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热管理科学前沿液态金属科技与工业的崛起 [复制链接]

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信息来源:中国工程科学

作者:刘静

摘要:常温液态金属及其衍生材料是近年来异军突起的新兴功能物质,该领域取得了一系列突破性发现,催生出诸多全新的材料创制与应用,被视为人类利用金属的第二次革命。本文扼要介绍了液态金属物质科学领域涌现出的若干典型进展、基础问题与工业应用范例,剖析现象背后的科学规律,具体包括:芯片冷却与能源利用、印刷电子学与增材制造(3D打印)、生物材料学、柔性智能机器学。在此基础上,论述了提出“液态金属谷”的时代背景、发展液态金属新工业体系的基本途径,阐述了推进液态金属材料基因工程研究并构建相应数据库的重要意义。液态金属作为兼具基础探索与实际应用价值的重大科学、技术与工业前沿,发展前景广阔;相应研究有望促进人类物质文明进步、优化社会生产和生活方式,也将深刻影响中国乃至世界寻求新一代变革性科技与工业的进程。

关键词:液态金属;新材料;颠覆性技术;新工业;先进冷却;印刷电子;生物医学材料;柔性机器人

一、常温液态金属物质科学的兴起

人们对液态金属的第一印象,大多来自科幻影片《终结者》,无所不能的机器人正由液态金属制成。当前,随着科学研究的深入和发展,大量液态金属技术以及由此制成的先进装备正在成为现实。在很大程度上可以认为,液态金属就是介乎机器与人之间的尖端功能材料,蕴藏着丰富的科学、技术与应用问题[1]。现实中的常温液态金属是一大类物理化学行为十分独特的新兴功能物质,典型类型有镓基合金、铋基合金及其衍生材料;具有诸多新奇特性,为新兴科学与技术前沿提供了重要启示和丰富的研究空间。近年来,得益于国内外学者特别是中国研究团队在基础探索[1]与工业化实践[2]方面的开创性工作,液态金属物质科学已从最初的冷门发展成为备受国际

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