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液态金属新材料的生产及应用产业化
2019-03-31   来源:飞商网   阅读次数:1519   
液态金属作为轻合金的颠覆性新材料,在消费电子、汽车、航天航空、生物医学、精密机械等领域市场潜力巨大。
一、技术背景
液态金属是一大类物理化学行为十分独特的新兴功能材料,常温下呈液态,具有沸点高、导电性强、热导率高等属性,蕴藏着诸多以往从未被认识的新奇特性,正在为大量新兴的科学和技术前沿提供重大启示和极为丰富的研究空间。2001年,中科院理化所开始对室温液态金属展开研究,先后提出了一系列在信息、能源及医疗领域有着重大应用价值和领域颠覆性意义的原创技术,申请及获得100余项核心技术专利。

云南所处的战略地位、丰富的有色及稀有金属资源,院企、院地合作实施液态金属战略取得关键和实质性进展,共同推出了一系列在世界上处于领先地位或填补空白性的液态金属高科技产品生产线,系列产品已批量进入市场,以企业为主体的液态金属研发中心、液态金属科技馆已正式落成运行,首创并倡导建设液态金属谷的理念已引起国内外高度关注。

二、技术原理
液态金属是指金属材料的原子排列呈现的周期性和对称性所不同的非结晶状态的金属,由于非晶合金材料长程无序、无晶界类似“液体”的结构,使得其具备高强度、高硬度、高光洁度、耐腐蚀、耐磨性和一次可完成超薄、复杂结构零部件成型等性能。

三、应用影响 
液态金属作为轻合金的颠覆性新材料,在任何需要高强高硬、轻薄、复杂、光亮造型的结构件领域都有极强适用性,且商业化制备的性价比很高,有望替代传统材料。在消费电子、汽车 、航天航空、生物医学、精密机械等领域市场潜力巨大。
1、在先进芯片冷却与能源技术利用领域,液态金属芯片冷却技术被誉为第四代先进热管理技术甚至终极冷却方法,并在高热流密度及大功率电子芯片和高强度光电器件等的热管理上已展示出不可替代的价值,特别是对解决国防领域极端散热需求更是如此。此外,液态金属还可在废热利用、能量存储、智能电网、低成本制氢、光伏发电、高性能电池及热电转换等方面突破现有技术瓶颈,大幅提升能量转换效率。液态金属已成为发展高端光电器件技术最强有力的基本冷却支撑措施,相应工业应用正处于爆发期。
2、在电子信息与先进制造领域,液态金属印刷电子技术在常温下即可直接印制各种薄膜乃至三维功能器件结构,开启了一条便捷、低成本即时制作柔性电子器件的途径,并成功研制出世界首台液态金属个人电子电路打印机。液态金属电子制造与室温金属3D打印、液相打印以及机电一体化复合打印技术,突破了传统3D打印技术功能单一化、制造速度慢的瓶颈。液态金属电子制造与3D打印可望成为中国推出的标志性原创技术之一。
3、在医疗健康技术领域,液态金属在神经连接与修复、受损骨骼快速替换、植入式医疗器件直接在体3D打印以及高分辨血管造影术、肿瘤血管阻塞治疗等方面,完全颠覆了传统医学科学理念。液态金属医用材料优良的生物相容性以及独特的流动、变形及导电能力,也为皮肤电子学、可穿戴及在体医疗技术提供了极佳的解决方案。独特的液态金属生物医学材料技术正在改观传统医学科技领域,具有重大的产业价值和社会意义。
4、在柔性智能机器方面,已研制出世界首个自主运动、无需外部电力驱动、柔性极佳的可变形液态金属机器,从而为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属柔性智能机器人奠定了理论和技术基础。液态金属柔性机器原理和效应的重大发现,正在促成前所未有的高端智能机器人技术的形成和发展,科学和产业价值十分显著。






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