事實上，在2010年時，蘋果就與Liquidmetal（液態(tài)金屬）技術(shù)公司簽署了協(xié)議，但由于量產(chǎn)存在技術(shù)難度，一直沒有大量使用這種材料。而蘋果最新獲得的一項“大塊非晶合金板材成型工藝”專利則顯示，蘋果已經(jīng)解決了量產(chǎn)的難題。這也意味著，液態(tài)金屬這一新材料的應(yīng)用將煥發(fā)新的生機。
神奇的材料
提到液態(tài)金屬，很多人都會聯(lián)想到電影《終結(jié)者2》中的機器人T1000。它可以在固態(tài)和液態(tài)之間隨意轉(zhuǎn)換，當它受傷或中彈之后，會像液體那樣自動恢復(fù)，同時，雖然它并未攜帶武器，卻可以將身體局部瞬間變形為尖銳的利器。
現(xiàn)實中的液態(tài)金屬顯然不會有如此“夸張”的功能。在常溫條件下，液態(tài)金屬的形態(tài)是實實在在的固態(tài)，而且硬度、強度很高，只有在加熱到一定溫度之后（遠低于其熔融溫度），它才會成為可以隨意進行塑性變形的類液態(tài)。
之所以叫液態(tài)金屬，是因為這種材料的原子排列狀態(tài)與液體類似，都是無序的。從科學角度，應(yīng)該稱之為非晶態(tài)合金。而由于玻璃屬于原子排列狀態(tài)無序的非晶態(tài)固體，所以這種材料也被稱作金屬玻璃。
由于其特殊的結(jié)構(gòu)，液態(tài)金屬有著其他金屬所不具備的諸多特性。7月31日，在中科院物理所極端條件物理重點實驗室研究員汪衛(wèi)華的辦公室內(nèi)，記者近距離接觸了這一“神奇”的材料。
汪衛(wèi)華拿著一個液態(tài)金屬制成的優(yōu)盤外殼告訴記者，由于液態(tài)金屬材料的強度非常高，這個優(yōu)盤外殼甚至可以經(jīng)得住汽車的碾壓。
接著，他又拿出一個表面十分光滑的液態(tài)金屬樣品說，液態(tài)金屬的另一個重要特性是一次成型。其他金屬制備出來之后，表面都比較粗糙，需要經(jīng)過打磨等表面處理工藝才能變得光滑，而液態(tài)金屬制備出來之后就是這個形態(tài)，同時還具備耐磨、防劃和抗腐蝕等優(yōu)點。
記者發(fā)現(xiàn)，汪衛(wèi)華所展示的液態(tài)金屬樣品有深紅、淺藍等不同顏色。汪衛(wèi)華解釋說，這是因為科學家可以通過改變液態(tài)金屬表面的一些結(jié)構(gòu)，來改變它的顏色。“由于不是用漆刷上去的，所以磨不掉，顏色也更加自然。”
從“薄帶”到“塊體”
雖然蘋果即將在iWatch上使用液態(tài)金屬是最近的事情，但液態(tài)金屬的研發(fā)和應(yīng)用早在上世紀60年代就已經(jīng)開始了。
從其發(fā)展歷程來看，主要可以分為兩代。采訪中，汪衛(wèi)華向記者展示了一卷亮閃閃的如錫箔紙般薄的帶子。“這就是液態(tài)金屬材料的第一代產(chǎn)品，可以稱之為‘薄帶’。”這種軟磁材料目前已經(jīng)有比較廣泛的應(yīng)用，變壓器的鐵芯、IC卡的卡芯都可以找到它的影子。
據(jù)汪衛(wèi)華介紹，這種材料的制備難度較高，需要每秒鐘冷卻100萬度，才能將金屬變?yōu)榉蔷B(tài)。具體的制備方法是，將一根銅棍高速旋轉(zhuǎn)，然后將制備液態(tài)金屬的材料噴上去。“必須噴得很薄才行，這樣溫度才能降得比較快。”
據(jù)了解，目前能制備這種高品質(zhì)薄帶式液態(tài)金屬材料的企業(yè)并不是很多，主要為日本的日立金屬以及國內(nèi)的安泰科技。因此，這一材料目前是金屬領(lǐng)域少有的高利潤產(chǎn)品。
進入上世紀90年代后，科學家找到了一些新的金屬成分，可以制備新型的大塊液態(tài)金屬，也被稱為“塊體非晶合金”。其制備方法是根據(jù)“配方”，將不同比例的金屬成分熔化成液體，然后再進行冷卻，從而制備出塊狀的液態(tài)金屬。
汪衛(wèi)華向記者展示的優(yōu)盤外殼等樣品以及蘋果iWatch將采用的材料，都屬于液態(tài)金屬的第二代產(chǎn)品。和“薄帶”的液態(tài)金屬不同的是，“塊體”的液態(tài)金屬可以塑造成不同的形狀，所以也有著不同的應(yīng)用領(lǐng)域。
不過，從目前發(fā)展情況來看，第二代液態(tài)金屬的應(yīng)用仍處于起步階段。汪衛(wèi)華告訴記者，早在上世紀90年代，液態(tài)金屬科技公司就曾想和三星公司合作生產(chǎn)手機外殼，但最終因為工藝和成本問題而未能實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
新契機
因此，最近傳出的蘋果在液態(tài)金屬大規(guī)模制備方面取得突破，并將在iWatch上應(yīng)用的消息，對于第二代液態(tài)金屬的應(yīng)用而言無疑是重大利好。
賽迪顧問原材料產(chǎn)業(yè)研究中心主任冀志宏在接受《中國科學報》記者采訪時表示，iWatch是一款正在研發(fā)的新產(chǎn)品，可能對材料的硬度要求比較高，這種需求與液態(tài)金屬材料的特性有了很好的結(jié)合點，雖然成本可能會高一些，但對于蘋果而言也是值得的。
汪衛(wèi)華也表示，液態(tài)金屬現(xiàn)在還屬于比較貴的材料，可謂金屬材料中的新貴，而且有很多特性，蘋果產(chǎn)品的特點則是時尚和高科技，因此應(yīng)用液態(tài)金屬也比較符合蘋果的理念。
不過讓人深思的是，液態(tài)金屬的研究在國內(nèi)的起步并不晚，目前也有三十幾家研究機構(gòu)從事該材料的研發(fā)，但卻始終未能將該材料轉(zhuǎn)化成應(yīng)用。
此前也有手機公司向汪衛(wèi)華了解液態(tài)金屬的相關(guān)情況，但后來也不了了之。“如果國外企業(yè)開始做了，國內(nèi)企業(yè)會去跟風，但如果沒有先例的話，國內(nèi)的企業(yè)一般不會去貿(mào)然嘗試。”汪衛(wèi)華說。
對于這一現(xiàn)狀，冀志宏認為，這說明我們國家在工程化、產(chǎn)業(yè)化方面的投入仍然不足。他向記者透露，目前工信部原材料司正在進行調(diào)研，希望出臺相關(guān)政策，在一些關(guān)鍵的材料領(lǐng)域，由國家拿出一部分資金去鼓勵企業(yè)應(yīng)用這種材料。“把材料真正用起來，后面的產(chǎn)業(yè)化環(huán)節(jié)才能真正做起來。”冀志宏說。
此外，冀志宏還指出，應(yīng)該加強在材料領(lǐng)域的裝備制造能力。“我們很多生產(chǎn)線都是引進的，所以只能使用對方配套的產(chǎn)品和原材料。如果生產(chǎn)線的國產(chǎn)化程度更高一些，我們一些關(guān)鍵原材料的應(yīng)用也就有了更大的空間。”
