液态金属，究竟是个美丽的概念还是大有可为？ - 广州金属加工展

2024年广州国际金属加工工业展览会即将于2024年3月4-6日在中国进出口商品交易会展馆B区举行。邀您关注今日新资讯：

你知道液态金属吗？据报道，液态金属具有耐疲劳性，高强度、高硬度、高弹性、高耐蚀等特点，可用于制作手机外壳、折叠屏铰链、汽车门锁扣、高尔夫球杆、石膏夹板、轴承等。

第一次看到这些内容的时候非常懵，为啥液态金属能如此“反直觉”，液态凭什么“高强度”，液体怎么还能应用在手机外壳上，难道不怕用手一摸就散架吗？液态金属到底是“强如钢铁”还是“绕指柔”？网络上公开信息虽然很多，但众说纷纭、莫衷一是。经过一番努力，终于认识到，液态金属原来可能并不是“液态”的。

液态金属是指一种不定型金属，液态金属可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。液态金属也是一种不定型、可流动液体的金属，是一系列低熔点金属以及合金材料的统称，在室温或较低的加热温度下呈液态并且兼具流动性，具有导电性强、高硬度、抗腐蚀、导热率高和高耐磨等特点。

一 、低熔点金属，“绕指柔”的液态金属

液态金属，即指在室温附近或更高一些的常温下呈液态的金属，又称低熔点金属。科幻影片《终结者》当中，无所不能的机器人正由液态金属制成。

低熔点金属是一种神奇的材料。在元素周期表现有的118个元素中，非金属只占22种，而金属则高达96种。然而在如此多的金属中，只有零星几种在常温下处于液态，如31号元素镓（Ga，熔点29.76℃）、37号元素铷（Rb，熔点38.89℃）、55号元素铯（Cs，熔点28.44℃）、80号元素汞（Hg，熔点-38.86℃）以及87号元素钫（Fr，熔点27℃），其余金属熔点多在上百摄氏度乃至更高。另外，还有少数的几种合金，如钠钾合金，也在常温下呈现液态。

这其中，汞，也就是水银在生活中最常见，可应用于体温计、血压计、电极等领域，但汞毒性极大，且易挥发，会永久性地破坏神经系统、免疫系统和心血管，严重者会导致死亡。其他的几种液态金属，包括钠钾合金、铷、铯、钫，倒都没有谈毒性的必要。因为这些元素均极为活泼，易与空气、水甚至冰发生剧烈反应，产生爆炸，因而只能用在特殊场合。镓（Ga）是唯一一种兼具安全性和综合性能的液态金属，它的熔点只有29.76℃，常温下为固体，但放在手中就会融化。液态镓可以像水一样流动。它最大的特点就是导热性特别好，可以替代冷凝水和导热油，有望应用于高性能计算机、功率半导体等场景下的热控系统。

另外，作为“金属”和“液体”，镓还可以在电场、磁场、重力场、温场下像水一样定向流动，因此其有望应用于3D打印和集成电路制造当中。当然，随着技术的发展，未来人类还可能造出像《终结者》一样的液体机器人。但整体而言，低熔点金属的研究还非常前沿，部分场景还处于设想、猜想乃至于幻想当中，离实际应用还有相当长的距离。

二、金属材料中的新贵

液态金属是金属领域中少有的高利润产品，未来有可能逐渐替代现有的材料，并制造出突破性产品，能广泛应用于消费电子产品、锂电池、3D打印、柔性智能机器、血管机器人等领域。

液态金属强度是镁铝合金的10倍以上，是不锈钢、钛合金的2倍以上；硬度同样是镁铝合金的10倍以上，是不锈钢、钛合金的1.5倍以上。而密度适中，比不锈钢轻，比钛合金略重，以上特性决定液态金属成为工程塑料、轻合金之后的3C产品的第三代新材料。新一轮科技革命和产业变革蓄势待发，其中一个突破口是新材料，液态金属作为主导未来高科技竞争的超级材料之一，有望催生万亿规模蓝海。

目前液态金属技术储备主要三个方向，第一个是带状，这个已经比较成熟了；第二个是块体非晶；还有一个就是做粉末。粉末有两个用途，一个是表面涂层，具有耐磨、防腐等功能，还有一个就是3D打印。

液态金属和粉末冶金相比，粉末冶金大概会有22%到24%的一个收缩率，而且横向收缩跟竖向收缩都不相同，液态金属的收缩率有些不同，大概是千分之2.5到千分之3.5左右，是非常可控的，所以液态金属的重复性都是非常好的。

三、液态金属应用领域广泛

液态金属的目前已经应用的案例有：轴承、铰链、SIM卡托/SIM卡针、夹具、高尔夫杆头、钟表结构件等，由于全球供应商太少，还没能形成大规模应用。消费电子之后，液态金属将在军工、工业、机器人、医疗、环保、航空等领域相继发力，前景不可限量。

液态金属因优越材料性能，Swatch、Omega等手表高端品牌自2009年开始在其产品中使用到液态金属。表内的数字和刻度由液态金属制成，它的无定形结构使其能够完美地附着于陶瓷表圈上，不会产生丝毫的缝隙。锆Zr是液态金属合金的重要组成元素，也是二氧化锆(ZrO2)陶瓷材质的重要元素。因为两种材质的优异硬度，使得表圈完美滑顺，同时能够抵抗磨损与腐蚀。

在消费电子领域，液态金属最初为大家熟知的是苹果将其用作SIM取卡针，因其高硬度、抗腐蚀、高耐磨等性能远超普通金属。国内的OPPO、Vivo、华为等公司的部分终端已经使用液态金属材质的SIM卡托槽、转轴。随着液态金属大块成型工艺的成熟，液态金属有望在智能终端保护框架和内部结构件方面得到批量应用，液态金属时代将呼之欲出。

消费电子之外，未来液态金属在大块成型、提高非结晶度比率等技术将进一步提升，作为一种全新材料，液态金属的应用范围异常广阔。理论上，任何对强度、硬度、耐磨耐辐射、绝缘、高弹性等领域的复杂结构件都能利用液态金属替代，因此军工/工业/机器人/医疗/环保/航空等行业都将找到液态金属大量的应用场景。

美国麻省理工学院的科研人员发现，液态金属技术可以使受损的金属有可能进行大面积的自我修复。其愈合受损神经组织的能力也开始受到关注。有研究称，金属在人体内可保持人体常温，液态金属能应用于医学手术。这项创新技术未来或可用于修复人类神经组织，造福病人。

图片来源：国际金属加工网

四、液态金属具有重大产业化前景

液态金属目前处于产业初创期，具有重大产业化前景。液态金属是一种高新技术材料，具有卓越的物理、化学和力学性能，是电力、电子、计算机、通讯等高新技术领域的关键材料，市场需求大，产业化前景非常广阔，而且它的发展和应用可带动一批相关领域的技术进步和协同发展。

在电子技术中，液态金属以其高效、低损耗、高导磁等优异的物理性能有力促进了电子元器件向高频、高效、节能、小型化方向的发展，并可部分替代传统的硅钢、坡莫合金和铁氧体等材料。可以预测，在未来的电子技术中液态金属将占据十分重要的位置。

2018年块状非晶开始批量化生产，未来订单量有望持续增长。一是液态金属产品已经在新能源车、5G通讯、消费电子等领域与相关客户进行合作。生产的液态金属Face ID支架已向小米、OPPO、华为等国内知名手机厂商批量供货；生产的5G基站产品有滤波器，散热壳体等，目前与国人通讯等客户进一步合作，并与特斯拉、三星、蓝思科技、ABB等客户建立了合作关系。

新材料作为基础性和支柱性战略产业，是高新技术的先导。世界各国高度重视，纷纷出台政策大力扶持产业发展。液态金属应用前景广阔，不仅能有效带动产业升级，还将催生万亿规模市场空间

文章来源：百家号

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