华为Mate Xs铰链用上液态金属 这种金属新材料中的新贵产业化前景如何?

液态金属:金属材料中的新贵

        液态金属(Liquid Metal):Liquidmetal(由液态与金属两字所复合)与 Vitreloy是一系列由加州理工学院研究团队所开发出来的非晶态金属合金的商业名称,目前由该团队所组织的液态金属科技公司(Liquidmetal Technologies Inc.)进行行销,并是公司的产品名称与商标名称。

        液体金属合金材料拥有独特的非结晶分子结构,之所以叫液态金属,是因为其有着较低的熔点,而除此之外,它最大的优势还在于熔融后的塑形能力。由于其凝固过程的物理特性与普通金属完全不同,使它的铸造过程更加类似于塑料而非金属,可以更方便的打造为各种形态的产品。

        液态金属是在常温下呈液态的一大类多金属合金材料,拥有极佳的流动性和物化稳定性,易于成型,是超越铜、银、铝等传统材料的颠覆性新材料,是人类开发利用金属材料的第二次革命。液态金属具有许多独特的性能,如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性等。由于它的性能优异、工艺简单,从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。

       锆基液态金属是市场上得到实际应用的主要液态金属之一。锆基液态金属未来或将成为手机主流应用材料,需求量或将快速增长。业内人士预测,未来大约2-3年内,消费电子行业有望大规模应用液态金属。

        锆基非晶合金不仅苹果手机的卡针已经使用,华为等国产手机里面也有些如卡托之类的小件也开始用非晶合金制造。目前主要相关 厂商有美国的Liquidmetal公司和我国的宜安科技和比亚迪公司,另外在一些军用设备上,非晶合金作为强化涂层,也已驰骋沙场多年。

        液态金属是金属材料中的新贵,是金属领域中少有的高利润产品,未来有可能逐渐替代现有的材料,并制造出突破性产品,能广泛应用于消费电子产品、锂电池、3D打印、柔性智能机器、血管机器人等领域。

        液态金属强度是镁铝合金的10倍以上,不锈钢、钛合金的2 倍以上;硬度同样是镁铝合金的10倍以上,不锈钢、钛合金的1.5倍以上。而密度适中,比不锈钢轻,比钛合金略重,以上特性,决定液态金属成为工程塑料、轻合金之后的3C 产品的第三代新材料。

        新一轮科技革命和产业变革蓄势待发,其中一个突破口是新材料,液态金属作为主导未来高科技竞争的超级材料之一,有望催生万亿规模蓝海。

        目前液态金属技术储备主要三个方向,第一个是带状,这个已经比较成熟了,第二个是块体非晶,还有一个就是做粉末。粉末有两个用途,一个是表面涂层,具有耐磨、防腐等功能,还有一个就是3D打印。

        液态金属和粉末冶金相比,粉末冶金大概会有22%到24%的一个收缩率,而且横向收缩跟竖向收缩都不相同,液态金属的收缩率有些不同,大概是千分之2.5到千分之3.5左右,是非常可控的,所以液态金属的重复性都是非常好的。

液态金属应用领域广泛

        液态金属的目前已经应用的案例有:轴承、铰链、SIM 卡托/SIM 卡针、夹具、高尔夫杆头、钟表结构件等,由于全球供应商太少,还没能形成大规模应用。消费电子之后,液态金属将在军工、工业、机器人、医疗、环保、航空等领域相继发力,前景不可限量。

        液态金属因优越材料性能,Swatch、Omega等手表高端品牌自2009年开始在其产品中使用到液态金属。表内的数字和刻度由液态金属制成,它的无定形结构使其能够完美地附着于陶瓷表圈上,不会产生丝毫的缝隙。锆Zr 是液态金属合金的重要组成元素,也是二氧化锆(ZrO2)陶瓷材质的重要元素。因为两种材质的优异硬度,使得表圈完美滑顺,同时能够抵抗磨损与腐蚀。

        在消费电子领域,液态金属最初为大家熟知的是苹果将其用作SIM取卡针,因其高硬度、抗腐蚀、高耐磨等性能远超普通金属。国内的OPPO、Vivo、华为等公司的部分终端已经使用液态金属材质的SIM卡托槽、转轴。随着液态金属大块成型工艺的成熟,液态金属有望在智能终端保护框架和内部结构件方面得到批量应用,液态金属时代将呼之欲出。

        消费电子之外,未来液态金属在大块成型、提高非结晶度比率等技术将进一步提升,作为一种全新材料,液态金属的应用范围异常广阔。理论上,任何对强度、硬度、耐磨耐辐射、绝缘、高弹性等领域的复杂结构件都能利用液态金属替代,因此军工/工业/机器人/医疗/环保/航空等行业都将找到液态金属大量的应用场景。

        美国麻省理工学院的科研人员发现,液态金属技术可以使受损的金属有可能进行大面积的自我修复。其愈合受损神经组织的能力也开始受到关注。有研究称,金属在人体内可保持人体常温,液态金属能应用于医学手术。这项创新技术未来或可用于修复人类神经组织,造福病人。

液态金属具有重大产业化前景

        液态金属目前处于产业初创期,具有重大产业化前景。液态金属是一种高新技术材料,具有卓越的物理、化学和力学性能,是电力、电子、计算机、通讯等高新技术领域的关键材料,市场需求大,产业化前景非常广阔,而且它的发展和应用可带动一批相关领域的技术进步和协同发展。

        在电子技术中,液态金属以其高效、低损耗、高导磁等优异的物理性能有力促进了电子元器件向高频、高效、节能、小型化方向的发展,并可部分替代传统的硅钢、坡莫合金和铁氧体等材料。可以预测,在未来的电子技术中液态金属将占据十分重要的位置。


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