2017年9月，中國科學(xué)院發(fā)布《2017科學(xué)發(fā)展報(bào)告》。其中，液態(tài)金屬作為當(dāng)前的一大研究熱點(diǎn)，被列入這一權(quán)威報(bào)告。液態(tài)金屬是什么，主要應(yīng)用于哪些領(lǐng)域，這一材料在未來有可能帶來哪些顛覆性的技術(shù)進(jìn)展，《2017科學(xué)發(fā)展報(bào)告》的編寫者之一、國內(nèi)液態(tài)金屬研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人—清華大學(xué)劉靜教授接受了中國化工信息記者朱一帆的獨(dú)家專訪。

　　【CCN】液態(tài)金屬主要應(yīng)用于哪些領(lǐng)域中，與傳統(tǒng)材料相比有哪些優(yōu)點(diǎn)?

　　【劉靜】液態(tài)金屬是指常溫下呈液體狀態(tài)、可流動(dòng)且能導(dǎo)電的金屬。液態(tài)金屬既是金屬又是液體，相當(dāng)于多種功能材料的疊加，因此它在諸多領(lǐng)域都有應(yīng)用。在熱控領(lǐng)域，液態(tài)金屬制作導(dǎo)熱膏，用于芯片冷卻和電腦器件散熱，其沸點(diǎn)高、傳熱快，與傳統(tǒng)材料相比，導(dǎo)熱性有了量級(jí)的改變;由液態(tài)金屬制造的散熱器可以解決熱障這一傳統(tǒng)材料無法解決的世界性難題，并已形成其獨(dú)特的理論和技術(shù)體系。在電子領(lǐng)域，液態(tài)金屬可以作為墨水用于3D打印，直接生成電子電路，與傳統(tǒng)的金屬相比，其打印溫度和設(shè)備成本均大幅降低，并且制造時(shí)間縮短，可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，液態(tài)金屬與人體有良好的生物相容性，可以將神經(jīng)電信號(hào)連通，用以修復(fù)斷裂神經(jīng)。在機(jī)械領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的聚合物材料相比，液態(tài)金屬自驅(qū)動(dòng)、可變形、能跑會(huì)跳，為研發(fā)柔性生機(jī)器人提供了路徑。以上應(yīng)用領(lǐng)域都是由中國科研人員首先開創(chuàng)，并在國際上引起了不小的反響。

　　【CCN】目前，國內(nèi)液態(tài)金屬研發(fā)處于什么水平和階段?哪些液態(tài)金屬產(chǎn)品和技術(shù)已經(jīng)得到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用?

　　【劉靜】近幾年中國液態(tài)金屬的研發(fā)推進(jìn)十分迅速，未來有著廣闊的科研發(fā)展空間，世界范圍內(nèi)液態(tài)金屬科學(xué)科研與工業(yè)應(yīng)用的重心正逐漸形成于中國。中國液態(tài)金屬科研從2000年開始醞釀，此后長達(dá)十多年的時(shí)間里，已申報(bào)200余項(xiàng)發(fā)明專利，基本覆蓋液態(tài)金屬的眾多領(lǐng)域。團(tuán)隊(duì)迄今有幸做出了40余項(xiàng)全新基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，并在芯片冷卻、熱量捕獲、低成本制氫、桌面電子打印機(jī)、3D打印、神經(jīng)連接、腫瘤治療、柔性可變性機(jī)器等方面取得了一系列底層技術(shù)突破。例如在電子技術(shù)方面，2014年我國在印刷電子學(xué)領(lǐng)域取得重大技術(shù)突破，研制成功世界首臺(tái)室溫液態(tài)金屬打印機(jī)，可在任意表面繪制電路。2016年，繼研發(fā)出自主運(yùn)動(dòng)的可變形液態(tài)金屬機(jī)器之后，我們又發(fā)現(xiàn)液態(tài)金屬具有類似細(xì)胞吞噬外界顆粒的“胞吞效應(yīng)”，這使得造出“終結(jié)者”材料成為可能。近期，我國科研人員又首次提出“液態(tài)金屬懸浮3D打印”的概念和方法，可在室溫下快速制造具有任意復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)的三維柔性金屬可變形體并用于組裝立體可拉伸電子器件。截至目前，液態(tài)金屬產(chǎn)業(yè)化在增材制造、熱控與能源、醫(yī)療健康、柔性機(jī)器等領(lǐng)域都取得了豐碩的成果。2016年在云南舉辦的“第二屆液態(tài)金屬產(chǎn)業(yè)技術(shù)高峰論壇’，集中展示了100多種新產(chǎn)品。其中有很多熱控產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化的銷售，例如熱界面材料，美國IBM公司和歐洲都曾研發(fā)過熱界面材料，但均不能較好地解決粘附性問題。我國自主研發(fā)的熱界面材料性能在世界范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位，而且建立了高達(dá)上百噸的規(guī)模化生產(chǎn)線。液態(tài)金屬冷卻器(散熱器)也早在一些年前就得到了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，只是由于當(dāng)前市場上臺(tái)式機(jī)越來越少而逐步減少生產(chǎn)，今后可能會(huì)更多地研發(fā)面向數(shù)據(jù)中心、高性能服務(wù)器、筆記本電腦以及更多超大功率光電設(shè)備的冷卻器。

　　【CCN】請(qǐng)您簡單介紹一下我國液態(tài)金屬產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，為何該產(chǎn)業(yè)能在云南大放異彩?

　　【劉靜】液態(tài)金屬的一系列重大應(yīng)用技術(shù)正在重塑新的工業(yè)架構(gòu)，催生出一系列新興產(chǎn)業(yè)。目前，中國液態(tài)金屬產(chǎn)業(yè)方面處于世界上非常顯著的領(lǐng)先地位，其產(chǎn)品正在大規(guī)模快速推進(jìn)，未來有著巨大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間。其中，云南的液態(tài)金屬產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先全國，形成對(duì)外輸出技術(shù)、產(chǎn)品乃至服務(wù)的格局。當(dāng)?shù)亟ǔ蓢鴥?nèi)外領(lǐng)先的年產(chǎn)200噸液態(tài)金屬、熱界面材料產(chǎn)品、液態(tài)金屬電子油墨以及年產(chǎn)20萬套液態(tài)金屬電子手寫筆的生產(chǎn)線，相關(guān)產(chǎn)品已批量投放市場并遠(yuǎn)銷歐美國家;世界首臺(tái)液態(tài)金屬桌面電子電路打印機(jī)及墨盒生產(chǎn)線也在建設(shè)之中。液態(tài)金屬產(chǎn)業(yè)在云南開出了絢麗之花，這其中有著多方面的原因。云南素有“有色金屬王國”之稱，擁有巨大的金屬儲(chǔ)量，其中鉛、鋅、錫、磷、銅、銀等25種礦產(chǎn)儲(chǔ)量位居全國前三位，有力地提供了產(chǎn)業(yè)所需原材料。云南當(dāng)?shù)卣拇罅Ψ龀趾推髽I(yè)家的眼光超前、務(wù)實(shí)肯干，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)的繁榮。云南的自然環(huán)境和生態(tài)環(huán)保巨佳，吸引了全國各地液態(tài)金屬企業(yè)向當(dāng)?shù)貐R聚;其得天獨(dú)厚的自然條件也為科研人員提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。云南雖地處西南，卻始終與首都科研機(jī)構(gòu)(清華大學(xué)、中國科學(xué)院等)保持密切的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研的有機(jī)結(jié)合，造就了“科研出中關(guān)村，產(chǎn)業(yè)出云南”的奇觀。一個(gè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)良性發(fā)展，科學(xué)要先行，產(chǎn)業(yè)要推進(jìn)，地方支持必不可少同時(shí)與外界的交流不可或缺這樣才能形成一個(gè)外向、包容、開放的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)。云南地區(qū)以上條件都得到了滿足，因而使得液態(tài)金屬在當(dāng)?shù)啬艽蠓女惒省?/span>

　　【CCN】未來液態(tài)金屬有望產(chǎn)生哪些改變世界的顛覆性技術(shù)?在化工、能源領(lǐng)域有何應(yīng)用前景?

　　【劉靜】液態(tài)金屬作為一類特殊功能材料，有望在電子信息、生物醫(yī)學(xué)、柔性機(jī)器人、新計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域帶來顛覆性變革，并催生出一系列戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。在電子領(lǐng)域，將引發(fā)一場電子革命，會(huì)打破電子制造和功能器件制造的不平衡狀態(tài)，使得隨處制造電子成為可能。在醫(yī)學(xué)上，液態(tài)金屬將在接合和修復(fù)斷裂神經(jīng)、治療腫瘤技術(shù)、柔性外骨骼技術(shù)、血管造影術(shù)等方面改變世界。柔性機(jī)器人方面，目前已發(fā)現(xiàn)了液態(tài)金屬存在胞吞等類生物行為，有望制造出能跑會(huì)跳的機(jī)器人，將科幻變成現(xiàn)實(shí)。在計(jì)算機(jī)方面，液態(tài)金屬可構(gòu)建計(jì)算核心邏輯單元，有望發(fā)展出靈活、智能、可控的計(jì)算系統(tǒng)。在化工領(lǐng)域，目前已發(fā)現(xiàn)液態(tài)金屬可作為催化劑，實(shí)現(xiàn)固體鋁在室溫下的直接、連續(xù)快速產(chǎn)氫，盡管大多數(shù)研冤成果還停留在實(shí)驗(yàn)階段，但已彰顯出巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ谀茉搭I(lǐng)域，科學(xué)家們制備了液態(tài)金屬氫源燃料電池，實(shí)現(xiàn)了氫氣的平穩(wěn)生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景;常溫液態(tài)金屬電池在大規(guī)模儲(chǔ)能方面性能優(yōu)越，將成為未來最有潛力應(yīng)用于電力儲(chǔ)能的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)之一。

　　【CCN】當(dāng)前，我國政府十分重視新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，出臺(tái)了一系列利好政策。要促進(jìn)像液態(tài)金屬這樣的新材料加速產(chǎn)業(yè)化，您認(rèn)為國家應(yīng)在那些方面下工夫?

　　【劉靜】第一，從意識(shí)層面上，社會(huì)要摒棄錯(cuò)誤的科學(xué)評(píng)價(jià)思潮，提高民族自信心，對(duì)國內(nèi)原創(chuàng)的高新技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)大加重視。中國從近代以來在科學(xué)和技術(shù)上長期技不如人，造就了國人“凡是西方熱衷的科學(xué)領(lǐng)域都是好的，凡是國內(nèi)的科學(xué)成果都不可取”的錯(cuò)誤思維。這種錯(cuò)誤的觀念導(dǎo)致了國內(nèi)對(duì)國際上的熱點(diǎn)產(chǎn)業(yè)很重視，而對(duì)像液態(tài)金屬這樣絕大多數(shù)由中國原創(chuàng)的領(lǐng)域卻不重視。與之相反，西方發(fā)達(dá)國家對(duì)液態(tài)金屬領(lǐng)域已經(jīng)有清晰認(rèn)識(shí)，正不斷向此領(lǐng)域大舉進(jìn)軍。如果這種狀態(tài)持續(xù)發(fā)展下去，可能會(huì)重現(xiàn)歷史驚人的一幕:火藥由中國人發(fā)明，槍炮卻來自西方。

　　第二，在財(cái)力方面，國家應(yīng)該加大對(duì)此領(lǐng)域的投入。液態(tài)金屬是一艘名副其實(shí)的“萬億級(jí)產(chǎn)業(yè)航母”，僅從其在電子領(lǐng)域的應(yīng)用來看，一臺(tái)打印機(jī)價(jià)值40萬一50萬元，20萬臺(tái)打印機(jī)即價(jià)值上千億元;其在柔性機(jī)器、先進(jìn)能源、新計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的價(jià)值更是無法估量。然而，目前國家對(duì)液態(tài)金屬投入比較少，研發(fā)力量也相對(duì)薄弱。但我國液態(tài)金屬科研團(tuán)隊(duì)卻在極其有限的人力、物力、財(cái)力下，一路披荊斬棘，為此領(lǐng)域的開拓發(fā)展做出了杰出貢獻(xiàn)，在世界上發(fā)出了中國原創(chuàng)的聲音。因此，國家應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)此領(lǐng)域的政策扶持，加大資金投入，擴(kuò)充研發(fā)力量，方能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

　　第三，國家在研究和產(chǎn)業(yè)方面給予全方位支持的同時(shí)，應(yīng)避免科研和產(chǎn)業(yè)界出現(xiàn)混亂。在科研界，要給予原創(chuàng)者以政策和資金支持，合理分發(fā)科研經(jīng)費(fèi)，避免出現(xiàn)“能言善辯者多拿經(jīng)費(fèi)，而播種者卻被踩在腳下”的現(xiàn)象。目前，液態(tài)金屬的研究正逐步引發(fā)研究和產(chǎn)業(yè)的熱潮，在產(chǎn)業(yè)界有必要引導(dǎo)合理有序的投資。