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          機械制造:液態金屬顛覆物質形態 想變就變

          2018-04-10 15:59:33 浙江中興機械制造有限公司 閱讀

          投資要點:

            Google正大舉進入機器人、無人機等各類智能硬件產品;軟銀、阿里、富士康不久前合資并啟動情感機器人Pepper量產計劃。這些國際巨頭的戰略布局,讓人們意識到一個新制造、新硬件時代正悄然來臨。對于未來,我們的思考是中國是否做好了進入“新硬件時代”的準備?中國高端裝備和智能硬件的下一個需求爆發點在哪里?“未來機器”系列報告希望用前瞻性研究視角為您提供以上問題的啟發。第九篇,我們聚焦液態金屬。

            液態金屬是金屬熔體原子無序排列狀態被凍結所形成。液態金屬屬于非晶合金,是采用現代快速凝固冶金技術合成的,兼有一般金屬和玻璃優異的力學、物理和化學性能的新型非晶金屬玻璃材料。物理特性各向同性、沒有確切熔點、具有玻璃轉化溫度點,兼具固態、金屬、玻璃的特性,又稱金屬玻璃。

            液態金屬擁有與普通金屬原子晶格完全不同的結構,因此也決定了其具有很多晶態金屬無法企及的優越性能:1)高強度:假如需要支撐一個重約1.5噸的小汽車,若使用普通鋼材需要7~10根直徑2mm的鋼筋,改用液態金屬材料只需要1根。2)玻璃化轉化:液態金屬機器人T-1000超強的自愈合能力就來自于液態金屬所具備的玻璃化轉化特性。液態金屬加熱轉化的過程呈現半流動玻璃態的特點,其轉化溫度約為熔化溫度的0.5~0.6倍,這也正是其名字“液態”的由來。3)除此之外還具備具有優異的軟磁性能、抗腐蝕能力、高彈性、高硬度、耐磨擦等。

            液態金屬是目前最活躍的金屬材料研究領域,下游應用廣泛。目前主要在以下幾個方面實現應用:1)液態金屬鋼材:強度為傳統高強鋼的2~3倍,可用于海軍船艦的表面防護,抗打擊能力也具有傳統鋼材無法比擬的優勢,其非磁性的特點還具備反探測的特點。2)輕量化材料:鋁基和鎂基液態金屬高強度低密度材料的特性,符合汽車、高速軌道交通工具等輕型化的發展需要,目前已在航空航天領域有重要應用。3)液態金屬工具:目前推出的“光劍刀”就是其中突出代表。使用者握住刀柄之后在屏幕上選擇要生成的刀體,之后刀把上就能變出一把液態金屬刀,能自動成型且能夠選擇刀體大小。4)體育用品:由液態金屬制造的高爾夫球頭、滑雪板、棒球棒、滑冰用具等在美國和日本等國家已逐步商業化,能傳遞99%的能量。5)生物醫用材料:液態金屬鎵合金不容易與體液以及周圍器官組織發生反應,可以用它連接并修復受損的神經。還可用于手術刀、人造骨、電磁刺激體內生物傳感材料、人造牙齒等。

            今年三月我國科學家發現自驅動的仿生型液態金屬軟體動物:液態金屬可在吞食少量物質后以可變形機器形態長時間高速運動,實現了無需外部電力的自主運動。

            液態金屬最高形態機器人或成現實。把液態金屬看做“細胞”功能執行單元,采用空間架構的電極控制,融合液態金屬材料、生物學、機器人、流體力學、電子、傳感器以及計算機等學科的知識,把智能液態金屬單元擴展到三維,利用電子編程作為神經調控,就可以組裝出自由變形的液態機器人。

            自主運動可變形液態金屬技術還處在基礎原理研發初期,離產業化還有相當的距離。目前國內科學家的科研探索走在了世界的前列。

            風險提示:液態金屬技術應用進度低于預期。


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