“液態(tài)金屬”的概念現(xiàn)在越來越火，但很多人對這樣一種材料存在誤解，沒有相關(guān)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(jié)者”，究竟何為“液態(tài)金屬”？

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

概念不同

非晶合金實際上指的是材料的一種狀態(tài)，而液態(tài)金屬是一大類新型的合金材料。

圖1 液態(tài)金屬材料

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(shù)。該過程通常是由液相到固相的相變過程進行得非常快，金屬或者合金的熔體急劇凝固成微晶、準晶和非晶態(tài)的過程。

圖2 固態(tài)物質(zhì)中晶態(tài)和非晶態(tài)物質(zhì)粒子排布示意圖

而液態(tài)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(tài)金屬材料將具備不同的功能屬性。

圖3 液態(tài)金屬的神奇屬性

主要特性及應(yīng)用領(lǐng)域不同

非晶合金的特點主要取決于其不定型的原子結(jié)構(gòu)，沒有特定的晶格結(jié)構(gòu)，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(yōu)勢。

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

圖4 非晶合金材料應(yīng)用

而液態(tài)金屬則是因為其不定型的液體形態(tài)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(yè)首選，如電子制造行業(yè)、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(tài)金屬還具備很多其它特殊性能，如“吞噬效應(yīng)”、“自驅(qū)動”、“變形變色”等，使其應(yīng)用可擴展至生物醫(yī)學、智能機器、國防應(yīng)用等眾多領(lǐng)域。

圖5 液態(tài)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(tài)，是一個概念。而液態(tài)金屬是一種全新的合金材料。

2017年液態(tài)金屬材料被收錄進工信部、財政部和保監(jiān)會共同組織編制的《重點新材料首批次應(yīng)用示范指導目錄（2017年版）》，其中液態(tài)金屬被列為重點新材料。2018年10月國家統(tǒng)計局第15次常務(wù)會議通過的《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類（2018）》目錄中，也將液態(tài)金屬制造項目收入其中。液態(tài)金屬材料及其應(yīng)用正處于蓄勢待發(fā)的階段，將為眾多領(lǐng)域帶來新的變革。在產(chǎn)業(yè)逐漸成熟的液態(tài)金屬行業(yè)，如果你不關(guān)注這個領(lǐng)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(tài)金屬多以鎵為基礎(chǔ)材料，再配以其他的功能材料進行復(fù)合以滿足不同應(yīng)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(chǎn)業(yè)化工作由相關(guān)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(tài)金屬有限公司、云南科威液態(tài)金屬有限公司、云南靖創(chuàng)液態(tài)金屬熱控技術(shù)研發(fā)有限公司等，并形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

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責任編輯：殷鵬飛

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