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可流动的金属!中国团队拿下液态金属200多项专利技术,领跑全球

2022-12-09 13:26:00 2725

摘要:本文为「金十数据」原创文章,未经许可,禁止转载,违者必究。 提到液态金属,看过科幻电影《终结者2》的人可能并不陌生,里面的大反派——T1000机器人,它就是由液态金属制成,中弹后能够自动闭合伤口,被破坏后可以自我复原,还能够根据环境状况自动...

本文为「金十数据」原创文章,未经许可,禁止转载,违者必究。

提到液态金属,看过科幻电影《终结者2》的人可能并不陌生,里面的大反派——T1000机器人,它就是由液态金属制成,中弹后能够自动闭合伤口,被破坏后可以自我复原,还能够根据环境状况自动变形......

虽然当前的液态金属离成为真正的“终结者”还很遥远,但随着液态金属技术的快速发展,由此制成的一些先进装置已经得到实践应用,未来甚至会催生一系列战略性新兴产业。而在液态金属的研究上,目前,中国已经领跑全球,美国也追不上,接下来就聊聊这个话题。

液态金属,顾名思义,就是一种不定型、可流动液体的金属,又称为非晶合金,主要就是以镓、铟作为基础材料,然后再配以其它的功能材料制成的金属合金。它的出现,被视为人类利用金属的第二次革命,在航空航天、精密机械、消费电子、医疗、3D打印等众多领域有着广泛的应用前景。

比如在医学领域,相关研究显示,液态金属可用于药物递送、作为肿瘤治疗的高效热消融剂、血管栓塞治疗、神经损伤治疗等方面。去年10月,用液态金属制作而成的骨科外固定支具便用于治疗关节粉碎性骨折的患者,这是液态金属在医学领域从理论到实践的一次突破。

而在芯片领域,液态金属也有着重大的应用价值。早在2000年至2002年期间,中国科学院理化技术研究所研究员刘静就提出了液态金属芯片冷却技术,随后刘静团队经过努力攻关,构建了一系列新的理论与技术体系,掌握了上百项核心专利。

正因为意识到它的重要性,2014年,美国国家航空航天局(NASA)就将“液态金属冷却技术”列为未来前沿技术。不过,此时距刘静团队提出该技术已经有10余年。

其实,在液态金属领域的研究上,当美国等大多数发达国家还处在发表论文的阶段,我国就已逐渐开启产业化规模化发展。

“中国液态金属谷”便位于我国的云南省,负责打造规模化液态金属工业。为何选择落户云南?因为这里被称为“有色金属王国”,镓、铟等液态金属的重要原料储量非常丰富,其中,铟这种重要金属更是占了全球的80%,把液态金属谷建在这,方便“就地取材”。

同时,对于液态金属工业的发展,云南也十分重视,早在2016年,其就将液态金属产业列入“十三五”科技发展规划、新材料发展规划等。如今,云南中宣液态金属有限公司、科威液态金属有限公司等在行业内已经有一定的影响力。其中,中宣公司的液态金属产品生产线已经达到年产200吨,产值则为5.8亿元。

可能各位不知道,我国在液态金属领域的研究上引领全球,也就是最近20年的时间,而取得这一成就绕不开一个人,他便是刘静。

追溯起来,对于液态金属材料的研究始于1960年,当年美国教授通过采用熔体急冷的方法首次制造出非晶体薄带,随后各国也进行了相关的零星研究,但直到2000年之前,国际上对这一领域的研究依然没有什么突破性进展,关注度也不高。可以说,20年前,主要科技强国在液态金属的研究上几乎处于同一起跑线上。

不过,自2001年刘静及其带领的团队“入局”这一领域后,我国液态金属的研究很快便驶入了“快车道”。除了刚提到的“液态金属芯片冷却技术”外,经过多年的不懈努力,到了2013年,刘静团队便首次发现液态金属与水的复合体,在电场控制下具有多变型效应;同时还首次研发出可直接画电路的液态金属手写笔。

2015年,刘静团队又研发出世界首台液态金属机器,虽然它的功能与电影中的液态金属机器人不能相提并论,但也被外媒形容为制造出“终结者”。当然,刘静团队的原创科研成果还多着呢,比如研发出一种可变形“车轮”的微型车辆、液态金属电子纹身、3D打印液态金属打印机、液态金属骨科外固定支具等等。

经过近20年持续不断的努力,刘静团队已经申请了200多项专利技术,这些技术的“含金量”非常高,其原创性和先进性位居世界前列,并入选国际知名奖项,助推中国领跑全球液态金属研究。

也正因为刘静团队的科研成果影响广泛,原本冷门的液态金属研究逐渐成为国际科技热点,国外科技界都纷纷加大力度追赶中国。比如美国一家公司仅在液态金属芯片散热技术上就获得了2000万美元的投入,而“液态金属冷却技术”也被美国NASA列入未来前沿技术;德国则成立了液态金属研究联盟......

当然,我们国家也没闲着。2017年我国就已经将液态金属列入相关新材料应用示范目录;2018年又纳入了国家《战略性新兴产业分类》。可以说,在国家的重视下,美国、德国等国想要在液态金属领域赶上我国,恐怕就没那么容易了。


| 梁锦源 | 曾艺 | 卢文祥 | 陆烁宜

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