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性能遠(yuǎn)超鋁、鎂、鈦，可一次性成型的顛覆性金屬材料

2017-04-10 10:07:06 作者：本網(wǎng)整理來源：網(wǎng)絡(luò) 分享至：

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它是金屬卻有了流動(dòng)的形態(tài)；它極輕卻又極強(qiáng)、極硬，是超越鋁、鎂、鈦等傳統(tǒng)輕合金的顛覆性材料；它可一次性成型，無需機(jī)加工的繁復(fù)程序……

它就是液態(tài)金屬，輕合金材料的顛覆者，可應(yīng)用于3C、汽車、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域，正在逐步占領(lǐng)市場。

性能優(yōu)越，輕合金材料的顛覆者

液態(tài)金屬，也稱非晶合金或金屬玻璃，是一種新型的金屬合金。液態(tài)金屬擁有獨(dú)特的原子結(jié)構(gòu)，其原子排列完全無序，而傳統(tǒng)金屬材料原子結(jié)構(gòu)則排列有序。

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傳統(tǒng)金屬與液態(tài)金屬原子結(jié)構(gòu)對比

（來源：Liquid Metal）

正是因?yàn)檫@樣獨(dú)特的原子結(jié)構(gòu)也造就了液態(tài)金屬優(yōu)越的性能。其優(yōu)勢體現(xiàn)在三個(gè)方面：

1、高強(qiáng)度、高硬度，液態(tài)金屬的強(qiáng)度是鋁、鎂合金的10倍以上，不銹鋼、鈦合金的1.5倍以上。在輕合金中，液態(tài)金屬的比強(qiáng)度（單位密度的強(qiáng)度）也是最高的。

不同金屬與液態(tài)金屬（liquid metal）強(qiáng)度對比

不同金屬與液態(tài)金屬（liquid metal）比強(qiáng)度（單位密度的強(qiáng)度）對比

不同金屬與液態(tài)金屬（liquid metal）硬度對比

（來源：驅(qū)動(dòng)之家）

2、極強(qiáng)的耐磨性和耐腐蝕性。

3、液態(tài)金屬在散熱性、電磁屏蔽性方面均在輕合金中出類拔萃，而且在加熱條件下不易變形、不易導(dǎo)熱。

一次性成型，最佳工藝優(yōu)勢

液態(tài)金屬以非晶態(tài)冷卻，收縮率非常小為0.25%，適合做精密零部件（而粉末冶金收縮率高達(dá)26%，限制了其精密部件的制備能力），并可以像塑料一樣通過注塑、壓鑄等工藝得到理想的形狀，輕薄小巧，一次性成型，省卻大量的后加工。

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液態(tài)金屬零部件

（來源：宜安科技）

另外，液態(tài)金屬可以通過改變材料成分的結(jié)構(gòu)來改變顏色，著色自然且耐磨損，這是現(xiàn)有鋁合金的陽極氧化、鎂合金的微弧氧化以及簡單的噴涂工藝所無法比擬的，后者都普遍面臨顏色單一、掉漆、易劃傷等缺陷。

獨(dú)特的工藝優(yōu)勢也給液態(tài)金屬加工帶來了不小的成本優(yōu)勢。液態(tài)金屬制品基本上是一次凈成型，且表面光潔度高，省卻大量的后加工，效率非常高。以宜安科技自制的壓鑄設(shè)備為例，每臺機(jī)可以實(shí)現(xiàn)壓鑄600次/天，相比于CNC機(jī)加工數(shù)個(gè)小時(shí)加工一件的效率相比，成本優(yōu)勢相當(dāng)顯著，大約能降低一半的成本。

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液態(tài)金屬壓鑄設(shè)備

（來源：宜安科技）

應(yīng)用現(xiàn)狀及市場空間分析

液態(tài)金屬市場前景較好，目前已經(jīng)開始應(yīng)用在環(huán)保、醫(yī)療、通訊、新能源汽車、消費(fèi)電子、體育器材、智能穿戴等領(lǐng)域，在不久的將來，也將應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域。具體產(chǎn)品有：變壓器、手術(shù)刀、軸承、鉸鏈、SIM 卡托/卡針、夾具、高爾夫桿頭、鐘表結(jié)構(gòu)件、鏡架等。

液態(tài)金屬下游應(yīng)用領(lǐng)域和對應(yīng)優(yōu)勢

（來源：Liquid Metal）

消費(fèi)電子領(lǐng)域

3C 產(chǎn)品與人的日常生活息息相關(guān)，其需要的材質(zhì)特性就是要輕薄小巧，且耐磨、耐摔、抗刻劃。液態(tài)金屬最顯著的優(yōu)勢就是高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性，而且既輕又薄，這恰好滿足以上核心特質(zhì)。

Swatch、Omega 等高端手表品牌自2009 年開始就在其產(chǎn)品中應(yīng)用液態(tài)金屬，表內(nèi)的數(shù)字和刻度就采用液態(tài)金屬材質(zhì)。

在智能手機(jī)領(lǐng)域，自蘋果公司于2010 年與美國液態(tài)金屬公司合作，在iPhone 的SIM 卡針首度商用非晶合金后，現(xiàn)階段，華為、OPPO、VIVO、金立、海恩邁電子等公司的部分終端已經(jīng)使用非晶合金材質(zhì)的SIM 卡托、USB 接口、轉(zhuǎn)軸。

2017 年1 月，美國專利商標(biāo)局批準(zhǔn)了蘋果一項(xiàng)關(guān)于液態(tài)金屬的技術(shù)專利，專利文件顯示，未來蘋果產(chǎn)品外殼上的凸出logo 將會(huì)采用液態(tài)金屬來打造。

另外，液態(tài)金屬的高強(qiáng)度和硬度在手機(jī)外框市場也有很大的潛力。據(jù)了解一個(gè)液態(tài)金屬手機(jī)外框價(jià)格大約為80-120元/個(gè)，這比小米手機(jī)的304不銹鋼外框和蘋果的鋁合金CNC一體成型外框均便宜一半左右。

機(jī)器人領(lǐng)域

“仿生物”液態(tài)金屬機(jī)器人高柔性、自驅(qū)動(dòng)、能變形，在傳感器的幫助下，可以讀取并模擬遠(yuǎn)方活體行為信息，實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程握手”“遠(yuǎn)程擁抱”等應(yīng)用場景。這意味著兩個(gè)天各一方的人，可以通過科技觸及對方，世上不再有“觸不到的戀人”。

自主運(yùn)動(dòng)可變形液態(tài)金屬技術(shù)還處在基礎(chǔ)原理研發(fā)初期，離產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)?shù)木嚯x。目前國內(nèi)科學(xué)家的科研探索走在了世界的前列。盡管液態(tài)金屬機(jī)器人技術(shù)離產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)?shù)木嚯x，但是隨著技術(shù)的不斷突破，相信功能完善、具有強(qiáng)大自愈能力的液態(tài)金屬機(jī)器人或在不久的將來面世。

醫(yī)療領(lǐng)域

液態(tài)金屬在模擬體液時(shí)具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和生物安全性，這滿足了醫(yī)學(xué)上修復(fù)移植和制造外科手術(shù)器件的性能要求，可用于外科手術(shù)的手術(shù)刀、人造骨、電磁刺激體內(nèi)生物傳感材料、人造牙齒等。

修復(fù)受損神經(jīng)：液態(tài)金屬鎵合金具有無毒性、強(qiáng)導(dǎo)電性能以及穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，不容易與體液以及周圍器官組織發(fā)生反應(yīng)，可以用它連接并修復(fù)受損的神經(jīng)。

在醫(yī)療中，可研制沿血管或腔道運(yùn)動(dòng)的柔性機(jī)器人，幫助人類清理血管或腸道等，“順道”還可以做個(gè)藥物遞送、微創(chuàng)手術(shù)等。

工具領(lǐng)域

“光劍刀”由臺北科技大學(xué)的設(shè)計(jì)師Chia-yuYeh采用液態(tài)金屬設(shè)計(jì)的，使用者握住刀柄之后在屏幕上選擇要生成的刀體，之后刀把上就能變出一把液態(tài)金屬刀，能自動(dòng)成型且能夠選擇刀體大小。

變壓器領(lǐng)域

液態(tài)金屬的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域就是用于制造變壓器。由于液態(tài)金屬的軟磁特性，非晶變壓器轉(zhuǎn)速可達(dá)到9000余次/S（硅鋼變壓器1000余次/s），如果把我國現(xiàn)有的配電變壓器全部轉(zhuǎn)換成非晶變壓器，每年可以為國家節(jié)電約90億千瓦時(shí)，意味著每年減少燃煤364萬噸，減少二氧化碳等廢棄排放超過900萬億立方米。

液態(tài)金屬國內(nèi)外公司概況

國外

Liquidmetal Technologies 成立于1984 年，總部位于美國加利福尼亞，是全球領(lǐng)先的塊狀非晶金屬研發(fā)及商業(yè)化上市公司。

此外，日本的日立金屬是世界最大的非晶帶材制造商，非晶帶材產(chǎn)能超過10萬/噸。

國外液態(tài)金屬相關(guān)公司