清华联手中科院突破密度结界，全球首创轻质液态金属

（文章来源：DeepTech）
? ? ?? 电影《终结者》系列，为我们展示了一种由液态金属组成的强大机器人：以 “终结者 T-X 型” 为代表，它们拥有着超强的塑形功能，能够随意变化外形，并且能快速恢复原貌。在现实生活中，影片里的液态金属机器人仍未诞生，但作为一种神奇的材料，液态金属因其优秀的可塑性也被认为是取代传统电子行业中硬质材料的新星。而且，这项技术也与一些听起来就十分新潮的科技应用息息相关，例如可穿戴电子的电路、可穿戴外骨骼的构建以及柔性机器人等。

因此，液态金属的发展，现在它来了一步？由清华大学和中国社科院的科学中最近的研究带来了物理学和球队的化学反应，而平平无奇。据该杂志新型功能材料发表的论文“轻质液态金属实体”，该团队提出了“光液态金属”的概念，并发明了一种前所未有的轻质液态金属材料。此外，研究表明，液态金属材料，在很多方面甚至比石墨烯“材料之王”。对于这项研究，文章的通讯作者，清华大学教授刘京DeepTech说：“这项研究首次有提出‘光液态金属材料’的概念的机会，起着基础性和普遍意义。

根据企业需要，轻质液态金属公司可以通过与其他物质相混合，从而能够赋予我们更多发展目标管理功能。总体上，液态金属以一种学习材料进行形式存在同时将许多国家尖端技术材料的功能集于一体（电、磁、声、光、热、机械、流体、化学），这是一个比较具有独特的。研究中已展示的轻质液态金属，具备了许多社会功能，比如高导电性、 磁性、可变形、可组装叠加、高导热性、可在液态和固态之间更加灵活转换工作特性等。这些是有机物不易具备创新之处，也大多学生不是因为石墨烯的特性。石墨烯由于生活不易变成液体，这使其在许多场合上的应用能力不及液态金属，比如中国作为我国电子墨水、3D 打印建筑材料、注射骨骼、外骨骼、机器人”。

说起液态金属你应该不会陌生，例如水银，就是许多人最熟悉的常温下呈现液态的金属了。水银也因为它的流动性和热学特性才广泛使用于温度计和血压计中。不过，诸如水银这样的液态金属，对于环境和人体健康有较大的损害，这大大限制了它的应用范围。而且，一般金属的密度都比较大，如果在产品中加入大量的液态金属可能会使得产品难以携带，这也成为液态金属不便应用的一个瓶颈。所以，科学家们一直渴望的完美的液态金属，应当可塑性高，对环境无害，并且密度很轻。

“完美的”液态金属的这种近似越来越接近我们。在该研究小组，那种铟镓共晶合金（共晶Galliumindium合金），并加入基于液体金属结构，并具有可调节的范围内的密度特殊材料0.448?2.010克/立方厘米，甚至更比水的密度低。不像汞，镓，铟，共晶合金具有良好的生物安全性。

对于镓铟共晶合金的制备研究过程，刘静特别需要指出：“该材料的制造发展过程就是没有环境污染，包括液态合金进行制备、空心玻璃微珠以及企业各种社会功能物的加载等，相应提高材料有很多问题选项，且本文分析方法是基础数据底层技术方法，可扩展到较广范畴。”更神奇的是，在温度调节下该材料能保持一个良好的材料内部一致性和导电性，并可在我们完全柔软和坚硬的状态信息之间可以自由选择切换。但是，从本质上他们来说，镓铟共晶合金主要还是中国金属合金，文中已经通过将质量有效百分比分别为 75.5% 的镓和 24.5% 铟均匀分布混合后在 150℃中搅拌 12 小时制成，密度大约为 6.5g/cm3，其实还远远称不上轻盈。

如果你想减少密度比水轻，这意味着减少约70％，而这种做法是前所未有的。此时，一个研究小组引入魔材料 - 空心玻璃珠，其是具有一个中空的中心配置，例如轻质材料“K1”型中的中空玻璃微球体与的0.125克/ cm 3的密度文中提到。因为中空结构的存在，后铟镓共晶合金组合这种材料能有效地降低材料的密度，并通过调节两种材料的比例，整体密度可以被调节。材料被称为“中空玻璃微球 - 镓 - 铟共晶合金”，简称为“GB-EGAIN”，很轻，像露水甚至留在叶子的上方。

基于中国如此发展思路方法合成的 GB-eGaIn，还具有优秀的可塑性及可重构性，可以先合成一个平面设计材料，然后我们经过分析类似 “折纸” 的操作，制作自己想要的结构。除此之外，GB-eGaIn 还能有效利用我国模具技术制作过程复杂的三维空间结构，例如下图中由 GB-eGaIn 制成的 “小马” 和“三潭印月”。开创性地提出了企业加入空心玻璃微珠制作更加符合液态金属纳米材料的思路之后，功能化液态金属复合材料的大门也得以打开。除了学习制作工艺复杂系统结构，研究工作团队就发现，通过对轻质液态金属材料方面进行再加工，例如信息添加学生一些有特殊社会性质的材料（磁性材料等），还可以同时赋予液态金属更多的功能性。

介绍了添加磁性材料的简单应用，它可以控制GB-EAG在水中的漂浮和下沉，并进行定向运动。 在最后一段中，研究团队提出了未来的研究方向可能是在中空玻璃珠的中空结构中加入磁性和电学性质，这可以大大增加液态金属的功能性。

刘静还提出了自己更多的设想：“Glass Bubbles 可做成真空，厚薄度及尺寸等可调，沿此路线，甚至可实现能漂浮于表面空气中的轻质液态金属，这会直接打开中国许多企业应用的想象发展空间。本文通过展示的液态金属物密度已覆盖面积较大影响范围，从水的几分之一到数倍。实际上，除了 Glass Bubbles 外，各种形式各样的外来物均可加载到液态金属中形成具有轻质复合材料，比如我国塑料、木材、轻金属结构以及研究磁性、光学工程材料管理等等。本文分析方法可以开启了一个公司研制生产轻质液态金属的方向和应用。”

功能性材料最终的目的还是落在实际应用层面。这种轻质液态金属材料，制程以及材料本身对于环境的影响也不大，在应用层面来说应当是前途无限的。
? ? ? （责任编辑：fqj）