上榜理由

未來輕合金材料的颠覆者

液态金屬是一種具有非晶态原子結構的金屬合金，它的出現被認為是繼銅、鐵和鋼，以及塑料之後的第三次材料革命，或将成為未來輕合金材料的颠覆者。

材料簡介

液态金屬又稱為非晶合金、金屬玻璃，它是金屬超急冷凝固時原子來不及有序排列結晶，而在室溫或低溫下保留液态原子無序排列的凝聚狀态，這種非晶态原子結構使液态金屬具備了許多獨特的性能，如優異的耐蝕性、耐磨性、高強度、高硬度等。

相比傳統金屬，液态金屬的優勢體現在性能、工藝和成本三方面：

1. 性能上，液态金屬被認為是目前最硬的輕合金，且它在散熱性、電磁屏蔽性等方面也表現出衆。

2. 工藝上，由于液态金屬以非晶态冷卻，收縮率非常小，可以通過注塑、壓鑄等工藝得到理想的形狀，用液态金屬做的零件尺寸精度非常高。

3. 成本方面，液态金屬是一種清潔材料，生産過程中原料、産品等無毒副作用，對環境影響小，且液态金屬制品基本上是一次性成型，省卻大量的後加工，是一種綠色的材料。

應用領域

航空航天、軍事兵器、精密機械、汽車工業、消費電子、醫療、3D打印…

發展曆程

1938年，Kramen等人通過蒸發沉積，在玻璃冷基底上發現并首次報道了非晶态金屬薄膜

1951年，Brenner等用電沉積法制備出了Ni-P及Co-P非晶合金，主要用于做耐磨和耐腐蝕塗層

1958年，Tumbull等人通過對氧化物玻璃、陶瓷玻璃和金屬玻璃的相似性的分析，預言了合成非晶的可能性，揭開了非晶研究的序幕

1960年，美國Duwez教授采用熔體急冷法首先制得了Au70 Si30非晶薄帶，标志着非晶态合金這一新材料研究領域的啟動

1976年，國内開始了對非金合金的研究，并在“九五”期間，組建了“國家非晶微晶合金工程技術研究中心”，建立了“千噸級非晶帶材生産線”

1988年，發現镧系、鋁系和銅系合金有着較高的玻璃形成能力，含有钪的鋁基非晶合金的抗拉強度可達約1500MPa

1992年，商用非晶合金Vitreloy 1在加州理工學院成功開發，并在此基礎上開發很多同族的非晶合金

2004年，大塊非晶鋼（BMG）成功生産

2014年，我國在印刷電子學領域取得重大技術突破，成功研制世界首台室溫液态金屬打印機，可在任意表面繪制電路

2016年，我國繼研發出自主運動的可變形液态金屬機器之後，又發現液态金屬具有類似細胞吞噬外界顆粒的“胞吞效應”

2017年，液态金屬列入國家《重點新材料首批次應用示範指導目錄》，2018年又納入國家《戰略性新興産業分類》

2018年，我國研究人員首次提出“液态金屬懸浮3D 打印”的概念和方法

2020年，黑鲨發布ROG魔霸4 Plus，将液态金屬材料用在了散熱層這一全新領域中

2020年，液态金屬骨科外固定支具首次用于骨科臨床，标志着我國宣威液态金屬産業在生物醫學領域從理論研究到運用取得了重大突破

國内發展現狀

液态金屬研究的重要領域是镓、铟類合金，即以镓、铟為基礎材料，再配以其他的功能材料。國内目前主要以中科院、清華大學劉靜老師的團隊在推進，産業化工作大多還是由科技公司在進行，如北京夢之墨科技有限公司、雲南中宣液态金屬有限公司、雲南科威液态金屬有限公司等，并形成了一定的産業規模。中國科學技術大學等多家研究機構也在研究镓基液态金屬新的應用領域。

市場規模預測

據Prudent Markets預測，全球液态金屬市場将在2025年增長至2020萬美元。

主要研究單位/公司

國内：清華大學、中國科學技術大學、中宣液态、夢之墨、杭州龍燦、科威液态、态金科技、新瑞清科、宜安科技、富馳高科、常州世竟、上海馳聲、帕姆蒂昊宇…

國外：Liquidmetal Technologies、Honeywell、AlliedSignal、PrometalTech、日立金屬…

以上排名不分先後，名稱均為簡稱

應用案例

航天軍工：太陽風收集器、空間站防護闆、衛星的展開機構、衛星反射鏡、坦克潛望鏡、穿甲彈…

空間站防護闆

圖片來源：圖蟲創意

電力電子：變壓器、電感器、傳感器、磁屏蔽材料、無線電頻率識别器等器件的鐵芯材料…

電力變壓器

圖片來源：圖蟲創意

消費電子：手機卡托、手環表殼、手機中框、卡鎖塊、USB接口、光學鏡頭支架…

手機SIM卡托

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醫療：固定骨折的夾闆和釘、微創醫療器械金屬材料…

微創醫療器械

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體育用品：高爾夫球頭、推杆面、漁具卷線器殼體及齒輪…

高爾夫球頭

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