液态金属是新材料领域时下比较热门的一个话题。随着苹果公司申请了部分这一领域的专利，引发了众人对这种材料的关注。

“液态金属”这个名词源于英文名称Liquidmetal，是由“液态”和“金属”两个词组合而成的，实际上这是一种合金产品的商业名称和商标（另一个商标是Vitreloy）。该合金产品是一系列由加州理工学院研究团队所开发出来的，学名叫做“非晶态金属合金”。该产品目前由液态金属科技公司（LiquidmetalTechnologies Inc.）进行市场推广。

虽然商业名称中有“液态”，实际上这种合金在常温下是固态的，它与普通金属的区别在于它的非结晶结构，类似于玻璃，所以这样的物质也被成为金属玻璃。

1) 什么是非晶合金？

非晶合金是指固态时原子的三维空间呈无序排列，并在一定温度范围内这种状态保持相对稳定的合金。一般来讲，大部分金属材料具有很高的有序结构，原子呈现周期性排列。而与此相反，非晶合金具有独特的长程无序，短程有序的结构，因此具有独特的物理，化学及力学性能。因为具有这种无序结构的非晶态金属可以从其液体状态直接冷却得到，故又称为“玻璃态”。所以，非晶态金属又称为“金属玻璃”、“玻璃态金属”、“液态金属”。

2) 什么是锆基非晶合金？

锆，高熔点金属之一，呈浅灰色。密度6.49克/厘米，熔点1852±2℃，沸点4377℃。化合价+2、+3和+4。第一电离能6.84电子伏特。锆的表面易形成一层氧化膜，具有光泽，故外观与钢相似。有耐腐蚀性，可溶于氢氟酸和王水；高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应，生成固体溶液化合物。锆合金可以耐很高的温度，用作制作核反应的第一层保护壳。

由于锆基合金系具有强大的玻璃成型能力和宽大的过冷液相区，能够利用不太复杂的设备较为容易的制备出质量很好的非晶合金。同时，锆基非晶合金具有一系列出色的力学性能，具有高度抗划性，重量轻，并兼具有固态、金属、玻璃的综合特性，可以在一定条件下保持高强度、高硬度、耐腐蚀、耐磨性、高电阻率、优异磁性等优良特性。未来，锆基非晶合金将在军工、消费电子、医疗器械、环保航空等领域得到广泛应用，其前途不可限量。

3)锆基非晶合金主要应用是什么？

锆基非晶合金产品主要应用在军事用品、电子产品壳体、医疗器械、体育休闲用品和空间工程材料等领域。

 军事用品

1995 年研究锆基非晶合金在杆状动能穿甲弹上的应用，以替代对环境有重大污染的贫铀弹。在开始的试验中，锆基非晶合金就表现出特别优异的性能，引起军方的极大兴趣。为了满足杆式穿甲弹在发射时所需要的强度、刚度和韧性，不使其在受到瞬间很高的动态拉伸应力而破坏，研究人员通过掺杂高熔点、高密度组元(例如W, Ta, Hf,V等) 制备新型复合非晶态或晶态大块材料。这种独特的新结构材料密度高、屈服强度高，变形时不发生加工硬化现象，加上块体非晶态合金的高绝热剪切敏感性，其穿甲能力已超过了钨合金穿甲弹，并且有可能超过和达到贫铀弹的穿甲水平。锆基大块非晶合金优异的力学性能(高强度、高硬度、高比强度、高的弹性极限和自锐效应) 、良好的耐蚀性和净成形技术使它在提高军品的性能和安全方面也有重大作用。

电子产品壳体

近年来，信息通信产业发展迅速，研发低辐射、超薄、小巧、轻便、功能强大的电子产品和移动电话成为各个企业竞争的焦点。非晶合金兼有金属的使用性能和工程塑料的成形性能。锆基大块非晶态合金的强度约为普通钛合金的2.5 倍，硬度是普通不锈钢的1.5 倍，但它又可以像塑料一样易成形，容易制成各种复杂结构却没有塑料回收困难的环境负担，可以象废铁一样回炉再熔炼。锆基非晶合金的比强度是常用结构材料中最大的,可以制备超薄、小巧、轻便、结构更坚固、功能更强大的3C 产品(computer, communication, consumer electronics products) ，是替代镁合金、铝合金和钛合金的理想材料。同时,非晶合金导电、导热、导磁性能比相应的晶体金属材料差，可以屏蔽隐形电磁场的辐射，是一种低辐射的环保材料。最后, 非晶态合金产品表面具有优良的金属光泽、耐腐蚀性, 具备制备高档电子消费产品的基本要求。

苹果手机的取卡针用的就是非晶合金，因为与传统合金相比其弹性极限极高，所以除非你想把你的手弄出血，否则这个取卡针是掰不弯的。

有市场传言说苹果公司，图灵公司等未来会采用液态金属作为手机的外壳、中框，如果属实，则预计会为金属锆市场带来显著的新增需求，这会对海绵锆行业产生重要影响。

医疗器械

锆基非晶态合金制造的手术刀异常锋利、刀口不易钝化、性能稳定、使用寿命长。在整形外科领域，锆基大块非晶态合金被用来制造耐磨、耐蚀、高强度的人造关节，齿根和接骨板等。而在微观领域，近期一项由北卡罗莱纳州立大学(NCSU)研究人员开发的新技术可能真正成为癌症终结者，研究人员开发了一种用新型非晶金属技术制成的纳米机器人“纳米终结者(Nano-Terminators)”。这种机器人能够有效地携带药物，精准地吸附并杀死癌变细胞。

体育休闲用品

锆基非晶合金最早用来制造高尔夫球杆的杆头。近几年，锆基非晶合金还在滑雪橇、棒球球棒、溜冰鞋、网球球拍、自行车和水中呼吸器等产品方面有应用。

空间工程材料

由于性能非常卓越，锆基非晶合金也被认为是未来几种太空设备的候选材料。美国第一艘采集太阳风样品的起源号太空飞船，采集的关键部件—太阳风采集瓦,就是用锆基非晶合金制造的。

装备工业

由于锆基非晶合金具有高强度，高耐磨度及加工精度高等优点，非常适合应用于汽车制造业中对材料性能要求比较高的部件，比如锁，铰链等，还可用于高精密轴承、齿轮、切削刀具、工业模具等。

4）非晶合金的产业化进程面临哪些挑战？

如其它新材料一样，非晶合金的产业化是一个渐进的过程。其中面临的主要挑战包括材料的成本高昂和大块非晶合金的批量化加工技术有待提高等。但随着原材料价格的下降（目前工业级海绵锆的价格大约为15万元人民币/吨）以及加工技术的不断成熟，相信未来非晶合金的商业化会得到加速推进。

5) 非晶合金产业链上有哪些企业？

中科宜安

宜安科技为国内最早进入液态金属研发的企业之一，拥有先进的新材料生产技术、成熟的生产工艺和完整的产业链，并具备大块成型产品的生产能力，在液态金属领域掌握了行业领先的核心技术。

公司与中国科学院金属研究所签署了合作协议，合资成立”中科宜安液态金属有限公司”。有利于充分发挥宜安科技和中科院金属所在非晶合金技术领域各自的优势，建立科技平台及示范生产线，联合开展非晶合金材料、非晶合金生产设备、非晶合金制品的深度研发、生产、销售及与非晶合金相关的技术自选和服务等业务，将技术转化为生产力，提高公司非晶合金行业领域内产品科技含量及附加值。

通过引入国外先进技术以及加强与上游原材料公司合资合作，宜安科技将非晶合金领域的上游的研发和原材料，与下游的加工设备，模具和各类产品应用相结合，加速非晶合金材料的产业化进程。

东方锆业

锆基非晶合金的广泛运用，将成为锆金属需求的重要增长点，单纯从手机外壳这一领域的应用，预计每年就会新增数千吨的海绵锆需求。

作为中国唯一具有自主知识产权的核级海绵锆生产企业，东方锆业有限公司是专业从事锆系列制品研发、生产和经营的国家级重点高新技术企业，产品主要分为二氧化锆、氯氧化锆、复合氧化锆、氧化锆陶瓷结构件、硅酸锆、电熔氧化锆、海绵锆及钛矿砂等八大系列共九十多个品种规格，是我国锆行业中技术领先、规模居前、最具核心竞争力和综合竞争力的企业，也是全球锆产品品种最齐全的制造商之一，其海绵锆生产线已建立核质保体系，且其核级海绵锆生产线已经通过产品合格性鉴定。

公司数年前已经开始在锆基非晶合金原材料的研发方面进行布局，并与中科宜安展开合作，据悉其用于非晶合金原材料的海绵锆产品，部分技术性能已经超越了国际同行的水平。

目前东锆的海绵锆产品已经得到了市场的认可，销售范围涵盖多个国家地区，包括瑞典山特维克、德国贺氏、日本先进等国际客户。随着锆基非晶合金的商业化进程不断深入，其海绵锆产品有望在非晶合金领域得到广泛应用。

云海金属

在液态金属领域，该公司的研发方向是铝镁基非晶合金的材料和成型技术，主要应用于轻量化的3C电子材料领域。

云海金属镁合金产销量国内第一，是全球规模最大的镁合金专业生产企业之一。公司在镁、铝合金领域中产业链一体化布局，已形成“白云石开采-原镁冶炼-镁合金熔炼-镁合金加工-镁合金回收”完整产业链，同时公司着重开拓镁合金挤压件和压铸等深加工业务。

安泰科技

安泰科技在非晶合金领域的主要方向为铁基非晶合金。

公司由钢铁研究总院改制而来，拥有雄厚技术实力，主要产品包括三大类：超硬及难容材料制品、金属功能材料和精细金属制品。其中，金属功能材料板块包括非晶材料和稀土永磁两部分；公司是全球两家能够生产非晶带材企业之一，安泰科技非晶制品公司的国家非晶微晶合金工程技术研究中心已启动万吨级非晶带材及制品项目，2010年二期工程完成后已实现年产4万吨铁基非晶带材规模。如下游需求仍有空间，将继续扩建产能提至7-10万吨/年。公司规划在非晶行业处于铁基带材产能世界第二，纳米晶带材、非晶磁粉芯产能世界第一。

依米康

公司与中科院理化技术研究所合作，主要研发方向是采用常温下为液态的金属（主要成分是镓）为高性能CPU散热。

在物理上，这才是真正意义上的“液态金属”（如同水银一样），其作为散热媒介的优势在于高导热系数和高沸点；但从材料技术角度而言，其与注册商标为“液态金属”的锆基非晶合金属于不同领域。