液態金屬:一個全新工業正在我國崛起
- 發佈時間:2016-01-04 01:31:07 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
“在原創科技方面中國今後能向世界輸出什麼?我認為液態金屬可算一個。”去年12月下旬,在雲南省宣威市舉行的首屆液態金屬産業技術發展論壇上,中科院理化技術所雙聘研究員、清華大學教授劉靜如是説。
劉靜所説的液態金屬是指在常溫常壓下像水一樣呈液態的金屬。對常人來説,除了水銀,幾乎很少能見到液態金屬。
去年3月,國內外媒體刊登了一則消息:劉靜團隊在世界上首次發現,鎵基液態合金吞食少量“食物”(鋁)後,可以在各種形態之間轉換,並實現了自行驅動的快速前進。這個基礎科學領域的最新進展令人如癡如“幻”。液態金屬走進了公眾視線。
在論壇上,劉靜以“液態金屬:一個全新工業的崛起”為題,闡釋了中國液態金屬發展在全球的地位及前景。
劉靜介紹,他和團隊研發出一系列在世界上廣有影響的原創技術,如世界首支液態金屬電子手寫筆,可直接繪製電路;借助世界首臺液態金屬電子電路印表機,只需在電腦上畫好電路圖,就可將其直接列印出來;首臺室溫3D金屬印表機,則可實現更為複雜的功能器件。而人們平時用的電路板,需要經過繁瑣昂貴的腐蝕工藝也即減材製造途徑獲得線路,既耗時耗材,又造成污染。
美國NASA在2014年將液態金屬冷卻列為十大前沿方向之一。而在此前的十多年間,劉靜團隊早已系統研究了液態金屬諸多優異的傳熱性能和流動特性,首創的系列液態金屬散熱器已用於多個領域。最令人振奮的是,除散熱器之外,其他一些技術如電子手寫筆、電子電路印表機、3D列印設備等也已進入工業化生産製造環節。
論壇上,劉靜還向與會者講解了更多液態金屬的神奇:在軟塑膠上“列印”電路可製造能彎曲、伸展的柔性電路板,用手寫筆快速製作LED電子顯示屏,在皮膚、樹葉上書寫電路,為大功率、高整合度LED晶片散熱等。
把液態金屬列印在樹葉、皮膚上有什麼意義?劉靜説,這代表了液態金屬列印的普適性,可用於在各種表面製造電子電路;而皮膚列印,如在特殊情況下將醫用電路和感測器印製到病人的頭部,則可通過手機隨時了解顱內的有關生理變化。
3D列印當下很時髦,但多集中于塑膠、聚合物等材料上。劉靜團隊為此研製出液態金屬室溫3D列印設備,提出並實現了液相快速列印金屬,以及非金屬材料與金屬材料的混合3D列印等,這在世界上屬於開創性工作。劉靜認為,“這將催生功能器件終極混合製造技術。”
在論壇上,劉靜還介紹了團隊在生物醫學領域的突破性工作,如液態金屬高分辨CT成像、阻塞血管腫瘤治療技術以及注射電子、液固轉換型金屬骨骼等。特別是,針對斷裂神經修復這一世界性難題,劉靜團隊採用液態金屬“搭橋”,成功實現了神經連接,這一開創性工作已被國際多家媒介報道。
“人類文明的發展史啟示我們:一類材料,一個時代。”劉靜説,中國在液態金屬領域有幸走在世界的前列,我們希望能把握這一重大歷史機遇,在中國建成世界級的液態金屬谷。
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