液态金属是一种非晶态合金，俗称“金属玻璃”，兼具金属的优良力学性能与玻璃的易加工成型特性，是支撑未来精密机械、电子信息、航空航天、国防工业等高新技术领域的关键材料。对液态金属制造业而言，产能低、市场需求大的供需矛盾一直制约着液态金属产业化的发展进程，产品的生产方式亟待突破。

图1 谜一样的液态金属

精美又实用的材质

早在2010年，美国苹果公司就开始研究液态金属批量化生产的工艺，以期用在iphone手机外壳上。然而到目前为止，我们并没有看到任何一款苹果产品采用液态金属。之所以出现这种情况，是因为液态金属是一种全新、与众不同的材料，这种全新的材料技术还没有合适的生产设备能利用好它。

图2 导热片生产线示意图

高端注定稀缺

在液态金属解决高端器件的“热障”问题方面，产品的供需矛盾更为突出，液态金属导热片的超级散热性能是水的60-70倍，基于低熔点金属独特的热物理性质，液态金属不仅可在高性能服务器、台式机、工控机、笔记本电脑、通讯基站的芯片热管理中获得广泛应用，而且还在诸多关键领域扮演不可或缺的角色，如：先进能源领域（工业余热利用、太阳能热发电、聚焦光电池冷却、燃料电池）、航空热控领域（卫星、热防护）、光电器件领域（投影仪、功率电子设备）、LED照明领域、微/纳电子机械系统、生物芯片及电动汽车等，产业应用价值巨大。高端化的用途决定了产品质量、精度、外观的高标准，为满足如此大的市场需求量，对液态金属导热片的生产方式提出了更严苛的要求。

图3 液态金属导热片切割包装生产线

液态金属产业化应用的新突破

液态金属导热片是新型材料，传统生产过程中的轧制、切割、包装等工艺，均由一般通用设备完成，设备针对性不强，产品质量、精度、外观都难以保证，该领域的主力生产制程设备还处在空白阶段。北钢联有超过10年的新材料工艺设备研发、设计、装备定制的行业经验，拥有智能制造领域全产业链的集成能力，当大多数企业正处于生产线论证、技术攻关时，北钢联已率先完成了液态金属导热片切割包装自动化生产线的研制，其技术在业内具有原创性及领先性。

图4 北钢联工程师正在进行生产线调试

该生产线采用自动收放卷装置，为切割设备提供原料，待液态金属带材切割成薄片后，由机器手自动抓取，视觉系统同步检测，计数并自动称重，由包装机自动包覆产品并热塑收口，实现真空封装，最后经编码及喷码后完成产品下线。该生产线全套流程均由自动化设备执行，无需人工干预，生产效率可达700余件/小时，较传统产能提升3倍以上，省去30余名人工，产品质量、精度、外观都有质的提高。在该线的研制中，切割设备的精度是关键，如何在满足产品快速的生产节奏下，保证切割精度，同时要兼容其他规格产品，是研发团队必须要攻破的难题。北钢联秉承“创造无限可能”的公司理念，经过细致的探讨及调研，将模切技术定为首要实现方式，模切切割一般用于印刷行业对纸张的处理，在该线中经过研发团队的二次开发及升级优化，可实现液态金属导热片的切割，并且保证切割过程无粉尘污染，为该生产线的成功研制奠定了坚实的设备基础。

图5 液态金属导热片

中国领跑液态金属产业发展

由于液态金属具有的重大战略价值，近几年来，发达国家纷纷加入探索行列，如美国NASA在2014年将液态金属冷却研究列为十大前沿课题之一。已有研究表明，浸没于水中的液态金属对象可在低电压作用下呈现出大尺度变形、自旋、定向运动；一块很大的金属液膜可在数秒内收缩为单颗金属液球，变形过程十分迅速，表面积改变幅度可高达上千倍；液球之间的自动融合、断裂、再合并等行为，可不受液态金属对象大小的限制等。以上丰富的物理学图景革新了人们对于自然界复杂流体、软物质，特别是液态金属材料学行为的基本认识。这些超越常规物体的构象转换能力，很难通过传统的刚性材料或流体介质实现，可以说，当这些技术真正成熟时，液态金属将真正成为新材料学科中一匹“卓越的黑马”。