液态金属被踢出来很多年，概念股就几个标，产品运用接连被苹果放鸽子，说明产业化推广仍然卡在技术成本上。作为一个高逼格的十大新材料之一，未来的跟踪点首先集中在3C产品零部件规模化上，目前宜安科技的手机壳应用在第一款液态金属图灵手机上 ，图灵手机市场规模小，只能是初步的市场测试，真正推动力量还得是苹果。另一个是新能源储能电池的突破，这个对于未来新能源智能汽车以及无人机续航具有非常重要的意义。
美国图灵机器工业公司的全球第一款液态金属手机已经在5月陆续向用户发货。这款图灵手机号称“坚不可摧”，其液态金属外框的强度，比钢和钛要高很多，能够保护手机免受冲击和屏幕破损。在官方视频中，可以看到图灵手机被扔到墙上，然后反弹到坚硬的混凝土地面上，在经过两次测试之后，手机外壳和屏幕几乎没有任何破损。
不仅是图灵，苹果手机也一直在液态金属领域进行专利储备，并已在此前的iPhone取卡针上采用液态金属制作，其优点是不会弯曲变形。业界广泛期待的“液态金属＋蓝宝石” ， 即机身材质是液态金属、屏幕材质是蓝宝石，虽然没有在iPhone6s上采用，但有望在iPhone7或iPhone8上大规模应用。
除了手机等消费电子产品外，液态金属还可广泛应用于航空航天、汽车、精密仪器、医疗设备等领域，具有广阔的市场前景。
什么是液态金属
一般来讲，组成物质的原子、分子在空间排列不呈现像晶体那样的长程对称性， 只在几个原子间距的范围内（即短程序）保持有序特征的一类物质称为非晶态物质。非晶合金是采用现代快速凝固冶金技术合成的， 兼有一般金属和玻璃优异的力学、 物理和化学性能的新型非晶金属玻璃材料。这种材料是由金属原材料熔炼而成，其外观与一般金属一样具有光泽，表面看不出任何区别。非晶合金又被称作被冻结的熔体或者液态金属。 现代快速凝固技术可以阻止金属熔体凝固过程中晶体相的形核和长大，使金属原子来不及形成有序排列的晶体结构相，这样金属熔体原子的无序排列状态就被冻结下来。所以，在微观结构上 ， 非晶合金更像是非常黏稠的液体，这是非晶合金又被称作被冻结的熔体或者液态金属的原因。
液态金属的制备
一般来说，非晶合金的制备方法有很多，主要分为两大类，即近快速凝固法与快速凝固法。快速凝固技术的冷却速率可以达到105K/s以上，制备非晶粉末、薄带等小尺寸(至少在某一维度上)的非晶材料很方便。而近快速凝固法的冷却速率一般都小于103K/s，主要有 (包括一些其他的方法)：①铜模吸铸法；②粉末冶金技术；③熔体水淬法；④压铸法；⑤非晶条带直接复合一爆炸焊接；⑥定向凝固铸造法；⑦磁悬浮熔炼铜模冷却法；⑧固态反应；⑨从液相中直接制取。
快速凝固技术
目前主要的快速凝固法都是通过液态金属与高导热系数的冷衬底之间的紧密相贴来实现热量的快速传递。
(1)气枪法
基本原理是将熔融的合金液滴，在高压(>50atm)下射向用高导热率材料(一般为纯铜)制成的急冷衬底上获得非晶。由于液态合金与衬底紧密相贴，这种方法的冷却速度极高(>109K/s)，这样由此得到的是合金薄膜，最薄处厚度小于0.5~1.0um。
(2)旋铸法
将熔融的合金液自坩埚底孔射向一个由高导热系数材料制成的辊子表面上，我们称为旋铸法，辊子高速旋转，液态合金在辊面上凝固为一条很薄的条带(厚度可小至15~20um左右)。这种方法的冷却速率一般只能达到106~107K/s。而辊面运动的线速越高的时候，合金液的流量就越小，这样得到的合金条带就会愈薄，冷却速度也就愈高。旋铸法使非晶的连续生产成为了可能，目前已成为制取非晶合金条带的一种常规方法。
(3)工作表面熔化与自淬火法
用激光束或电子束扫描工作表面，这样表面极薄层的金属就会迅速的融化掉，而下层基底的金属就会迅速吸收热量，表面层(108K/s)就会重新凝固。这种方法已经用在大尺寸工件的表面上来生成非晶层。
(4)雾化法
将熔融的合金射向一高速旋转(表面线速度可达 100m/s)的铜制急冷盘上，在离心力的作用下，合金液雾化后凝固成的细粒就会向四周散开，通过装在盘上四周的气体喷嘴喷吹惰性气体以加速冷却。用雾化法制得合金颗粒尺寸一般为10~100μm，在理想的条件下，我们的冷却速度能够达到106K/s。这样合金粉末通过动态紧实等加工工艺，可制成块料及成型零件。
近快速凝固技术
如果说1960年加州理工学院的Duwes教授及其同事通过发明的快速淬火技术制备出Au75Si25非晶，开创了非晶的新纪元，那么1974年H.S.Chen等以相对较慢的冷却数率(103K/s) 制备出直径达1～3mm的Pd-Cu-Si、Pd-Ni-P、Pt-Ni-P非晶棒则开创了块体非晶的新纪元。块体非晶经过三十多年的发展，从贵金属的Pd基和Pt基到相对廉价的Zr基、Hf基和La基，甚至更低廉的Cu基、Ti基和Fe基。制备技术也有了新的发展。
水淬法
水淬法是制备块体非晶的常规方法之一，其基本原理是：将母合金置于一石英管中，熔化后连同石英管一起淬入流动水中，以实现快速冷却，形成大块非晶合金。实现这个过程有两种方法：一种是将石英管置于封闭的保护气体系统中进行加热(石英管口敞开)，同时水淬过程也是在封闭的保护气体系统中进行；另一种是将石英管直接在空气中加热(石英管口须封闭)，管内须充入保护气体，待合金熔化后再将石英管淬入流动水中。这种方法熔融金属直接跟流动的水接触，水的比热比较大，可以达到较高的冷却速率，有利于大块非晶合金的形成，但也存在一些问题。
铜模吸铸法
铜模吸铸法是制备非晶合金最常用、最便捷的方法之一，其基本原理就是，在惰性气体的保护下用电弧迅速将合金加热至液态后，利用负压将熔融合金直接吸入循环水进行冷却，这样能够实现合金的快速冷却，以此来获得大块非晶合金。这种方法在制备块体金属非晶方面具有其他方法不可超越的优势，该办法就是在环境压力与大气压接近的保护气体体系中熔炼合金，所以没有明显的气孔；由液态转入冷却模的时间较短，加上铜模具有优秀的导热性能和高压水强烈的散热效果，能达到较高的冷却速率，工艺过程比较简单，也易于操作。但是这种方法存在一定的不足，会导致合金熔体在铜模冷却过程中会出现样品表面收缩的现象，这样成品就会存在空隙从而导致样品冷却速率下降，或者是样品表面不够光滑的现象。
感应加热铜模吹铸法
感应加热铜模吹铸法是制备块体非晶和非晶薄带比较常用的方法之一，其基本原理是：将合金置于底端开有一定直径小孔的石英管中，通过高频或是中频的电感线圈产生的涡流加热使得合金迅速熔化，由于表面张力使液态合金不会自动滴漏，故需要从石英管顶部外加一个正气压将其吹入铜模或是高速旋转的铜辊上。与电弧加热吸铸法相比，感应加热浇铸法加热温度可控性强，铜模不被直接加热，电磁搅拌作用使合金成分更加均匀，同时，熔炼的合金量可以从几克到几千克，适合大尺寸玻璃样品的制备。
压力模型铸造法
压力模型铸造法的基本原理是：首先将合金在熔化腔中熔化，然后将熔化的合金以一定速度和压力压入金属模型腔中，以实现快速冷却而形成大块非晶合金。由于液态金属对金属模型腔的充填速度很快，并保持较大的压力，与金属模铸造相比，这种方法具有更快的冷却速率和更加明显的淬火效果，更有利于形成大块非晶合金。用这种方法对于高黏性的溶液可直接制作形状较复杂的大块非晶合金零件。
主要的性能优势和下游应用
1）液态金属非晶钢强度为传统高强钢的 2~3倍， 室温下不具有铁磁性，热稳定性高，抗海水腐蚀能力强。可用于海军船舰的表面防护， 抗打击能力也具有传统钢材无法比拟的优势，其非磁性的特点还具备反探测的特点。
2)铝基和镁基的液态金属在轻量化材料特别是航空航天领域已有重要应用。随着汽车、高速轨道交通工具和航空航天技术轻型化的发展，科研人员开始着眼于高强度低密度材料的研究：铝基液态金属强度超过钢材，但是密度却不到钢的 40%； 镁基液态金属抗压强度可达 900~1200MPa，密度不到钢的 25%。
3）液态金属工具：目前推出的“光剑刀”就是其中突出代表。使用者握住刀柄之后在屏幕上选择要生成的刀体，之后刀把上就能变出一把液态金属刀，能自动成型且能够选择刀体大小。
4) 体育用品 ：由液态金属制造的高尔夫球头、滑雪板、棒球棒、滑冰用具等在美国和日本等国家已逐步商业化，能传递 99%的能量。
5) 生物医用材料 ：液态金属镓合金不容易与体液以及周围器官组织发生反应，可以用它连接并修复受损的神经。还可用于手术刀、人造骨、电磁刺激体内生物传感材料、人造牙齿等。
6）液态金属电池 ：液态金属电池在兼容风电、光伏等间歇性能源时能很好地平衡电网波动，防止突发性断电，在大规模储能方面性能优越。液态金属电池作为未来最有潜力应用于电力储能的电化学储能技术之一，其成功研发及应用推广将从根本上解决我国新能源大规模并网等问题。
7）液态金属新用：爱荷华州立大学的研究人员们，已经创造出了一种新颖的液态金属微粒材料。它可以在室温下保持液态，还能够让材料间相互融合。这种新型固液混合物可以在无热焊接、以及电子电路损伤修复等方面发挥实际作用。这项被称作“过冷”的技术，常被用于分析金属的内在结构，也是金属加工的一种替代方法。
未来应用突破方向——机器人
据中科院理化所网站，2015年3月3日，由刘静研究员带领的中国科学院理化技术研究所 、 清华大学医学院联合研究小组，在 Advanced Materials 上发表了题为“Self-Fueled BiomimeticLiquid Metal Mollusk”（大意是 “自驱动的仿生型液态金属软体动物"）(2015)的研究论文，在国际上引起重要反响和热议。研究揭示，置于电解液中的镓基液态合金可通过“摄入”铝作为食物或燃料提供能量，实现高速、高效的长时运转 。液态金属可在电场驱动下定向运动或变形，如可从大金属 球变成分散的小金属球，也可从小金属球汇聚成大金球，还可以从薄膜收缩成小球；液态金属可以自主运动，液态金属在入 “铝” （相当于能力物质）后，可以高速、高效的长时间运转，运动中可自行变形调整形态 ； 能吃 食物（燃料）、进行“代谢”（化学反应）为自身提供能量驱动自身运动、根据环境变化进行变形，液态金属机器这一系列非同寻常的习性已相当接近一些自然界简单的软体生物 ，因此研究者将其命名为“仿生型液态金属软体动物”。液态金属柔性、自主运动 、变形能力等特点为研制智能工具、智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属机器人奠定了理论和技术基础。
液态金属机器人：把液态金属看做“细胞”功能执行单元，采用空间架构的电极控制，融合液态金属材料、生物学、机器人、流体力学、电子、传感器以及计算机等学科的知识，把智能液态金属单元扩展到三维， 利用电子编程作为神经调控， 就可以组装出自由变形的液态机器人。“仿生物”液态金属机器人高柔性、自驱动、能变形，在传感器的帮助下，可以读取并模拟远方活体行为信息，实现“远程握手”“远程拥抱”等应用场景。这意味着两个天各一方的人，可以通过科技触及对方，世上不再有“触不到的恋人”，多少可以延长一下异地恋的寿命。自主运动可变形液态金属技术还处在基础原理研发初期， 离产业化还有相当的距离。目前国内科学家的科研探索走在了世界的前列。
有望进入爆发式增长
液态金属又称非晶合金，是广受关注的新材料之一。“传统的金属材料都是晶体构型，而非晶合金是超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，因而具备了许多独特的性能，比如说优异的耐蚀性、耐磨性、高强度、高硬度等等。”中科院金属研究所研究员张海峰说，“通俗来说，液态金属具有强度高、耐腐蚀、延展性好、质量轻等优点”。
安信证券有色行业研究员齐丁认为，液态金属的大规模商业化应用，最先可能在3C产品结构件领域实现。这主要基于以下三点理由：第一，3C产品与使用者亲密接触，其需要的材质特性就是轻薄小巧，且耐磨、耐摔、抗刻画。而液态金属最显著的优势，就是高强度、高硬度、高耐磨性，而且既轻又薄，恰好满足以上核心特质。第二，3C产品具有时尚、美观的外形诉求。液态金属注塑、压铸的塑形方式，可以满足五花八门的形状诉求。第三，由于液态金属在工艺上接近“净成形”，所需要的后期加工较少，可以有效降低后加工成本。目前一个液态金属手机外框价格大约为120元至150元，比不锈钢外框和铝合金一体成型外框都要便宜。
“事实上，液态金属已在3C领域崭露头角。在SIM取卡针、卡槽、转轴等方面，成功应用于智能手机上，比如苹果、华为和OPPO等。”齐丁说。
此外，在汽车行业，利用液态金属高硬度、高耐磨的特性，可制造汽车发动机中的液压油缸、活塞等耐磨零部件，并大幅提高使用寿命；在航空航天领域，利用液态金属高比强度、比刚度的特性，可制造航空航天器的主框架、轴承等结构材料，大比例地减轻重量，相当于提高了航空发动机的推力比；在医疗设备领域，液态金属的耐腐蚀性能可成为固定骨折夹板和钉的首选材料；在运动器材领域，液态金属是单杠、双杠和撑杆的最好材料，在高尔夫杆头的击球面已得到成功应用。“保守估计，液态金属将创造下一个千亿级的新材料市场。”宜安科技董事长李扬德说。
有关专家认为，液态金属具备颠覆传统轻合金的巨大潜力，随着技术瓶颈和产能瓶颈的突破，有望进入爆发式增长。
制造汽车零部件不是简单的替换
近日，美国液态金属公司博客上发布了一份白皮书，名为“液态金属在汽车产业的应用 ” ，文章认为，液态金属因为其优异的性能和成型工艺，在汽车零部件产业能发挥其优势 ， 不仅可以获得性能优异的零部件，还可以获得良好的经济效益，实为汽车零部件制造的良好选择。
优势之一：安全性最关键
近年来，工程师们逐渐发掘出液态金属技术在不同产业应用过程中的优势，得益于液态金属的加工过程优势，其应用范围逐渐扩大。汽车产业需要有非常多的零部件，每个零部件都需要有非常具体的特定属性，这些属性常常有着关键性作用，比如最关键的安全性。
优势之二：不是构建材料简单替换
一些可以利用液态金属技术优势的应用包括发动机正时系统，喷油嘴，内外饰零部件，安全性组件，泵，传感器，以及重负载连接器等等。充分利用液态金属技术的全部优势是我们的目标。基于零部件的多样性，在设计方面，液态金属合金相较于以前也许能够提供更大的自由度。液态金属的工艺过程不应该只被看做是一个替换过程，而是看做一个可通过灵活设计获得独特性能的成型工艺。
优势之三： 是有价值的制造业替代技术
为了能简单说明一个好的液态金属技术应用应该是什么样子，下面的图形是一个非常有用的向导。液态金属工艺过程常常和其他的金属加工技术相重复，这使它成为一个有价值的制造业替代技术。如果你需要图中三个以上的属性，那么对于你的汽车应用来说，液态金属技术也许是一个好的解决方案。
对于汽车应用，一些常见的关键属性包括精密度，耐蚀性，表面光洁度和弹性。精密度也许是这个过程中最想要的一项特征。液态金属有着接近于零的收缩，从模型中注射成型的零部件常常能够超越最精准的CNC（数控加工）技术。当谈到腐蚀，在一些腐蚀实验中，液态金属合金显著优于不锈钢，在盐雾试验中，几乎没有质量损失（质量损失越少，说明耐蚀性越好）。因为材料模仿磨具，液态金属在无研磨和抛光的情况下，可以实现接近光学的表面光洁度。
优势之四：功能性和经济性兼顾
在制造业、零部件和工艺过程的浩瀚海洋中，制造同时兼备优异性能和经济效益的汽车零部件是一项挑战，液态金属工艺过程也许可以为许多制造业面临的难题提供一系列经济的解决方案。
我们知道，一辆汽车有两万多个零件，约有86%为金属材料，这些金属材料中将可能有一部分可以用液态金属来代替。汽车中400克以下的零部件共有14千克，而这些400克以下的零部件都可以用液态金属来做，像白皮书中所提到的，汽车的发动机正时系统、喷油嘴 、 内外饰零部件、安全性组件、泵、传感器，以及重负载连接器等等。或许液态金属技术工艺的出现，能为汽车行业带来不小的惊喜，功能性和经济性都可以兼顾到，岂不是两全其美？
产业化进程正加速
据专家介绍，液态金属的技术壁垒很高，尤其是“大块成型”难题成为制约其规模应用的瓶颈，这也是目前产品中小型零配件居多的原因。而3C产品的外壳、汽车零部件等均属于大块成型，这意味着要想大面积推广液态金属，必须掌握大块成型的核心技术。其次，目前涉足液态金属的厂商凤毛麟角，产能难以快速扩张，使得下游厂商比如三星和苹果这样的3C巨头对大量推广应用仍有顾虑。
今年3月，宜安科技实际控制人李扬德入股美国液态金属公司18%的股权，成为第一大股东，后续将增持至46%左右。一方面，美国液态金属公司拥有全球最核心、最顶尖和覆盖范围最广的液态金属材料配方、关键加工技术等相关知识产权（128项专利），是全球液态金属行业的标准制定者；另一方面，宜安科技拥有大块成型工艺、材料成分和设备制造等三大核心技术，是目前为止全球唯一一家具备大型块状非晶金属成型能力的企业。第一款液态金属手机图灵手机的外框，就是宜安科技的产品。“美国液态金属公司在大块成型工艺、设备和原料方面存在短板，故还未能大量生产。宜安科技向其输入大块成型的技术诀窍后，将凭着低成本的原料、模具以及自主研发的成型设备和加工技术，从根本上解决其短板。”齐丁说。
