液態(tài)金屬是一種非晶態(tài)合金,，俗稱“金屬玻璃”,，兼具金屬的優(yōu)良力學性能與玻璃的易加工成型特性,，是支撐未來精密機械,、電子信息、航空航天,、國防工業(yè)等高新技術領域的關鍵材料,。對液態(tài)金屬制造業(yè)而言，產(chǎn)能低,、市場需求大的供需矛盾一直制約著液態(tài)金屬產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展進程，產(chǎn)品的生產(chǎn)方式亟待突破,。

圖1 謎一樣的液態(tài)金屬

精美又實用的材質(zhì)

早在2010年,，美國蘋果公司就開始研究液態(tài)金屬批量化生產(chǎn)的工藝，以期用在iphone手機外殼上,。然而到目前為止,，我們并沒有看到任何一款蘋果產(chǎn)品采用液態(tài)金屬。之所以出現(xiàn)這種情況,，是因為液態(tài)金屬是一種全新,、與眾不同的材料，這種全新的材料技術還沒有合適的生產(chǎn)設備能利用好它,。

圖2 導熱片生產(chǎn)線示意圖

高端注定稀缺

在液態(tài)金屬解決高端器件的“熱障”問題方面,，產(chǎn)品的供需矛盾更為突出，液態(tài)金屬導熱片的超級散熱性能是水的60-70倍,，基于低熔點金屬獨特的熱物理性質(zhì),，液態(tài)金屬不僅可在高性能服務器、臺式機,、工控機,、筆記本電腦、通訊基站的芯片熱管理中獲得廣泛應用,，而且還在諸多關鍵領域扮演不可或缺的角色,，如：先進能源領域（工業(yè)余熱利用、太陽能熱發(fā)電,、聚焦光電池冷卻,、燃料電池）、航空熱控領域（衛(wèi)星,、熱防護）,、光電器件領域（投影儀,、功率電子設備）、LED 照明領域,、微/納電子機械系統(tǒng),、生物芯片及電動汽車等，產(chǎn)業(yè)應用價值巨大,。高端化的用途決定了產(chǎn)品質(zhì)量,、精度、外觀的高標準,，為滿足如此大的市場需求量,，對液態(tài)金屬導熱片的生產(chǎn)方式提出了更嚴苛的要求。

圖3 液態(tài)金屬導熱片切割包裝生產(chǎn)線

液態(tài)金屬產(chǎn)業(yè)化應用的新突破

液態(tài)金屬導熱片是新型材料,，傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中的軋制,、切割、包裝等工藝,，均由一般通用設備完成,，設備針對性不強，產(chǎn)品質(zhì)量,、精度,、外觀都難以保證，該領域的主力生產(chǎn)制程設備還處在空白階段,。北鋼聯(lián)有超過10年的新材料工藝設備研發(fā),、設計、裝備定制的行業(yè)經(jīng)驗,，擁有智能制造領域全產(chǎn)業(yè)鏈的集成能力,，當大多數(shù)企業(yè)正處于生產(chǎn)線論證、技術攻關時,，北鋼聯(lián)已率先完成了液態(tài)金屬導熱片切割包裝自動化生產(chǎn)線的研制,，其技術在業(yè)內(nèi)具有原創(chuàng)性及領先性。

圖4 北鋼聯(lián)工程師正在進行生產(chǎn)線調(diào)試

該生產(chǎn)線采用自動收放卷裝置,，為切割設備提供原料,，待液態(tài)金屬帶材切割成薄片后，由機器手自動抓取,，視覺系統(tǒng)同步檢測,，計數(shù)并自動稱重，由包裝機自動包覆產(chǎn)品并熱塑收口,，實現(xiàn)真空封裝,，最后經(jīng)編碼及噴碼后完成產(chǎn)品下線。該生產(chǎn)線全套流程均由自動化設備執(zhí)行，無需人工干預,，生產(chǎn)效率可達700余件/小時,，較傳統(tǒng)產(chǎn)能提升3倍以上，省去30余名人工,，產(chǎn)品質(zhì)量,、精度、外觀都有質(zhì)的提高,。在該線的研制中,，切割設備的精度是關鍵，如何在滿足產(chǎn)品快速的生產(chǎn)節(jié)奏下,，保證切割精度,，同時要兼容其他規(guī)格產(chǎn)品，是研發(fā)團隊必須要攻破的難題,。北鋼聯(lián)秉承“創(chuàng)造無限可能”的公司理念,，經(jīng)過細致的探討及調(diào)研，將模切技術定為首要實現(xiàn)方式,，模切切割一般用于印刷行業(yè)對紙張的處理,，在該線中經(jīng)過研發(fā)團隊的二次開發(fā)及升級優(yōu)化，可實現(xiàn)液態(tài)金屬導熱片的切割,，并且保證切割過程無粉塵污染，為該生產(chǎn)線的成功研制奠定了堅實的設備基礎,。

圖5 液態(tài)金屬導熱片

中國領跑液態(tài)金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展

由于液態(tài)金屬具有的重大戰(zhàn)略價值,，近幾年來，發(fā)達國家紛紛加入探索行列,，如美國NASA在2014年將液態(tài)金屬冷卻研究列為十大前沿課題之一,。已有研究表明，浸沒于水中的液態(tài)金屬對象可在低電壓作用下呈現(xiàn)出大尺度變形,、自旋,、定向運動；一塊很大的金屬液膜可在數(shù)秒內(nèi)收縮為單顆金屬液球,，變形過程十分迅速,，表面積改變幅度可高達上千倍；液球之間的自動融合,、斷裂,、再合并等行為，可不受液態(tài)金屬對象大小的限制等,。以上豐富的物理學圖景革新了人們對于自然界復雜流體,、軟物質(zhì)，特別是液態(tài)金屬材料學行為的基本認識。這些超越常規(guī)物體的構象轉(zhuǎn)換能力,，很難通過傳統(tǒng)的剛性材料或流體介質(zhì)實現(xiàn),，可以說，當這些技術真正成熟時,，液態(tài)金屬將真正成為新材料學科中一匹“卓越的黑馬”,。