作為一種新型材料的“液態(tài)金屬”,，大家是否聽(tīng)說(shuō)過(guò),？

曉昀

5 _7 H# }7 A* \, `( C* I2 Q        作為一種新型材料的“液態(tài)金屬”,，大家是否聽(tīng)說(shuō)過(guò),？是否了解它的性能和應(yīng)用？

" T( _; h+ y! _& P. @5 `        液態(tài)金屬作為一種新材料產(chǎn)業(yè)是一大類金屬合金功能材料,，在常溫下呈液態(tài),，具有沸點(diǎn)高、導(dǎo)電性強(qiáng),、熱導(dǎo)率高等特性,，其制造工藝不需要高溫冶煉,，環(huán)保無(wú)毒，可廣泛應(yīng)用于電子信息,、工業(yè)制造,、能源利用、航空航天,、國(guó)防軍工,、生物醫(yī)療、教育與文化創(chuàng)意等領(lǐng)域,。
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       在美國(guó)拍攝的一些科幻電影中,，我們常常能看到一些強(qiáng)大到逆天的機(jī)器人，比如《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》中的微磁機(jī)器人,，無(wú)論怎樣破壞,，哪怕被分解也還能重新組合到一起。再如《終結(jié)者2》中的T-1000,，不管遭受什么樣的傷害都能在一瞬間自動(dòng)復(fù)原,，甚至可以隨意“整容”與改變身形。盡管這很炫酷,，但細(xì)思恐極，有這樣的存在還是相當(dāng)可怕的,。
不過(guò),，隨著技術(shù)的發(fā)展，這種機(jī)器人可能真的會(huì)在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中出現(xiàn),。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日消息,，英國(guó)薩塞克斯大學(xué)和斯旺西大學(xué)的科學(xué)家找到了一種可通過(guò)電場(chǎng)使液態(tài)金屬變?yōu)楦鞣N二維形狀的方法，如變成心形或字母等等,。研究團(tuán)隊(duì)表示,，這一發(fā)現(xiàn)表明了液態(tài)金屬是“一種潛力巨大的新材料”，可能在智能電子設(shè)備,、軟體機(jī)器人以及醫(yī)療等方面起到重要作用,。

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  e0 p6 b+ k4 G8 ]6 j5 l      實(shí)際上，英國(guó)此次對(duì)液態(tài)金屬的研究并非首例,，此前人類對(duì)液態(tài)金屬的關(guān)注已持續(xù)了一段時(shí)間,，尤其是中國(guó)對(duì)液態(tài)金屬的研究更為突出并取得了不錯(cuò)的成果。液態(tài)金屬本身具備諸多,，人類對(duì)其開發(fā)程度日益加深,，相信液態(tài)金屬在未來(lái)的人工智能及智能硬件領(lǐng)域能夠取得更為長(zhǎng)足的發(fā)展。
液態(tài)金屬“神通廣大”是由哪些特質(zhì)決定的,？
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& t  {3 B- l2 [- A      所謂液態(tài)金屬,，即不定型金屬，也稱非晶合金或金屬玻璃，可將其看作由正離子流體與自由電子氣組成的混合物,。它擁有獨(dú)特的原子結(jié)構(gòu),，排列無(wú)序。它是金屬但卻擁有流動(dòng)的特質(zhì),，它很輕但卻極為強(qiáng)硬,，同時(shí)具有高彈性。它還能一次成型,，免去加工的繁瑣程序,。
5 w6 }9 P* ?1 Z# |5 `$ d" a/ T液態(tài)金屬具有極為優(yōu)越的性能。其強(qiáng)度為不銹鋼的3倍,，鋁,、鎂合金的10倍以上，鈦合金的1.5倍以上,，就算是在輕合金中,，液態(tài)金屬的單位密度強(qiáng)度也是最高的。液態(tài)金屬的安全使用強(qiáng)度為1500 Mpa,，彈性應(yīng)變能量可達(dá)到19Mj/m2,，而最好的彈簧鋼的彈性應(yīng)變能量也僅能達(dá)到2.2Mj/m2。
在硬度上的優(yōu)勢(shì),，使得液態(tài)金屬在耐磨或抗劃痕的領(lǐng)域能夠得到廣泛的應(yīng)用,。良好的彈性能夠滿足其他金屬不能滿足的某些特定領(lǐng)域。比如在壓力下彎曲,，但要求不能變形的醫(yī)療設(shè)備,，或是能夠反復(fù)彎曲，還不能出現(xiàn)塑性變形和硬化的壓力傳感器,。
# e$ Y* K/ b: a# b在精度方面,，液態(tài)金屬成型的產(chǎn)品可以和機(jī)器加工產(chǎn)品的工藝一爭(zhēng)高下，并且沒(méi)有附加成本與廢棄材料,。在抗腐蝕性能方面,，液態(tài)金屬合金也展現(xiàn)出了超常的能力，尤其在工業(yè)應(yīng)用中能發(fā)揮更大的作用,，如食品加工,、醫(yī)療設(shè)備、戶外運(yùn)動(dòng)設(shè)備,、航海產(chǎn)品等方面,。
對(duì)于其他金屬而言，如果不做拋光,、研磨等二次加工,，是無(wú)法達(dá)到這種精度的,，而在許多領(lǐng)域，金屬的反光性能是極為重要的,，液態(tài)金屬合金的光潔度就能夠達(dá)到高光反射的效果,，而且還能進(jìn)行拋光，還不必犧牲其他的性能,。
# i( }0 {  w* N9 U* q- R4 m  }此外,，液態(tài)金屬合金屬于無(wú)磁性材料，而且與其他磁性物體接觸也不會(huì)沾染任何磁性,。因此可應(yīng)用于核磁共振設(shè)備的組件,，電磁開關(guān)的外殼，或是高射頻功率領(lǐng)域,。

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5 v% K  C: \$ f7 E       綜上所述,，液態(tài)金屬不僅具備優(yōu)質(zhì)功能，還能以注塑方式成型,，使得設(shè)計(jì)者有了更大的發(fā)揮空間,。此外，其一次性凈成型的特質(zhì)也在很大程度上節(jié)省了加工成本,，最大限度地提升了效率,。液態(tài)金屬擁有的眾多優(yōu)勢(shì)，使其擁有極為廣闊的應(yīng)用空間,，在環(huán)保,、醫(yī)療、智能硬件,、AI、航空航天等領(lǐng)域都能夠發(fā)揮極大的作用,。
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4 J' m. F/ O- K, Q+ G( A, F     液態(tài)金屬的種種優(yōu)勢(shì),，也吸引了各國(guó)科研團(tuán)隊(duì)和企業(yè)的注意。關(guān)于液態(tài)金屬的研究,，人類也取得了頗多成果,。這些成果有助于引導(dǎo)液態(tài)金屬被應(yīng)用于實(shí)際生活中，甚至在未來(lái)實(shí)現(xiàn)商用,。

     人類對(duì)液態(tài)金屬研究深化,，成果可觀趨于實(shí)用 。

       英國(guó)最新的關(guān)于液態(tài)金屬的研究,，其原理就是由計(jì)算機(jī)制造出改變液態(tài)金屬形狀的電場(chǎng),。也就是說(shuō)，液態(tài)金屬的形狀與位置可通過(guò)計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行控制,。

       研究團(tuán)隊(duì)成員,、來(lái)自薩塞克斯大學(xué)的思睿拉姆·賽布萊恩認(rèn)為：“液態(tài)金屬在可變形領(lǐng)域潛力巨大,。它們獨(dú)特的屬性包括表面張力可由電壓控制、高導(dǎo)電性以及室溫下液態(tài)與固態(tài)相變”,。盡管這一技術(shù)尚處初級(jí)階段,，但它已經(jīng)展現(xiàn)出了在電子智能設(shè)備、柔性屏及軟體機(jī)器人等方面的應(yīng)用潛力,。

' Z6 p5 G4 j$ o0 o# {; |1 M$ w       其實(shí),，在液態(tài)金屬研究方面，中國(guó)的步伐相當(dāng)領(lǐng)先,。去年8月,，清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在液態(tài)金屬機(jī)器人領(lǐng)域有重大進(jìn)展。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院聯(lián)合研究小組團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),，液態(tài)金屬具備與細(xì)胞類似的吞噬外界顆粒的“胞吞效應(yīng)”,，這是生物界普遍存在的一種行為，并且他們還發(fā)現(xiàn)液態(tài)金屬具有“呼吸獲能”的本領(lǐng),。
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       研究發(fā)現(xiàn),，處于溶液環(huán)境中的液態(tài)金屬，在受到電場(chǎng)或者化學(xué)物質(zhì)的作用之時(shí),，能夠產(chǎn)生胞吞效應(yīng),，高效地將周圍的顆粒吞入體內(nèi)。如在電解液的環(huán)境中,，一塊鎵基液態(tài)合金在“吃掉”鋁之后,，可變身為機(jī)器形態(tài)，并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的高速運(yùn)動(dòng),，根本無(wú)需外部動(dòng)力,。
/ U; q& k6 k! l( o4 f更有意思的是，這種機(jī)器形態(tài)的液態(tài)金屬不僅能在自由空間中運(yùn)動(dòng),，還能在各種結(jié)構(gòu)的槽道中穿梭自如,。它們能自己調(diào)整體形和路線，似乎自身具備思考能力,。
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       團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人劉靜表示,，此類功能“有點(diǎn)像生命”，故而稱之為“類生物行為”,。事實(shí)上,，液態(tài)金屬機(jī)器就像是軟體動(dòng)物，其表現(xiàn)出的特殊性質(zhì)已經(jīng)與自然界中的軟體生物相當(dāng)接近了,。這一研究成果以封面的形式發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《尖端科學(xué)》（Advanced Science）上,。
若是將時(shí)間的標(biāo)尺再向前延伸，會(huì)發(fā)現(xiàn)早在2015年,，該團(tuán)隊(duì)就已宣布研制出全球首臺(tái)液態(tài)金屬機(jī)器,。該成果為流體泵送系統(tǒng),、血管機(jī)器人、柔性執(zhí)行器甚至是更復(fù)雜的液態(tài)金屬機(jī)器人研究奠定了理論基礎(chǔ)與技術(shù)基礎(chǔ),，并且將在醫(yī)學(xué),、軍事等領(lǐng)域發(fā)揮重大作用。
: {, B5 G* U& i/ k% ?  i液態(tài)金屬的種種特性為我們帶來(lái)了許多想象的空間,。例如我們可以期待像“終結(jié)者”那樣的機(jī)器人,。當(dāng)然，這是個(gè)遠(yuǎn)期目標(biāo),，最實(shí)際的,，我們可以期待液態(tài)金屬給智能設(shè)備帶去的改變。
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' f+ C- l3 o6 |( @$ k  I! d8 H      基于研究人員近年來(lái)在液態(tài)金屬研究方面所取得的成果,，我們可以期待電腦,、手機(jī)等設(shè)備不再是中規(guī)中矩的方正，而是能被隨心所欲地設(shè)計(jì)成各種形狀,，既酷炫又個(gè)性,。曲面設(shè)計(jì)、柔性屏甚至是更為藝術(shù)的想法和造型都可能成為現(xiàn)實(shí),。屆時(shí)對(duì)提高銷量,、擴(kuò)充消費(fèi)者的選擇空間以及推動(dòng)整個(gè)行業(yè)進(jìn)步絕對(duì)大有裨益。
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; [7 k$ a8 c- [' p1 ^7 s     其實(shí),，目前已有液態(tài)金屬技術(shù)初步應(yīng)用于智能手機(jī)的事例,。iPhone的組件中就用到了液態(tài)金屬。只不過(guò)由于其生產(chǎn)困難,，并且對(duì)工藝要求極高,，因此并沒(méi)能應(yīng)用到iPhone的外殼之上，而是用在了SIM卡的取卡針中,，這一零件由美國(guó)LiquidMetal公司生產(chǎn),。
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       液態(tài)金屬“隨遇而安”的特性以及一系列優(yōu)勢(shì)，使得它在許多領(lǐng)域都可能被需要,。研究人員表示，未來(lái)希望通過(guò)數(shù)字操控的方式,，改變液態(tài)金屬的外觀,、功能及物理性狀，為研制變形顯示器,、更為靈活的智能設(shè)備甚至軟體機(jī)器人打基礎(chǔ),。
) [( ~, D2 [5 W: F2 f8 Q" a' O當(dāng)然，與所有的新技術(shù)一樣,，液態(tài)金屬的發(fā)展尚處不成熟階段,。也許達(dá)到“終結(jié)者”水平需要經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程,。但毫無(wú)疑問(wèn)的是，液態(tài)金屬將對(duì)人類進(jìn)入突破想象的時(shí)代起到加速的作用,，并在未來(lái)為多個(gè)領(lǐng)域帶去革命性的變革,。或許我們很難在短時(shí)間內(nèi)做出像“終結(jié)者”那樣的機(jī)器人,，但這種變化應(yīng)該可以被感知到,，并促使液態(tài)金屬在多個(gè)領(lǐng)域“大顯身手”。
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$ w8 _8 Z; @+ v( D! }本資料收集整理于網(wǎng)絡(luò),，包括文中圖片,。
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UCHIHASASUKE

常溫下液態(tài),，怎樣才是固態(tài)？

遠(yuǎn)祥

這和電影中的終結(jié)者一樣樣的�,�,！

ad2008

幾年前在展會(huì)上看到的
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曉昀

ad2008 發(fā)表于 2019-11-24 20:07
. F! [6 `& X0 M! q, ~幾年前在展會(huì)上看到的

& w. v4 v7 o; P$ n- ?: M* ]  s在一些高科技領(lǐng)域已經(jīng)有應(yīng)用了,，只是關(guān)注的人比較少。