在古代，中国史学家司马迁在其名著《史记·秦始皇本纪》中提到：“以水银为百川江河大海……”其中的水银，即现代化学元素汞的俗称，实际上正是我们今天所要关注的神奇材料之一——液态金属的组成部分之一。液态金属通常是指那些熔点低于或接近室温的金属或金属合金，它们在常温下或者稍微的加热后便会呈现流动、不规则的液体形态。典型的液态金属包括铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)、汞(Hg)和镓(Ga)。
当中，尽管铷、铯和钫由于其放射性和高化学活性，以及汞的易挥发性和高毒性，限制了它们的实际应用，但熔点仅为29.76℃的元素镓却相对较为安全，且导电和导热性能出色。因此，科学家们在研究液态金属时，常常将重点放在以镓为基础的合金上。
液态金属的崛起被认为是人类在金属应用上的第二次革命。它在航空航天、精密机械、消费电子、医疗、3D打印等多个领域展现了广泛的应用前景。那么，液态金属究竟有何“炫酷”的绝活和潜力呢？
液态金属的奇妙特性
首先，液态金属由于其非常高的表面张力，镓基液态金属的表面张力大约是水的十倍。当两个液态金属液滴相遇融合时，它们会产生收缩和变形，仿佛液体弹簧一般。
此外，液态金属还具备优良的导电性，使得它们能够在电磁场中被操控。当将磁性颗粒与液态金属相结合后，我们便可以获得一种磁性液态金属。在磁场作用下，液态金属的表面会生出棱角，并能在磁场的控制下进行步态移动，这样的特性为其未来的应用提供了无限可能。
更令科学家惊奇的是，液态金属还展现出了自驱动效应。当一块铝箔放置在液态金属的附近时，液态金属会开始吞噬铝箔，随后迅速运动，展现了它那难以置信的特性。
应用于散热领域的颠覆性变革
随着电子元器件不断向小型化和高功率化发展，导致其在运作过程中的温升显著，严重影响设备的可靠性和使用寿命。在这一背景下，液态金属散热材料逐渐受到关注。作为一种兼具流动性、高导热性和高体积相变潜热的材料，液态金属正在为散热技术的进步带来颠覆性的变革。
在传统散热材料中，热界面材料通常由聚合物复合而成。虽然这种材料具有良好的热导率，但添加过多的固体颗粒会使整体硬化，导致黏度上升，从而削弱力学性能。然而，液态金属的出现为这一问题提供了解决方案。它的低黏度和高流动性使得在高用量的情况下依然能够保持良好的加工性。
在2023年国际消费电子展(CES)上，英伟达推出的最新显卡GeForce RTX 5090 Founders Edition引起了广泛关注。这款显卡的一个显著特点是采用了液态金属作为热界面材料，替代了传统的硅脂，为570W TGP的热设计功耗提供了先进的散热性能。
然而，液态金属作为热界面材料的应用仍面临一些挑战，例如其湿润性差，难以涂抹，以及镓基合金对铜、铝材料的腐蚀性。此外，由于液态金属具有高电导性，洩漏可能引发短路风险，这些问题亟待克服。
生物医疗领域的潜力应用
除了散热，液态金属在生物医疗领域同样展现出广泛的应用前景。其低于或者接近体温的熔点，使得液态金属可以用于制造柔性生物传感器，或应用于神经和骨骼的修复。中国科学家曾对牛蛙坐骨神经进行实验，通过注射液态金属成功实现了神经的再生，并发现经过液态金属修复后的神经能够有效传递刺激信号，功能近乎完好，且在数月的观察中并没有对生物体造成负面影响。
在柔性电子产品中的运用
随着应用市场对柔性和可拉伸电子材料的需求不断上升，液态金属的导电特性与高柔韧性使其成为开发新一代柔性传感材料的重要候选。液态金属不仅提高了传感器的灵敏性，还扩展了其拉伸极限。尤其是利用其熔点低的特点，为实现低温加工提供了良好的基础。
液态金属在极端环境下的润滑应用
在航空航天等高要求的领域，传统的液体与固体润滑剂有时难以应对恶劣环境。研究发现，在低载荷下，镓基液态金属虽然表现出较差的抗磨性能，但在极端恶劣条件下却展现了优越的低摩擦系数和磨损率，成为未来新型润滑剂的可行选项。
结语
液态金属这一材料不仅在科学研究中取得了诸多突破，亦在多个领域展现出极其广泛的应用潜力。从散热技术的颠覆到医疗行业的革新，液态金属正逐渐走入公众视野，带来一系列的科技创新。虽然技术仍然处于发展的早期阶段，但无疑液态金属将在未来开启更多惊人的应用场景，颠覆我们的生活方式。返回搜狐，查看更多