它是金屬卻有了流動的形態；它極輕卻又極強、極硬，是超越鋁、鎂、鈦等傳統輕合金的顛覆性材料；它可一次性成型，無需機加工的繁復程序……

    它就是液態金屬，輕合金材料的顛覆者，可應用于3C、汽車、醫療等多個領域，正在逐步占領市場。

    01 性能優越，輕合金材料的顛覆者

    液態金屬，也稱非晶合金或金屬玻璃，是一種新型的金屬合金。液態金屬擁有獨特的原子結構，其原子排列完全無序，而傳統金屬材料原子結構則排列有序。

    傳統金屬與液態金屬原子結構對比

    正是因為這樣獨特的原子結構也造就了液態金屬優越的性能。其優勢體現在三個方面：

    1、高強度、高硬度。液態金屬的強度是鋁、鎂合金的10倍以上，不銹鋼、鈦合金的1.5倍以上。在輕合金中，液態金屬的比強度（單位密度的強度）也是最高的。

不同金屬與液態金屬（liquid metal）強度對比

不同金屬與液態金屬（liquid metal）比強度（單位密度的強度）對比

不同金屬與液態金屬（liquid metal）硬度對比

    2、極強的耐磨性和耐腐蝕性。

    3、液態金屬在散熱性、電磁屏蔽性方面均在輕合金中出類拔萃，而且在加熱條件下不易變形、不易導熱。

    2 一次性成型，最佳工藝優勢

    液態金屬以非晶態冷卻，收縮率非常小為0.25%，適合做精密零部件（而粉末冶金收縮率高達26%，限制了其精密部件的制備能力），并可以像塑料一樣通過注塑、壓鑄等工藝得到理想的形狀，輕薄小巧，一次性成型，省卻大量的后加工。

液態金屬零部件

    另外，液態金屬可以通過改變材料成分的結構來改變顏色，著色自然且耐磨損，這是現有鋁合金的陽極氧化、鎂合金的微弧氧化以及簡單的噴涂工藝所無法比擬的，后者都普遍面臨顏色單一、掉漆、易劃傷等缺陷。

    獨特的工藝優勢也給液態金屬加工帶來了不小的成本優勢。液態金屬制品基本上是一次凈成型，且表面光潔度高，省卻大量的后加工，效率非常高。以宜安科技自制的壓鑄設備為例，每臺機可以實現壓鑄600次/天，相比于CNC機加工數個小時加工一件的效率相比，成本優勢相當顯著，大約能降低一半的成本。

液態金屬壓鑄設備

    3 應用現狀及市場空間分析

    液態金屬市場前景較好，目前已經開始應用在環保、醫療、通訊、新能源汽車、消費電子、體育器材、智能穿戴等領域，在不久的將來，也將應用于航空、航天等領域。具體產品有：變壓器、手術刀、軸承、鉸鏈、SIM卡托/卡針、夾具、高爾夫桿頭、鐘表結構件、鏡架等。

液態金屬下游應用領域和對應優勢

    消費電子領域

    3C產品與人的日常生活息息相關，其需要的材質特性就是要輕薄小巧，且耐磨、耐摔、抗刻劃。液態金屬最顯著的優勢就是高強度、高硬度、高耐磨性，而且既輕又薄，這恰好滿足以上核心特質。

    Swatch、Omega等高端手表品牌自2009年開始就在其產品中應用液態金屬，表內的數字和刻度就采用液態金屬材質。

Omega推出的由陶瓷和液態金屬打造的限量版手表

    在智能手機領域，自蘋果公司于2010年與美國液態金屬公司合作，在iPhone的SIM卡針首度商用非晶合金后，現階段，華為、OPPO、VIVO、金立、海恩邁電子等公司的部分終端已經使用非晶合金材質的SIM卡托、USB接口、轉軸。

金立Micro USB接口采用液態金屬加固

    2017年1月，美國專利商標局批準了蘋果一項關于液態金屬的技術專利，專利文件顯示，未來蘋果產品外殼上的凸出logo將會采用液態金屬來打造

Apple液態金屬logo

    另外，液態金屬的高強度和硬度在手機外框市場也有很大的潛力。據了解，一個液態金屬手機外框價格大約為80-120元/個，這比小米手機的304不銹鋼外框和蘋果的鋁合金CNC一體成型外框均便宜一半左右。

采用液態金屬作為手機邊框的圖靈手機

    機器人領域

    “仿生物”液態金屬機器人高柔性、自驅動、能變形，在傳感器的幫助下，可以讀取并模擬遠方活體行為信息，實現“遠程握手”“遠程擁抱”等應用場景。這意味著兩個天各一方的人，可以通過科技觸及對方，世上不再有“觸不到的戀人”。

    自主運動可變形液態金屬技術還處在基礎原理研發初期，離產業化還有相當的距離。目前國內科學家的科研探索走在了世界的前列。盡管液態金屬機器人技術離產業化還有相當的距離，但是隨著技術的不斷突破，相信功能完善、具有強大自愈能力的液態金屬機器人或在不久的將來面世。

    醫療領域

    液態金屬在模擬體液時具有優良的耐腐蝕性能和生物安全性，這滿足了醫學上修復移植和制造外科手術器件的性能要求，可用于外科手術的手術刀、人造骨、電磁刺激體內生物傳感材料、人造牙齒等。

    修復受損神經：液態金屬鎵合金具有無毒性、強導電性能以及穩定性好等特點，不容易與體液以及周圍器官組織發生反應，可以用它連接并修復受損的神經。

    在醫療中，可研制沿血管或腔道運動的柔性機器人，幫助人類清理血管或腸道等，“順道”還可以做個藥物遞送、微創手術等。

    工具領域

    “光劍刀”由臺北科技大學的設計師Chia-yuYeh采用液態金屬設計的，使用者握住刀柄之后在屏幕上選擇要生成的刀體，之后刀把上就能變出一把液態金屬刀，能自動成型且能夠選擇刀體大小。

光劍刀

    變壓器領域

    液態金屬的一個重要應用領域就是用于制造變壓器。由于液態金屬的軟磁特性，非晶變壓器轉速可達到9000余次/S（硅鋼變壓器1000余次/s），如果把我國現有的配電變壓器全部轉換成非晶變壓器，每年可以為國家節電約90億千瓦時，意味著每年減少燃煤364萬噸，減少二氧化碳等廢棄排放超過900萬億立方米。

非晶變壓器

    4 液態金屬國內外公司概況

    國外

    Liquidmetal Technologies成立于1984年，總部位于美國加利福尼亞，是全球領先的塊狀非晶金屬研發及商業化上市公司。

    此外，日本的日立金屬是世界最大的非晶帶材制造商，非晶帶材產能超過10萬/噸。

國外液態金屬相關公司

    國內

    國內目前涉及液態金屬技術的上市公司主要有宜安科技、安泰科技、東方鋯業、云海金屬等。此外，還有多家非上市公司參與到液態金屬的研究和生產，如上海艾荔艾等。

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責任編輯：王元

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