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          熱點透視·跨越未來,創新承載科技強國夢,液態金屬:萬億級產業航母待加速

          熱點透視·跨越未來,創新承載科技強國夢,液態金屬:萬億級產業航母待加速

          【摘要】:
          2017年9月,中國科學院發布《2017科學發展報告》。其中,液態金屬作為當前的一大研究熱點,被列入這一權威報告。液態金屬是什么,主要應用于哪些領域,這一材料在未來有可能帶來哪些顛覆性的技術進展,《2017科學發展報告》的編寫者之一、國內液態金屬研究領域的領軍人—清華大學劉靜教授接受了中國化工信息記者朱一帆的獨家專訪。

           

          【CCN】液態金屬主要應用于哪些領域中,與傳統材料相比有哪些優點?

          【劉靜】液態金屬是指常溫下呈液體狀態、可流動且能導電的金屬。液態金屬既是金屬又是液體,相當于多種功能材料的疊加,因此它在諸多領域都有應用。在熱控領域,液態金屬制作導熱膏,用于芯片冷卻和電腦器件散熱,其沸點高、傳熱快,與傳統材料相比,導熱性有了量級的改變;由液態金屬制造的散熱器可以解決熱障這一傳統材料無法解決的世界性難題,并已形成其獨特的理論和技術體系。在電子領域,液態金屬可以作為墨水用于3D打印,直接生成電子電路,與傳統的金屬相比,其打印溫度和設備成本均大幅降低,并且制造時間縮短,可實現個性化定制。在醫學領域,液態金屬與人體有良好的生物相容性,可以將神經電信號連通,用以修復斷裂神經。在機械領域,與傳統的聚合物材料相比,液態金屬自驅動、可變形、能跑會跳,為研發柔性生機器人提供了路徑。以上應用領域都是由中國科研人員首先開創,并在國際上引起了不小的反響。

          【CCN】目前,國內液態金屬研發處于什么水平和階段?哪些液態金屬產品和技術已經得到產業化應用?

          【劉靜】近幾年中國液態金屬的研發推進十分迅速,未來有著廣闊的科研發展空間,世界范圍內液態金屬科學科研與工業應用的重心正逐漸形成于中國。中國液態金屬科研從2000年開始醞釀,此后長達十多年的時間里,已申報200余項發明專利,基本覆蓋液態金屬的眾多領域。團隊迄今有幸做出了40余項全新基礎科學發現,并在芯片冷卻、熱量捕獲、低成本制氫、桌面電子打印機、3D打印、神經連接、腫瘤治療、柔性可變性機器等方面取得了一系列底層技術突破。例如在電子技術方面,2014年我國在印刷電子學領域取得重大技術突破,研制成功世界首臺室溫液態金屬打印機,可在任意表面繪制電路。2016年,繼研發出自主運動的可變形液態金屬機器之后,我們又發現液態金屬具有類似細胞吞噬外界顆粒的“胞吞效應”,這使得造出“終結者”材料成為可能。近期,我國科研人員又首次提出“液態金屬懸浮3D打印”的概念和方法,可在室溫下快速制造具有任意復雜形狀和結構的三維柔性金屬可變形體并用于組裝立體可拉伸電子器件。截至目前,液態金屬產業化在增材制造、熱控與能源、醫療健康、柔性機器等領域都取得了豐碩的成果。2016年在云南舉辦的“第二屆液態金屬產業技術高峰論壇’,集中展示了100多種新產品。其中有很多熱控產品實現了規?;匿N售,例如熱界面材料,美國IBM公司和歐洲都曾研發過熱界面材料,但均不能較好地解決粘附性問題。我國自主研發的熱界面材料性能在世界范圍內處于領先地位,而且建立了高達上百噸的規?;a線。液態金屬冷卻器(散熱器)也早在一些年前就得到了產業化應用,只是由于當前市場上臺式機越來越少而逐步減少生產,今后可能會更多地研發面向數據中心、高性能服務器、筆記本電腦以及更多超大功率光電設備的冷卻器。

          【CCN】請您簡單介紹一下我國液態金屬產業的現狀,為何該產業能在云南大放異彩?

          【劉靜】液態金屬的一系列重大應用技術正在重塑新的工業架構,催生出一系列新興產業。目前,中國液態金屬產業方面處于世界上非常顯著的領先地位,其產品正在大規??焖偻七M,未來有著巨大的產業發展空間。其中,云南的液態金屬產業領先全國,形成對外輸出技術、產品乃至服務的格局。當地建成國內外領先的年產200噸液態金屬、熱界面材料產品、液態金屬電子油墨以及年產20萬套液態金屬電子手寫筆的生產線,相關產品已批量投放市場并遠銷歐美國家;世界首臺液態金屬桌面電子電路打印機及墨盒生產線也在建設之中。液態金屬產業在云南開出了絢麗之花,這其中有著多方面的原因。云南素有“有色金屬王國”之稱,擁有巨大的金屬儲量,其中鉛、鋅、錫、磷、銅、銀等25種礦產儲量位居全國前三位,有力地提供了產業所需原材料。云南當地政府的大力扶持和企業家的眼光超前、務實肯干,實現了產業的繁榮。云南的自然環境和生態環保巨佳,吸引了全國各地液態金屬企業向當地匯聚;其得天獨厚的自然條件也為科研人員提供了良好的實驗平臺。云南雖地處西南,卻始終與首都科研機構(清華大學、中國科學院等)保持密切的聯系,實現了產學研的有機結合,造就了“科研出中關村,產業出云南”的奇觀。一個高新技術產業要實現良性發展,科學要先行,產業要推進,地方支持必不可少同時與外界的交流不可或缺這樣才能形成一個外向、包容、開放的產業系統。云南地區以上條件都得到了滿足,因而使得液態金屬在當地能大放異彩。

          【CCN】未來液態金屬有望產生哪些改變世界的顛覆性技術?在化工、能源領域有何應用前

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