液态金属谷

LIQUID METAL VALLEY OF CHINA

作为国际上该领域的先行者和拓荒者,中国科研团队经过十多年的努力,对这一正在兴起的重大科技前沿和全新工业体系的创建做出了系统的开创性贡献,率先揭开了液态金属诸多全新的科学现象、基础效应和变革性应用途径,在液态金属信息、能源、电子、先进制造、生命健康以及柔性智能机器等广泛领域实现了全面突破,促成了若干高新技术产业的形成和发展,并提出了创建中国液态金属谷的战略构想,有关成果被认为是人类利用金属的第二次革命,在开拓尖端国防技术方面也凸显重大价值,可望成为发展一系列颠覆性技术的重要引擎。不难看到,室温液态金属研究已从最初的冷门发展成当前备受国际瞩目的新兴战略科技前沿和热点。 在热控与能源领域,最早基于液态金属散热技术已发展出系列已投入市场应用的液态金属电脑芯片散热器及大功率LED液态金属高功率密度散热器,发展了用于高性能计算机的室温金属流体芯片冷却技术、可广泛用于能源领域的金属流体无水换热器、移动电子器件低熔点金属相变吸热技术、液态金属能量自动捕获与发电技术以及纳米金属流体材料、液态金属热界面材料等,开辟出若干十分重要的研究新方向,同时也开发出一系列液态金属产品如液态金属导热膏、液态金属手写笔、芯片级液态金属散热器等,目前已形成20余项授权的发明专利。液态金属散热技术大大提高了现有散热技术的效率,同时对高热流密度及大功率电子芯片和高强度光电器件等的热管理具有不可替代性。 经多年探索,2011年3月,中科院团队发表长篇评述文章,首次系统论述了所提出的基于液态金属的电子直写技术DREAM-Ink(Direct Printing of Electronics via Alloy and Metal Ink),逐步创建了液态金属印刷电子技术及基于液态金属的3D打印技术,研发出世界上第一台液态金属桌面电子电路打印机,可在任意基质上打印的液态金属喷墨打印机,及室温下直接成型的液态金属3D打印机。这些工作打破了传统电子制造技术瓶颈,使得个人在低成本下快速、随意地制作电子电路特别是柔性电子器件成为现实,并有望在功能器件快速制造领域发挥作用。其中,液态金属个人电子电路打印机入围“2014两院院士评选中国十大科技进展新闻”(全国20名),荣获2015中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖,并入围素有全球科技创新“奥斯卡奖”之称的2015“R&D 100 Award”Finalist(该年度中国大陆唯一入围产品;中国大陆在以往53届中仅华为公司1项技术曾入选),入选美国《大众科学》(中文版)年度榜单“2016年度全球100项最佳科技创新”。 在医疗健康领域, 利用液态金属的导电性建立的神经连接与修复技术,通过迅速建立损伤神经之间的信号通路及生长空间,可大幅提高神经再生能力并显著降低肌肉功能丧失的风险。同时,由于液态金属自身拥有的高密度,其会对X射线有很强的吸收作用,具备分辨率较高的血管成像效果。与此同时,基于液态金属的液-固相转换机制,可发展高柔性、高强度人体外骨骼。 在液态金属柔性智能机器领域,该团队首次发现系列独特的电控可变形液态金属基础现象及过渡态机器、自驱动效应等,改变了人们对传统材料、流体力学及刚体机器的固有认识,为变革传统机器人技术乃至研制未来全新概念的柔性智能机器人奠定了理论与技术基础。团队在自驱动液态金属机器方面的开创性工作,被评为由两院院士评选的2015中国十大科技进展新闻之一,以及科技盛典CCTV十大创新人物奖等。自驱动液态金属机器发现成为权威刊物《Advanced Materials》年度最高下载量论文,其Almetric影响力指数在该刊全部论文中位列No.1。 由于液态金属的导电性高、柔性可变形及换热效率高等材料特性,在国防军事、电子印刷、柔性智能机器及生物医学健康等领域有可能会带来一系列颠覆性技术。世界各发达国家都在组织强有力的科研力量,加紧研究开发液态金属前沿技术。可以说,液态金属是中国为数不多的在基础研究与产业化推进方面均处于世界领先地位的领域,发展空间巨大。 在液态金属产业方面,液态金属产业化项目是 2014 年云南省 “科技入滇”签约重点项目,由云南中宣液态金属科技有限公司采用中科院理化所刘静教授团队先进的液态金属技术,与中科院理化所联合云南科威液态金属谷研发有限公司、北京梦之墨科技有限公司、云南靖创液态金属热控技术研发有限公司、云南靖华液态金属科技有限公司等在云南打造液态金属谷产业集群。目前,已建成年产200吨液态金属原液、30吨液态金属导热片、10吨液态金属导热膏、20万套液态金属电子手写笔、20吨液态金属导电胶生产线项目、25吨液态金属低温环保焊料生产线。已建成为液态金属产业服务的省级6中心1委员会(重点实验室、工程研究中心、研发中心、企业技术中心、工业设计中心、产品质量检验中心、标准化委员会)、以及液态金属科技馆等,相应积累和优势在世界上已呈现显著的领先地位。依托世界领先的液态金属技术,利用云南丰富的有色金属资源,按照打造液态金属产业集群和科研成果就近就地转化的原则,宣威已成功引进深圳沣宬照明科技公司,建成15万套/年液态金属LED灯生产线;引进北京梦之墨科技有限公司,建成1万套液态金属电子电路打印机生产线;引进宣威能科光伏科技有限公司,建成50MW液态金属光伏组件生产线。上述有关产品推向市场后填补了国内外产业空白,被中央电视台、云南电视台等主流媒体乃至国际著名电视媒体如Discover、路透社、福克斯新闻、新科学家、麻省理工技术评论、新闻周刊等广泛报道,引起国家和省市领导的关注和支持。 目前,云南的液态金属相关产业公司针对市场需求,联合协同创新产业联盟企业,完成了液态金属肿瘤射频消融设备、液态金属宽温区恒温浴、液态金属可穿戴柔性电路、液态金属限流器、液态金属快速低成本制氢、液态金属超高功率密度散热器(双流体及相变散热器)、液态金属微通道散热器、智能型金属相变材料及应用技术、太阳能聚集光伏/温差/热离子发电、低品位热量捕获与利用装置、自适应温控装置、液态磁性材料、液态金属熔接材料、液态金属外骨骼等10余个新产品研制开发。 目前,液态金属谷的产业布局初见成效,国际知名的液态金属谷产业集群生态链正逐步形成。团队编制的《云南液态金属产业发展规划》明确了液态金属“四大领域”(增材制造领域、热控与能源领域、生物医学领域、柔性机器领域)和“十大产业”(液态金属印刷电子产业、金属室温3D打印产业、液态金属合金材料产业、液态金属先进散热技术产业、液态金属热界面材料产业、液态金属国防应用技术产业、液态金属印刷功能墨水产业、液态金属能源利用技术产业、液态金属生物医用材料技术产业、液态金属柔性机器产业)发展方向,完成了液态金属谷建设规划设计。计划用5至10年的时间,围绕液态金属谷建设全力推动液态金属产业集群发展,力争在“四大领域”的应用和“十大产业”的发展上取得突破性进展,逐步建设成为云南的液态金属谷、中国的液态金属谷、世界的液态金属谷。中国液态金属谷的建设,是一次可望影响世界重大工业变革的历史机遇。云南省也是我国通往东南亚和南亚的重要陆上通道,战略地位十分重要,是实现我国“一带一路”重大战略的重要纽带。在云南省建设中国液态金属谷,将成为高新技术和特色资源相结合的先进典范,必将促进液态金属科技和产业的快速发展,带动区域经济快速和可持续发展,提升核心竞争力,以实际行动落实国家的区域发展战略。 液态金属谷在战略经营模式方面,将遵循“四聚”原则,即:聚集、聚合、聚焦、聚变。聚集:有机结合政、产、学、研、金、介、贸、媒八方面的资源优势;聚合:聚合优势企业,打造液态金属谷产业集群,延伸完善液态金属产业链,实现多方共赢;聚焦:聚集一批优质项目,成熟一个,启动一个,通过引入外部力量,完成科技成果转化,实现产业化;聚变:为入谷下游企业提供技术、平台和配套服务,积极帮助下游企业做大做强。

  1. 1998年 刘静博士在美国访学期间入选中国科学院百人计划项目,随即着手准备回国事宜。

  2. 刘静博士结束美国普渡大学博士后研究工作,如期回国,创建理化技术研究所低温生物与医学研究室。

  3. 实验室启动微/纳米尺度传热学研究,液态金属研究处于酝酿和萌芽期。

  4. 国内省外【微米/纳米尺度传热学】出版,随即引起重大反应,该著作在随后的数年内连续印刷5次,有力的推动了新兴交叉学科的进步。

  5. 刘静研究员首次提出室温液态金属芯片散热技术,代领团队开展了一系列技术尝试,随后撰写该领域世界首项发明专利后获得国家专利局授权,预示着一个全新散热时代的开始。

  6. 理化所刘静团队测试蠕动泵驱动液态金属散热技术,电磁驱动液态金属也初步获得成功。

    刘静教授获得国家“杰青”称号。

  7. 国外开始布局液态金属技术开发,美国 Nanocoolers公司披露液态金属芯片散热项目,获得超过2000万美元以上风险及政府投资(该公司曾向中国提交专利申请,因中国已有专利在先而未获授权)。

  8. 首席科学家刘静博士受聘为清华大学双聘教授/百人计划教授。液态金属、生物医学工程与工程热物理等领域交叉科学问题研究拉开序幕。

  9. 德国 Collaboratory公司推出热界面材料,先后获30余项工业界奖励。

  10. 理化所基于刘静博士2003年技术思路,研究并报道了热驱动液态金属散热技术,文章以封面故事发表于 Journal ofPhysics D. Appliod Physics引起业界广泛关注;

  11. 理化所研制的面向计算机CPU应用的液态金属散热器样机,应邀参展2008上海国际工业博览会,获中国国际工业博览会创新奖;丹麦Danamics公司推出钠钾合金流体液态金属CPU散热器市场产品:早于此数年前,理化所已具体研究过同样方案,并在数项专利中描述了该技术。

  12. 刘静团队开创液态金属印刷电子学申请并随后获得了国内外该领域首项发明专利。

  13. 理化所提出液态金属柔性电子服装、印刷电子技术,申报系列发明专利

  14. 理化所第一代商用计算机CPU液态金属散热器研究,获美国机械工程师学会会刊年度唯一最佳论文奖。

  15. 低温生物医学工程学北京市重点实验室获批成立,刘静教授担任实验室主任,同年,12月13日,中国科学报头版头条报道了实验室液态金属进展,引发业界热议。

  16. 理化所首次将低熔点金属及其合金作为相变材料引入到电子散热领域,从而为手机等移动电子设备以及各类瞬态高功率电力电子设备的灵巧冷却开辟了一条全新途径。

    云南中宣液态金属科技有限公司成立(国内外第一家液态金属产业化公司)。

  17. 刘静团队首次发现电场控制下的液态金属多变形性,研究引发世界范围内广泛热议,论文以封面故事形式发表于Advanced Materials。

    刘静团队在液态金属生物医学应用上取得重大基础突破,首创的液态金属神经连接与修复技术一经公布,随即引发世界范围内广泛热议。

    刘静团队在印刷电子学领域取得重大技术突破,研发出世界首台全自动液态金属个人电子电路打印机,引发业界震动。

    在日本京都2014年国际传热大会上,刘静教授获得国际传热届最高奖项之一 “威廉·伯格”奖(The William Begell Medal),这是中国科学家首次获得国际传热界最高奖项和荣誉。 

    液态金属列入云南省“科技入滇”重点签约项目正式落地云南宣威,打通了液态金属工业发展路径。

  18. 团队首次发现自驱动波态金属现象和可变形机器形态,研究引发世界范围内广泛热议,研究以内封面文章形式发表于Advanced Materials,研究被大量国际顶尖科学杂志和媒体广泛报道。

    液态金属原材料产品生产线、世界首套液态金属电子手写笔、液态金属导电油墨生产线于云南中宣公司建成投产。

    刘静教授入选两院院士评选“中国十大科技进展”,入选“CCTV年度十大科技创新人物”。

    液态金属电子增材制造技术荣获“2015年中关村十大创新成果”,相关产品入选素有全球科技界创新奥斯卡奖之称的2015“R&D100 Awards”Finalist。

    中国首届液态金属产业技术发展论坛在云南宣威举办,掀开了云南液态金属产业的神秘面纱。

  19. 中央政治局常委、国务院副总理张高丽在云南考察时,专门听取了云南液态金属产业发展情况汇报。

    云南省委、省政府高度重视液态金属产业发展,将液态金属产业列入了云南省的“十三五”科技发展规划和云南省“十三五”新材料发展规划,支持企业建设省级“五中心一委员会”,即云南省级的液态金属研发中心、工程研究中心、企业技术中心、检测检验中心、重点实验室和液态金属标准化委员会。

    液态金属3D手写笔、液态金属宽温区恒温浴、液态金属肿瘤射频消融设备荣获十八届高交会优秀产品奖。

    获第五届全国创业创新大赛新材料行业总决赛企业组12强。

    中国第二届液态金属产业技术高峰论坛再云南曲靖举办,在业界产生巨大反响,进一步将云南液态金属研究和产业推向全世界。

  20. 液态金属被列入国家发改委、工信部、科技部、财政部联合制定的《新材料产业发展指南》。

    液态金属被列入国家工信部编制的《重点新材料首批次应用示范指导目录》

    刘静获得首届全国创新争先奖。

    中国科学院发布《2017科学发展报告》。其中,液态金属作为当前的一大研究热点,被列入这一权威报告。

  21. 云南稀贵金属材料基因工程重大科技项目启动实施,联盟企业承担液态金属基因工程项目实施。

    国内外首个液态金属标准由联盟企业联合上报国标委并获得立项批复。

    液态金属正式被国家统计局纳入《战略性新兴产业分类(2018)》。

    云南中宣液态金属科技有限公司液态金属导热片自动化生产线、液态金属导热膏半自动生产线在云南宣威建成投产。

  22. 云南中宣液态金属科技有限公司液态金属导电胶、液态金属低温环保焊料生产线项目在云南宣威建成投产。

    液态金属秒级电路印刷系统研制成功,该技术提供了一种普适性柔性电子快速制作方法,不仅打破传统技术的瓶颈,同时还兼顾了新兴的技术需求。

    液态金属柔性电子技术获2019年全球物联网创新成果“GIC艾欧特大奖”第二名,标志着工业级柔性电子印刷技术的来临。

    团队在昆明参加中国工程院国际工程科技高端论坛《第三届材料基因工程高层论坛》,国内材料领域30余位院士、国内外新材料领域的相关专家学者、企业代表等约1000人参加本次论坛。刘静教授作了《液态金属新材料创制:科学、技术与工业前沿》的报告。

    联盟企业云南科威液态金属谷研发有限公司、北京梦之墨科技有限公司双双获得“国家知识产权优势企业” 荣誉称号。

    液态金属产业列入中国工程院院地结合咨询项目,国家助推计划逐步形成。

  23. 云南省液态金属制造业创新中心”获批,成为云南省首批创建企业;牵头制定的国家标准《镓基液态金属》荣获全国有色金属标准化技术委员会技术标准优秀奖一等奖;建成200吨/年液态金属粉体制备和150吨/年液态金属熔接材料产业化项目。

云南省液态金属产品质量检验中心

Testing Center

云南液态金属产品质量检验中心由云南省市场监督管理局和宣威市人民共建,依托云南科威液态金属谷研发有限公司承建,是国内外唯一的液态金属第三方检测机构。检验中心已取得CMA认证,2019年12月通过云南省市场监督管理局组织验收合格,省市场监管局以云市监函[2019]230号文批复同意成立省级产品质量检验中心“云南省液态金属产品质量检验中心”。 中心自2016年11月经原云南省质量技术监督局批准筹建,经过3年的建设,现有工作人员 40 余人,其中检验检测相关专业技术人员 36 人,博士研究生学历 3 名,硕士研究生学历 7 名,本科学历 24 名,大专学历 2 名;高级职称 6 人,中级职称 1 人,初级职称 11 人;30岁以下青年技术人员 24 人。中心总面积1000㎡,其中检验检测场地800㎡。具备较好的检测环境,健全的管理制度,试验检测设备、仪器齐全,现有固定资产原值1200余万元。 中心始终坚持“客观公正、方法科学,数据准确、报告及时,管理规范”的质量方针,为客户提供具有公信力的检测结果,出具检测报告。现具备液态金属方面产品检测能力35项,能够对室温液态金属、低熔点合金进行物性检测、性能测试、老化测试、产品性能评价及质量监督检验。中心具有开展产品检验技术研究,包括检验方法、实验验证、检验仪器及样机的开发的能力;具有解决液态金属新材料、新产品关键技术攻关的能力。在开展液态金属产品质量检验工作的同时,已联合云南科学技术院、中科院理化所、云南中宣液态金属科技有限公司等多家联盟单位申报了液态金属材料的4个国家标准,打破了国内外无液态金属相关标准的局面。

产品应用

PRODUCT APPLICATION

液态金属全新工业策源地

2008年,在有色金属王国东北部的云南宣威,杨应宝先生关注到了液态金属的重大价值;
2013年,云南中宣液态金属科技有限公司应运而生;
2014年,中宣公司成功签约第二届中国-云南桥头堡建设科技入滇重大项目,液态金属成功落地宣威。
这是一块饱含深情的热土,20世纪初,从这里走出了“实业救国“的商贾将军,他在这块土地上,推动了名族工业的发展,21世纪的今天,这块土地上的优秀儿女,肩负起了打造液态金属谷的神圣使命,一个全新的工业,正在云南宣威崛起!

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