐漸成熟的液態金屬行業,如果你不關注這個領域,很可能會和這個好玩兒又有潛力的材料擦肩而過。

目前液態金屬多以鎵為基礎材料,再配以其他的功能材料進行復合以滿足不同應用場景需求。該類材料研究目前主要以中科院、清華大學劉靜老師的團隊在推進,產業化工作由相關科技公司在進行,如北京夢之墨科技有限公司、云南中宣液態金屬有限公司、云南科威液態金屬有限公司、云南靖創液態金屬熱控技術研發有限公司等,并形成了一定的產業規模。


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