欢迎大家走进新一期的光华萌说,今天我们将带领大家走进液态金属的新世界。还记得1991年的科幻电影《终结者2》里的T-1000机器人吗?它的全身由液态金属构成,能在固、液态之间随意转换,具有强大的变形伪装能力,几乎可以伪装成它碰过的任何人。同时,全身也能变成液态流淌,与地面融合在一起,之后再缓缓浮出地板,成为固体。詹姆斯·卡梅隆导演的这部电影领先当时电影一个时代,影片中杀伤力极强、无法毁灭的液态金属机器人在当时看来是天马行空。然而,如今可能会得到实现。下面让我们进一步地了解液态金属吧。
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液态金属是什么
What is a liquid metal
液态金属又称为非晶合金、金属玻璃,它是金属超急冷凝固时原子来不及有序排列结晶,而在室温或低温下保留液态原子无序排列的凝聚状态。这种非晶态原子结构使液态金属具备了许多独特的性能,如优异的耐蚀性、耐磨性、高强度、高硬度等。
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值得一提的是,当我们提到液态金属时,我们总会想到体温计中的水银。水银不过是最常见的一种液态金属。液态金属指的是一类常温下呈现液态的低熔点合金,主要采用的是低温熔炼制备工艺,将不同的金属材料按照一定的配比,通过温度控制使其充分融合,从而形成新的金属材料。成分配比的不同,最终形成的液态金属材料将具备不同的功能属性,应用于不同的方面。
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液态金属的实际应用
Practical applications of liquid metals
液态金属是因为其不定型的液体形态而具有极佳的电性能和热力学性能,是电学性能和热力学性能要求较高的行业首选,如电子制造行业、散热等。目前使用较多的就是电子增材制造及散热器。比如ROG系列的游戏笔记本就采用液态金属散热的方式,使内部运行更加顺畅。还有柔性电子和功能性打印,都是液态金属的应用方向。
当然,由于液态金属还具备很多其它特殊性能,如“吞噬效应”、“自驱动”、“变形变色”等,使其应用可扩展至生物医学、智能机器等众多领域。例如对于肿瘤的治疗,将液态金属锻造成冷热刀,实现肿瘤病灶的切除。同时还可应用于神经和骨骼的修复。
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中国在液态金属方面取得的突破
China's breakthrough in liquid metals
近日,来自中科院理化所和清华大学医学院生物医学工程系的刘静教授团队,首次提出轻质液态金属物质这个概念,并研发出系列密度甚至低于水的液态金属复合材料,该项工作发表在期刊《先进功能材料》上。
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日前,清华大学刘静教授团队等共同研发出液态金属“外骨骼”。相较传统石膏的拆装不便、没有弹性、不透气等问题,液态金属“外骨骼”贴合度好、有弹性、易拆装、透气,同时,X光透光性也比石膏强,更为重要的是还可反复使用。该产品可用于肩关节、肘关节、指骨、掌骨、手臂等部位,近期将开始试生产。值得一提的是,这也是中国液态金属科技在生物医学材料方面取得的开创性成就。
清华大学刘静教授率团队跟液态金属打了十多年交道,率先揭开了液态金属诸多全新的科学现象、基础效应和变革性应用途径,在广泛应用领域实现了全面突破,相关成果被认为是人类利用金属的第二次革命。他由衷地感慨道:“一个人的时间和精力太有限了,我希望能潜心科研,掌握更多液态金属的特质,至于产业化的推广我和团队欢迎能有更多专业人士加入,大家共同推动液态金属在各技术领域带来颠覆性变革。”
液态金属行业潜力巨大,应用前景广阔。在此祝愿我国科学团队能在液态金属方面取得新的成就!
文案|刘宇航