液态金属特性及应用领域商业计划书

　　 第一节 液态金属的概念

　　 液态金属是指一种不定型金属，液态金属可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。液态金属也是一种不定型、可流动液体的金属。（可研报告）

　　 液态金属成形过程及控制，液态金属充型过程的水力学特性及流动情况充型过程对铸件质量的影响很大可能造成的各种缺陷，如冷隔、浇不足、夹杂、气孔、夹砂、粘砂等缺陷，都是在液态金属充型不利的情况下产生的。正确地设计浇注系统使液态金属平稳而又合理地充满型腔，对保证铸件质量起着很重要的作用。单质中只有汞是液态金属，镓、铷、铯是低熔点金属。

　　 第二节 液态金属特性

　　 液态金属在砂型中流动时呈现出如下水力学特性：

　　 1.粘性流体流动：液态金属是有粘性的流体。液态金属的粘性与其成分有关，在流动过程中又随液态金属温度的降低而不断增大，当液态金属中出现晶体时，液体的粘度急剧增加，其流速和流态也会发生急剧变化。

　　 2.不稳定流动：在充型过程中液态金属温度不断降低而铸型温度不断增高，两者之间的热交换呈不稳定状态。随着液流温度下降，粘度增加，流动阻力也随之增加；加之充型过程中液流的压头增加或和减少，液态金属的流速和流态也不断变化，导致液态金属在充填铸型过程中的不稳定流动。

　　 3.多孔管中流动：由于砂型具有一定的孔隙，可以把砂型中的浇注系统和型腔看作是多孔的管道和容器。液态金属在“多孔管”中流动时，往往不能很好地贴附于管壁，此时可能将外界气体卷入液流，形成气孔或引起金属液的氧化而形成氧化夹渣。

　　 4.紊流流动：生产实践中的测试和计算证明，液态金属在浇注系统中流动时，其雷诺数Re大于临界雷诺数Re临，属于紊流流动。例如ZL104合金在670℃浇注时，液流在直径为20mm的直浇道中以50cm/s的速度流动时，其雷诺数为25000，远大于2300的临界雷诺数。对一些水平浇注的薄壁铸件或厚大铸件的充型，液流上升速度很慢，也有可能得到层流流动。轻合金优质铸件浇注系统的 研究 表明，当Re<20000时，液流表面的氧化膜不会破碎，如果将雷诺数控制在4000～10000，就可以符合生产铝合金和镁合金优质铸件的要求。有人通过水力模拟和铝合金铸件的实浇试验证明：允许的最大雷诺数，在直浇道内应不超过10000，横浇道内不超过7000，内浇道内不超过1100，型腔内不超过280。综上 分析 ，影响金属液流动的平稳性的主要因素是金属液的流动速度和浇注系统的形状及截面尺寸。

　　 第三节 液态金属的应用领域

　　 作为新材料的一个重要领域，液态金属不仅仅是一种新的材料，更代表着未来一个个新产业。可以预见，液态金属技术拥有广阔的发展空间，应用领域非常广泛，市场潜力巨大。

　　 液态金属机器的独特属性为未来机器人设计、构造、智能化都提供了无法想象的可能性，为研制液态金属柔性机器提供了关键技术支持。

　　 液态金属在流体、热学、金属、电磁等方面拥有很多特殊性能。其具有超强导热能力，因此用液态金属来为大功率器件或装备传热降温，也会催生巨大的产业空间。大功率器件的快速散热一直是困扰全球科技研发领域的重要障碍之一，如大功率激光有的能达到万瓦级甚至兆瓦级，热量非常巨大，其它的散热设备体积会非常庞大。除了激光，还有其它的微波、雷达，包括其它的像预警机等里面的大量散热的零件，其需求都非常紧迫。

　　 利用液体金属超强的热传导能力，还能促进中国在新能源发电设备的研发，在双流体系统的管道中既有液态金属，也有低沸点的液体，它可以把底部的热量迅速带到顶部，产生更高效率的、能源回收发电系统。

　　 液态金属也能应用于医疗健康领域，比如青蛙腿部被切断的神经被液态金属连接后，神经传导功能立刻恢复。此外，由于液态金属具备很好的导电性能，也能用它生产出柔性线路以及用它制造可穿戴服装或柔性屏幕等领域。

　　 第四节 液态金属的未来前景

　　 我国走在世界前列我国开始液态金属技术 研究 已有十余年时间，特别是在液态金属的热学、流变学、电子学和生物医学特性等机理取得了一些重要进展，初步发现了诸多全新的科学现象及相关的物理化学效应。2002年，中国科学院理化技术 研究 所首次提出室温液态金属芯片冷却技术，随后又开辟出多个十分重要的新兴方向，引领我国液态金属研发走在世界前列。国内业界积极响应新材料探索发展的大趋势，围绕液态金属的技术 研究 逐渐形成规模。

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