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刘颖专家:加快成都发展液态金属技术与应用的脚步!

时间:2018-07-02 来源:成都市科技顾问团 作者:研究咨询部 点击:1858
小顾有话说

液态金属是一种不定型、可流动液体的新兴功能金属材料,具有优异的导电、导热和电磁等性能,在能源、电子信息、先进制造、国防装备和医疗健康等领域具有广阔应用前景。液态金属的基础和应用研究已成为当前国际上最热门的重大科技前沿之一,并正在引发能源、电子信息、先进制造、国防及生物和医疗健康技术的颠覆性变革发展。

本期四川大学材料科学与工程学院院长刘颖教授针对我国液态金属产业化进行分析并对加快成都发展液态金属技术及应用提出对策建议。

技术研发:我国走在世界前列我国开始液态金属技术研究已有十余年时间,特别是在液态金属的热学、流变学、电子学和生物医学特性等机理取得了一些重要进展,初步发现了诸多全新的科学现象及相关的物理化学效应。2002年,中国科学院理化技术研究所首次提出室温液态金属芯片冷却技术,随后又开辟出多个十分重要的新兴方向,引领我国液态金属研发走在世界前列。国内业界积极响应新材料探索发展的大趋势,围绕液态金属的技术研究逐渐形成规模。

技术应用:前景广阔

作为新材料的一个重要领域,液态金属不仅仅是一种新的材料,更代表着未来一个个新产业。可以预见,液态金属技术拥有广阔的发展空间,应用领域非常广泛,市场潜力巨大。

——液态金属机器的独特属性为未来机器人设计、构造、智能化都提供了无法想象的可能性,为研制液态金属柔性机器提供了关键技术支持。

——液态金属在流体、热学、金属、电磁等方面拥有很多特殊性能。其具有超强导热能力,因此用液态金属来为大功率器件或装备传热降温,也会催生巨大的产业空间。大功率器件的快速散热一直是困扰全球科技研发领域的重要障碍之一,如大功率激光有的能达到万瓦级甚至兆瓦级,热量非常巨大,其它的散热设备体积会非常庞大。除了激光,还有其它的微波、雷达,包括其它的像预警机等里面的大量散热的零件,其需求都非常紧迫。


——利用液体金属超强的热传导能力,还能促进中国在新能源发电设备的研发,在双流体系统的管道中既有液态金属,也有低沸点的液体,它可以把底部的热量迅速带到顶部,产生更高效率的、能源回收发电系统。


——液态金属也能应用于医疗健康领域,比如青蛙腿部被切断的神经被液态金属连接后,神经传导功能立刻恢复。此外,由于液态金属具备很好的导电性能,也能用它生产出柔性线路以及用它制造可穿戴服装或柔性屏幕等领域。

成果转化:快速推进

以液态金属打印机为例——

液态金属打印机是由北京梦之墨科技有限公司将中国科学院理化研究所刘静研究员的液态金属科技成果转化的第一个产业化项目。这台打印机的墨水是液态金属,把各种元器件放在打印出来的电路上,它就成了一个真正的电子产品。使用液态金属打印电路,极大缩短了电路制作的时间成本,也大大缩短了中国电子产品的设计研发周期,拥有巨大的市场。目前,液态金属打印机快速制造电路的强大能力,也吸引了投资机构的关注。投资人专程到相关企业考察,4年来已投资了中科院系统及全国各大院校研究所190多家创新企业,进行硬科技的投资,已成为金融投资领域的新趋势。



此外,梦之墨公司对配方进行了一个调整和优化,用液态金属打印出各种礼品,由于液态金属的表面天然像镜面一样光滑,因此它银光闪闪的质感甚至连白银都无法匹敌,并且批量制作就像打印一张图片一样轻松。在广州参加展会期间,梦之墨公司让设计人员现场创意、现场制作了一个能监控心跳速度的穿戴装备,展示了液态金属打印机快速制造电子产品的强大能力。

成都加快发展液态金属技术及应用的路径

01

尽快制定发展规划和实施方案,将液态金属研究与应用纳入战略性新兴产业。将液态金属作为智能制造装备和核聚变能源装备、航空航天、基因技术等领域的重要组成部分,并积极纳入成都市战略性新兴产业发展规划,成为引领产业转型升级的重要切入点;加大液态金属技术研发和应用的支持力度,从基础研究、应用研究和应用示范及政策等角度予以大力扶持,制定和出台一系列技术研发和产业发展促进政策和措施,设立产业发展基金,制定支持液态金属技术和成果推广应用的相关政策,规划启动实施“液态金属技术研发及应用”重点工程。

02

积极推进应用创新,建立产学研用紧密结合的液态金属创新平台。没有任何一项材料或技术创新是由一个科研机构或者一家企业能够独立承担和完成的,液态金属技术创新亦是如此,它需要更多的科研机构和企业参与。探索政产学研用协同合作、多元投资、成果分享的新模式,整合各方创新资源,建设一批由政府、企业、高校、科研院所、孵化平台和金融机构等多元化主体参与的液态金属研究与应用的协同创新平台,鼓励骨干企业牵头组建产业技术创新联盟,增强液态金属新兴产业集成创新、协同创新能力,完善技术成果从实验室到市场的转化链条。

03

结合成都市高新技术发展特点,突出液态金属(机器)技术在重点领域的推广应用。结合成都高新技术发展的优势及特点,推动液态金属材料及技术在本地的规模化应用。首先,优先推广液态金属技术在能源、电子信息、先进制造、国防和医疗健康等领域的应用,主要包括流动传热、导热的界面材料应用、导电、相变储能材料、塑形、医学、能源开发等方面应用。其次,加快液态金属前沿战略材料的突破发展,把握液态金属与信息技术、智能技术等融合发展趋势,围绕重点领域开展应用推广和示范,抢占新材料产业竞争制高点。

04

发挥政府引导作用,加大在工程化、产业化方面的投入力度。大力发挥政府的引导作用,加大产业支撑投入,优化产业发展环境,加速培育液态金属关联产业,促进液态金属在本地的工程化和产业化发展。政府应出台相关政策,筛选适合本地发展的一些关键材料领域,由政府投入资金鼓励企业推广和应用这些新兴材料,扩大新材料和新技术的应用规模和市场影响力。只有将材料和技术真正使用起来,其后的工程化和产业化环节才能够真正发展起来。

05

加快新工艺、新技术研究,增强在材料领域的装备制造能力。目前很多的生产线都是引进的,在生产过程中只能使用国外配套的产品和原材料,这对加强生产线国产化程度提出重要挑战。应鼓励产学研企联合开展液态金属及其关联产业新工艺、新技术研究,提高新材料产品生产设备的机器人化和智能化水平,快速响应市场或企业对新材料和新产品的需求。通过提高生产线国产化水平,打破国外新材料生产线的市场垄断,降低企业的生产成本,提升成都市液态金属以及其他新材料加工制造的水平和能力,拓展关键原材料的应用空间。

技术研发:我国走在世界前列我国开始液态金属技术研究已有十余年时间,特别是在液态金属的热学、流变学、电子学和生物医学特性等机理取得了一些重要进展,初步发现了诸多全新的科学现象及相关的物理化学效应。2002年,中国科学院理化技术研究所首次提出室温液态金属芯片冷却技术,随后又开辟出多个十分重要的新兴方向,引领我国液态金属研发走在世界前列。国内业界积极响应新材料探索发展的大趋势,围绕液态金属的技术研究逐渐形成规模。


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