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標(biāo)題: 作為一種新型材料的“液態(tài)金屬”，大家是否聽說過？ [打印本頁]

作者: 曉昀 時間: 2019-10-30 09:30
標(biāo)題: 作為一種新型材料的“液態(tài)金屬”，大家是否聽說過？

作為一種新型材料的“液態(tài)金屬”，大家是否聽說過？是否了解它的性能和應(yīng)用？

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)，具有沸點高、導(dǎo)電性強、熱導(dǎo)率高等特性，其制造工藝不需要高溫冶煉，環(huán)保無毒，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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在美國拍攝的一些科幻電影中，我們常常能看到一些強大到逆天的機器人，比如《超能陸戰(zhàn)隊》中的微磁機器人，無論怎樣破壞，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復(fù)原，甚至可以隨意“整容”與改變身形。盡管這很炫酷，但細思恐極，有這樣的存在還是相當(dāng)可怕的。
不過，隨著技術(shù)的發(fā)展，這種機器人可能真的會在現(xiàn)實當(dāng)中出現(xiàn)。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日消息，英國薩塞克斯大學(xué)和斯旺西大學(xué)的科學(xué)家找到了一種可通過電場使液態(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。研究團隊表示，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、軟體機器人以及醫(yī)療等方面起到重要作用。

實際上，英國此次對液態(tài)金屬的研究并非首例，此前人類對液態(tài)金屬的關(guān)注已持續(xù)了一段時間，尤其是中國對液態(tài)金屬的研究更為突出并取得了不錯的成果。液態(tài)金屬本身具備諸多，人類對其開發(fā)程度日益加深，相信液態(tài)金屬在未來的人工智能及智能硬件領(lǐng)域能夠取得更為長足的發(fā)展。
液態(tài)金屬“神通廣大”是由哪些特質(zhì)決定的？

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。它擁有獨特的原子結(jié)構(gòu)，排列無序。它是金屬但卻擁有流動的特質(zhì)，它很輕但卻極為強硬，同時具有高彈性。它還能一次成型，免去加工的繁瑣程序。
液態(tài)金屬具有極為優(yōu)越的性能。其強度為不銹鋼的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)金屬的單位密度強度也是最高的。液態(tài)金屬的安全使用強度為1500 Mpa，彈性應(yīng)變能量可達到19Mj/m2，而最好的彈簧鋼的彈性應(yīng)變能量也僅能達到2.2Mj/m2。
在硬度上的優(yōu)勢，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。
在精度方面，液態(tài)金屬成型的產(chǎn)品可以和機器加工產(chǎn)品的工藝一爭高下，并且沒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、戶外運動設(shè)備、航海產(chǎn)品等方面。
對于其他金屬而言，如果不做拋光、研磨等二次加工，是無法達到這種精度的，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到高光反射的效果，而且還能進行拋光，還不必犧牲其他的性能。
此外，液態(tài)金屬合金屬于無磁性材料，而且與其他磁性物體接觸也不會沾染任何磁性。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。

   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，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。

   液態(tài)金屬的種種優(yōu)勢，也吸引了各國科研團隊和企業(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)用于實際生活中，甚至在未來實現(xiàn)商用。

   人類對液態(tài)金屬研究深化，成果可觀趨于實用。

   英國最新的關(guān)于液態(tài)金屬的研究，其原理就是由計算機制造出改變液態(tài)金屬形狀的電場。也就是說，液態(tài)金屬的形狀與位置可通過計算機編程進行控制。

   研究團隊成員、來自薩塞克斯大學(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、柔性屏及軟體機器人等方面的應(yīng)用潛力。

   其實，在液態(tài)金屬研究方面，中國的步伐相當(dāng)領(lǐng)先。去年8月，清華大學(xué)研究團隊在液態(tài)金屬機器人領(lǐng)域有重大進展。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院聯(lián)合研究小組團隊發(fā)現(xiàn)，液態(tài)金屬具備與細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)。

   研究發(fā)現(xiàn)，處于溶液環(huán)境中的液態(tài)金屬，在受到電場或者化學(xué)物質(zhì)的作用之時，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，可變身為機器形態(tài)，并進行長時間的高速運動，根本無需外部動力。
更有意思的是，這種機器形態(tài)的液態(tài)金屬不僅能在自由空間中運動，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。

   團隊負(fù)責(zé)人劉靜表示，此類功能“有點像生命”，故而稱之為“類生物行為”。事實上，液態(tài)金屬機器就像是軟體動物，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)表在國際權(quán)威期刊《尖端科學(xué)》（Advanced Science）上。
若是將時間的標(biāo)尺再向前延伸，會發(fā)現(xiàn)早在2015年，該團隊就已宣布研制出全球首臺液態(tài)金屬機器。該成果為流體泵送系統(tǒng)、血管機器人、柔性執(zhí)行器甚至是更復(fù)雜的液態(tài)金屬機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。
液態(tài)金屬的種種特性為我們帶來了許多想象的空間。例如我們可以期待像“終結(jié)者”那樣的機器人。當(dāng)然，這是個遠期目標(biāo)，最實際的，我們可以期待液態(tài)金屬給智能設(shè)備帶去的改變。

   基于研究人員近年來在液態(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)計成各種形狀，既酷炫又個性。曲面設(shè)計、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。屆時對提高銷量、擴充消費者的選擇空間以及推動整個行業(yè)進步絕對大有裨益。

   其實，目前已有液態(tài)金屬技術(shù)初步應(yīng)用于智能手機的事例。iPhone的組件中就用到了液態(tài)金屬。只不過由于其生產(chǎn)困難，并且對工藝要求極高，因此并沒能應(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LiquidMetal公司生產(chǎn)。

液態(tài)金屬“隨遇而安”的特性以及一系列優(yōu)勢，使得它在許多領(lǐng)域都可能被需要。研究人員表示，未來希望通過數(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)備甚至軟體機器人打基礎(chǔ)。
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。也許達到“終結(jié)者”水平需要經(jīng)歷一個漫長的過程。但毫無疑問的是，液態(tài)金屬將對人類進入突破想象的時代起到加速的作用，并在未來為多個領(lǐng)域帶去革命性的變革。或許我們很難在短時間內(nèi)做出像“終結(jié)者”那樣的機器人，但這種變化應(yīng)該可以被感知到，并促使液態(tài)金屬在多個領(lǐng)域“大顯身手”。

本資料收集整理于網(wǎng)絡(luò)，包括文中圖片。

作者: UCHIHASASUKE 時間: 2019-10-30 15:04
常溫下液態(tài)，怎樣才是固態(tài)？

作者: 遠祥 時間: 2019-10-30 21:22
這和電影中的終結(jié)者一樣樣的啊！

作者: ad2008 時間: 2019-11-24 20:07
幾年前在展會上看到的[attach]493930[/attach]

作者: 曉昀 時間: 2019-11-25 07:48

ad2008 發(fā)表于 2019-11-24 20:07
' s' [: Y6 F% @幾年前在展會上看到的

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。

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