液态金属:“梦之墨”将梦变现实
时间: 2016-10-30 来源:千人智库网
提要:液态金属在生物医学、增材制造、柔性机器、热控与能源等领域具有的广泛应用价值。

经典的科幻电影《终结者》中出现的终结者形象,让人记忆颇深。他们可以根据环境的改变随意变形,让人感受到了液态金属机器人的魅力。

如今,我国的科学家正在努力探索着液态金属的奥秘,希望逐步拉近科幻与现实的距离。

在今年由中关村管委会主办的“中关村品牌推介系列活动榜单发布会”上,揭晓了“中关村十大创新成果”,由太库北京众创空间孵化的“梦之墨”创新团队,携带着自己的“液态金属电子增材制造技术”在此斩获殊荣。

 

双重身份更活跃

作为活跃在中关村里的科研小组,“梦之墨”团队成员既有中科院和清华大学的科学家身份,又是众多中关村国家自主创新示范区里“潜伏”着的创业者的一员。

这个科研小组便是中科院理化技术研究所双聘研究员、清华大学医学院生物医学工程系教授刘静率领的清华大学和中科院理化所联合研究团队。“液态金属电子增材制造技术”作为国内外首创的变革性电子制造技术,由“梦之墨”团队自主创新完成。

技术可以让液态金属电子墨水,直接快速制造出柔性可拉伸电子电路及终端功能器件,完全变革了传统电子工程学与3D打印的制造理念,其所见即所得的电子打印模式,为发展普惠型电子制造技术、重塑传统电子及集成电路制造规则,提供了变革性通途,可谓是快速、绿色、低成本。

“我们就是要让在室温下‘像水一样流动’的金属发挥出自身的独特作用。”刘静告诉《中国科学报》记者,由团队首创的液态金属芯片冷却技术,开启了变革传统的超级散热新途径。基于此项性能,团队已研制出系列液态金属CPU散热器产品,并已成功推向市场。与传统散热器产品相比,这种产品的散热性能明显提高,特别是在高热流密度及大功率电子芯片和高强度光电器件等产品中,已展示出极大的应用价值,为解决我国国防领域的极端散热需求提供了新途径。

 

政府支持力度大

就在几个月前,北京市委书记郭金龙等莅临了中关村国家自主创新示范区,并在示范区的展示中心进行了考察,同时听取了刘静团队关于液态金属项目的汇报。此次中关村国家自主创新示范区展示中心,重点展示了具有全球领先水平的中关村战略性新兴产业的创新成果。

“此次北京市领导对中关村国家自主创新示范区的考察,表明了对液态金属项目的重视程度,并将持续关注液态金属产业化项目的推进,同时将加大力度支持液态金属科技成果的产业化转移。”中关村管委会主任郭洪告诉《中国科学报》记者。

据悉,液态金属在生物医学、增材制造、柔性机器、热控与能源等领域具有的广泛应用价值,是刘静团队得以脱颖而出的关键。

迄今,团队的产品涵盖了多项具有世界影响力的原创技术。“除了中关村,如今我们的液态金属成果已逐步辐射到全国,特别是在云南宣威启动的重大产业化项目和研发基地建设,已初具规模,部分产品逐步销往国外。”刘静告诉记者,国家应该大力发展液态金属这一战略性新兴工业,特别是通过院企、院地合作,未来逐步向世界输出全新技术,使之成为中国科技发展硬实力的重要体现之一。

据了解,由云南中宣液态金属科技有限公司首创的液态金属电子手写笔,由北京电视台、北京市科委联合推广,现已成为北京公众创意坊主角。液态金属电子手写笔的出现,改变了传统电路的导线、焊接、制版等复杂工序,这种所见即所得的电路图,制作简单、方便修改,深受消费者喜爱。

“液态金属电子手写笔中内置的液态金属除可以应用于个性化电子电路及电子教育教学和儿童玩具制造等领域,还可以应用到科技、能源、航空、热控、人体神经修复等方面,未来开发自主变形机器人更是指日可待。”刘静说。

 

成为云南新名片

如今,刘静团队的液态金属事业再上新征程,得到了云南省委省政府的大力支持。今年6月,云南省发改委表示继续支持“液态金属谷”产业申报国家专项资金,目标是通过自上而下的共同努力,让液态金属产业尽快发展壮大,成为云南的又一张名片。

特别值得一提的是,作为中国科学院理化技术研究所低温生物与医学实验室的领军人,刘静已率领团队相继发现了系列具有重要科学意义的液态金属基础流体效应和现象,并在几类新型芯片冷却与热能捕获技术研究中取得关键进展。

在发表于Applied Physics Letters 上的论文中,研究小组首次发现了一类独特的液态金属褶皱波效应:浸没于环状石墨电极之间电解液中的液态金属,可在电磁场诱发下形成各式各样对称的褶皱波图案。

刘静告诉记者,引发这种现象的机理在于,外加电场改变了液态金属表面的电荷分布,继而形成表面张力梯度差,由此导致的电毛细力会使得液态金属发生对称形变。结合石墨电极与永磁体作用,液态金属可因洛伦兹力发生旋转,由此形成更为丰富的褶皱图案。“这一发现扩展了经典流体波效应的既有研究范畴。”

此外,研究小组还发现了液态金属液滴在由柔性微纳米尺度针状丛林构成的表面上的撞击、接触、反弹、扩展或收缩行为,在特定针尖长径比情况下,金属液滴可发生无任何黏附性的全反弹现象。刘静表示,该项研究为今后采用微纳尺度结构实现液态金属的高效输运或黏附提供了新思路。

伴随“仿生型自驱动液态金属软体动物”的最新发现,这支中关村的“研发小分队”把人与科学的距离又拉近了一步。(科学网)

 


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