液态金属：全新工业的崛起

如前所述，液态金属是有着重大应用价值的新兴领域，影响范围深远而广泛，其出现打破了许多传统应用领域的技术极限，正促成一个全新工业体系的形成和发展。实际上，早在2008年前后，中科院理化所液态金属研究团队就提出了在北京中关村创建中国液态金属谷的构想，只是当时由于时机和条件尚不成熟而未果。幸运的是，此倡议在数年后由于相关项目在云南的落地得以快速推进。2013年，中科院理化技术研究所液态金属热界面材料、电子手写笔项目落地云南宣威，由云南中宣液态金属科技有限公司实施产业化。2014年，作为云南省“科技入滇”签约重点项目，异军突起的液态金属成果在业界产生影响；与此同时，结合云南有色金属资源优势在当地建设中国液态金属谷的倡议逐渐变得清晰而具体起来。在此期间，中宣公司在国内外率先建成了年产200吨液态金属原材料及产品生产线，随后向市场推出了液态金属导热片、液态金属导热膏、液态金属电子手写笔、液态金属3D手写笔等系列产品；同年，为确保液态金属新兴产业的持续健康发展，在宣威市开发区和有关企业的支持下，云南科威液态金属谷研发中心应运成立。2015年，由云南宣威举办的首届液态金属产业技术发展高峰论坛更将相应工作推进一大步，大会确立了宣威作为中国液态金属谷所在地；论坛举办期间，在当地建成的国内外首个液态金属科技馆正式对外开放。随后，广东、北京等地液态金属相关企业入驻液态金属谷，或进入接洽合作阶段。

2016年，云南靖创液态金属热控技术研发有限公司在曲靖成立，由宣威多家液态金属研发企业提出申请的旨在为液态金属产业服务的省级5中心一委员会也已相继获得批准。主要包括：云南省液态金属企业重点实验室、云南省科学技术院科威中宣液态金属研发中心、云南省液态金属制备工程研究中心、云南省液态金属企业技术中心、云南省液态金属产品质量监督检验中心；同年11月，全国第二届液态金属产业高峰论坛在曲靖圆满举行（图1.25），进一步引发国内外业界震动，100余项前沿技术及装备产品集中亮相，一时之间发展液态金属工业的前瞻性意义和重大价值为业界所广泛认同；会议期间，我国学者再次阐述建立国家液态金属科学与应用中心的重要意义，并提出实施国家液态金属科学研究计划的倡议。2017年2月，云南液态金属谷建设成果入选2016云南十大科技进展，被赞誉为“揭开了液态金属前沿技术的神秘面纱”。至此，中国液态金属谷的建设可以说基本上从理想变成现实。

图1.25　中国第二届（2016）液态金属产业技术高峰论坛现况(www.xing528.com)

近年来，经过多方努力和共同推动，液态金属作为前沿材料陆续被列入国家有关重点部署领域的指南和产业目录中，这种效率在中国以往的科技规划制定中并不多见。同时，在云南省各级政府和主管部门的支持下，液态金属产业于2016年列入云南省“十三五”科技发展规划和云南省“十三五”新材料发展规划；2017年1月，正是源于云南的推动，国家工信部、发改委、科技部、财政部联合制定的《新材料产业发展指南》，将液态金属列为新材料产业的重点扶持方向之一；2017年6月，液态金属列入国家工信部编制的《重点新材料首批次应用示范指导目录》。液态金属产业科技联合体以行业企业科协为主体，科研院所、学会社团、科技服务机构等单位共同参与；2018年5月，中国科协公布了产学研融合技术创新服务体系建设项目名单，液态金属产业科技联合体（由北京梦之墨科技有限公司、云南中宣液态金属科技有限公司、云南科威液态金属谷研发有限公司、云南靖华液态金属科技有限公司、云南靖创液态金属热控技术研发有限公司等产业主体共同发起）获得批准。

同样在2018年，云南省启动实施了“稀贵金属材料基因工程”重大科技专项，旨在围绕“创新平台—人才团队—项目统筹、基础研究—关键技术研发—工程化应用”，形成产业链全链条布局，最终目标是实现稀贵金属材料跨越式发展，促成新材料的重大应用和示范。液态金属作为其中三大板块（贵金属、锡、液态金属）之一，得以在数据库构建、材料新品研发等方面得到提速。此项起源于2013年的液态金属材料基因组研究提议，正在于着力拓展液态金属材料种类，发掘具有各种功能特性的新型低熔点金属及其衍生材料，以期为实现液态金属大规模普及应用奠定材料基础。该计划的总体策略是借助相图计算、第一性原理、分子动力学等方面的高通量计算和大数据工具，并充分结合高通量表征手段来实现新材料创造。各种温区的低熔点液态合金构成了该计划的树干，有了各种各样的液态金属材料，再辅以各种材料复合手段，即可开发出电导率、热导率、黏度、机械强度、氧化性等性能可调的液态金属功能材料，这相当于计划的枝叶。显然，能够用以进行材料设计的计算和实验手段越强大，围绕基本元素可望开发的材料类型就越多，液态金属材料的种类也就越丰富。此方面的努力将大大助力液态金属新材料的创制。

可以看出，在整个液态金属工业的发展过程中，产学研结合十分紧密，充分体现了首都科技优势与地方资源、地缘优势的良好结合和相辅相成。中国室温液态金属的突破性研发始于中关村，规模化工业则形成于云南。云南作为液态金属全新工业的策源地，在带动新兴行业快速发展的过程中做出了引领性贡献，液态金属产业化由此逐渐在全国范围内得到认同和开展。而近两三年来，国际上在液态金属的研究上已进入高潮，从国际上诸多实验室的纷纷涌入和大量论文在短时间内频繁发表即可略见一斑。

国际上，液态金属的研究及应用也受到广泛关注，美国、英国、澳大利亚、新加坡、瑞典、丹麦及德国等国的学术界相继介入液态金属的研究，并投入了大量的人力、财力进行产业化开发。液态金属由于具有优异的导热性能、良好的流动性、高体积融化焓、较低的蒸气压以及超过2000℃的沸点，在热控领域具有显著的优势。其中，液态金属流体散热技术被誉为第四代先进散热技术，NASA于2014年将其列为未来十大前沿方向。除此之外，美国空军实验室（AFRL）也就液态金属可重构天线投入开发，美国UCLA、Berkeley、Yale大学也启动了液态金属项目。美国国防部部长阿什顿·卡特更是宣布成立国家制造创新网络中第7家制造创新机构——混合柔性电子制造创新协，该协会得到总共1.71亿美元的资金，其中7500万美元是联邦补助金，超过9600万美元是支持这项研究计划的启动资金。澳大利亚墨尔本皇家理工大学就液态金属在柔性电路，可重构天线及半导体器件等领域展开研究及军工应用。德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心、卡尔斯鲁厄理工学院以及亥姆霍兹研究中心联合成立了液态金属研究联盟，其团队运行经费也高达2000万欧元。除此之外，新加坡，丹麦，瑞典等国也纷纷加入了液态金属产业化应用研究的阵营。