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

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

　　【劉靜】液態(tài)金屬是指常溫下呈液體狀態(tài)、可流動且能導電的金屬。液態(tài)金屬既是金屬又是液體，相當于多種功能材料的疊加，因此它在諸多領域都有應用。在熱控領域，液態(tài)金屬制作導熱膏，用于芯片冷卻和電腦器件散熱，其沸點高、傳熱快，與傳統(tǒng)材料相比，導熱性有了量級的改變;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，并已形成其獨特的理論和技術(shù)體系。在電子領域，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，其打印溫度和設備成本均大幅降低，并且制造時間縮短，可實現(xiàn)個性化定制。在醫(yī)學領域，液態(tài)金屬與人體有良好的生物相容性，可以將神經(jīng)電信號連通，用以修復斷裂神經(jīng)。在機械領域，與傳統(tǒng)的聚合物材料相比，液態(tài)金屬自驅(qū)動、可變形、能跑會跳，為研發(fā)柔性生機器人提供了路徑。以上應用領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)化應用?

　　【劉靜】近幾年中國液態(tài)金屬的研發(fā)推進十分迅速，未來有著廣闊的科研發(fā)展空間，世界范圍內(nèi)液態(tài)金屬科學科研與工業(yè)應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，此后長達十多年的時間里，已申報200余項發(fā)明專利，基本覆蓋液態(tài)金屬的眾多領域。團隊迄今有幸做出了40余項全新基礎科學發(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、3D打印、神經(jīng)連接、腫瘤治療、柔性可變性機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領域取得重大技術(shù)突破，研制成功世界首臺室溫液態(tài)金屬打印機，可在任意表面繪制電路。2016年，繼研發(fā)出自主運動的可變形液態(tài)金屬機器之后，我們又發(fā)現(xiàn)液態(tài)金屬具有類似細胞吞噬外界顆粒的“胞吞效應”，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、柔性機器等領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)品實現(xiàn)了規(guī)?；匿N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)處于領先地位，而且建立了高達上百噸的規(guī)?；a(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)化應用，只是由于當前市場上臺式機越來越少而逐步減少生產(chǎn)，今后可能會更多地研發(fā)面向數(shù)據(jù)中心、高性能服務器、筆記本電腦以及更多超大功率光電設備的冷卻器。

　　【CCN】請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先地位，其產(chǎn)品正在大規(guī)?？焖偻七M，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)領先全國，形成對外輸出技術(shù)、產(chǎn)品乃至服務的格局。當?shù)亟ǔ蓢鴥?nèi)外領先的年產(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，相關產(chǎn)品已批量投放市場并遠銷歐美國家;世界首臺液態(tài)金屬桌面電子電路打印機及墨盒生產(chǎn)線也在建設之中。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，擁有巨大的金屬儲量，其中鉛、鋅、錫、磷、銅、銀等25種礦產(chǎn)儲量位居全國前三位，有力地提供了產(chǎn)業(yè)所需原材料。云南當?shù)卣拇罅Ψ龀趾推髽I(yè)家的眼光超前、務實肯干，實現(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?shù)貐R聚;其得天獨厚的自然條件也為科研人員提供了良好的實驗平臺。云南雖地處西南，卻始終與首都科研機構(gòu)(清華大學、中國科學院等)保持密切的聯(lián)系，實現(xiàn)了產(chǎn)學研的有機結(jié)合，造就了“科研出中關村，產(chǎn)業(yè)出云南”的奇觀。一個高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)良性發(fā)展，科學要先行，產(chǎn)業(yè)要推進，地方支持必不可少同時與外界的交流不可或缺這樣才能形成一個外向、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?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、能源領域有何應用前景?

　　【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、柔性機器人、新計算機等領域帶來顛覆性變革，并催生出一系列戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。在電子領域，將引發(fā)一場電子革命，會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)學上，液態(tài)金屬將在接合和修復斷裂神經(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，有望制造出能跑會跳的機器人，將科幻變成現(xiàn)實。在計算機方面，液態(tài)金屬可構(gòu)建計算核心邏輯單元，有望發(fā)展出靈活、智能、可控的計算系統(tǒng)。在化工領域，目前已發(fā)現(xiàn)液態(tài)金屬可作為催化劑，實現(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驗階段，但已彰顯出巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ谀茉搭I域，科學家們制備了液態(tài)金屬氫源燃料電池，實現(xiàn)了氫氣的平穩(wěn)生產(chǎn)，具有廣闊的應用前景;常溫液態(tài)金屬電池在大規(guī)模儲能方面性能優(yōu)越，將成為未來最有潛力應用于電力儲能的電化學儲能技術(shù)之一。

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

　　【劉靜】第一，從意識層面上，社會要摒棄錯誤的科學評價思潮，提高民族自信心，對國內(nèi)原創(chuàng)的高新技術(shù)領域應大加重視。中國從近代以來在科學和技術(shù)上長期技不如人，造就了國人“凡是西方熱衷的科學領域都是好的，凡是國內(nèi)的科學成果都不可取”的錯誤思維。這種錯誤的觀念導致了國內(nèi)對國際上的熱點產(chǎn)業(yè)很重視，而對像液態(tài)金屬這樣絕大多數(shù)由中國原創(chuàng)的領域卻不重視。與之相反，西方發(fā)達國家對液態(tài)金屬領域已經(jīng)有清晰認識，正不斷向此領域大舉進軍。如果這種狀態(tài)持續(xù)發(fā)展下去，可能會重現(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，在財力方面，國家應該加大對此領域的投入。液態(tài)金屬是一艘名副其實的“萬億級產(chǎn)業(yè)航母”，僅從其在電子領域的應用來看，一臺打印機價值40萬一50萬元，20萬臺打印機即價值上千億元;其在柔性機器、先進能源、新計算機等領域的價值更是無法估量。然而，目前國家對液態(tài)金屬投入比較少，研發(fā)力量也相對薄弱。但我國液態(tài)金屬科研團隊卻在極其有限的人力、物力、財力下，一路披荊斬棘，為此領域的開拓發(fā)展做出了杰出貢獻，在世界上發(fā)出了中國原創(chuàng)的聲音。因此，國家應該加強對此領域的政策扶持，加大資金投入，擴充研發(fā)力量，方能實現(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，應避免科研和產(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，避免出現(xiàn)“能言善辯者多拿經(jīng)費，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)界有必要引導合理有序的投資。