「很好用」的液態金屬走進生活

2020-11-24 新華網客戶端

  新華每日電訊記者王長山、浦超

  「裡面包裹感很好,腳也不癢。另外,這個東西拆卸下來還可以繼續用。」近期,雲南省曲靖市57歲的唐女士左小腿踝關節粉碎性骨折,醫生為她實施手術後,沒有使用傳統的石膏,而是用液態金屬製作的骨科外固定支具(又稱「外骨骼」)為她固定。唐女士第一次知曉了液態金屬,也是第一批親密「接觸」液態金屬的患者之一,並被它的神奇折服。

  這是液態金屬在醫學領域從理論到實踐的一次突破。

  現在,液態金屬這種充滿科幻色彩的新型功能材料正從實驗室、產業基地向我們日常生活走來。而正在雲南省宣威市蓬勃崛起的「中國液態金屬谷」,正成為產學研企融合發展的一個「傳奇」。

「液態金屬很好用!」

  什麼是液態金屬?大家眼中的金屬常溫下不是固態嗎?是科幻電影裡的液態金屬機器人嗎?

  電影裡,液態金屬機器人被破壞的地方會自動修復,被燒化後很快又能恢復。這種液態金屬機器人的超強能力超乎想像,似乎離現實很遙遠。

  「但是今天,科學與幻想正碰撞出絢麗的火花,液態金屬這一神奇材料正從想像和科幻中走入現實。」雲南中宣液態金屬科技有限公司董事長楊應寶說,簡單來說,液態金屬就是常溫下呈液態,可流動並且能導電的金屬。

  而被唐女士讚不絕口的液態金屬「外骨骼」項目只是液態金屬應用的一個代表,該項目由清華大學教授、中國科學院理化技術所雙聘研究員、液態金屬首席科學家劉靜團隊,雲南中宣液態金屬科技有限公司、曲靖市第一人民醫院張勇教授團隊共同研發而成,是液態金屬在生物醫學材料方面取得的原創性突破,歷時近2年,現已研發出可適用於全身骨骼的外固定產品系列。

  提到液態金屬,繞不過劉靜,正是他帶領的中科院理化技術研究所和清華大學組成的聯合科研團隊,經過近20年堅持不懈地努力,發現了液態金屬一系列新特性和新應用。

  據介紹,液態金屬是一大類合金材料,通常是指熔點低於300攝氏度的低熔點合金,常溫或工作狀態下為液態,具有液態溫區寬、導熱率高、導電性好等特性。楊應寶說,它的製造工藝無須高溫冶煉,環保無毒,可廣泛應用於工業製造、航空航天、軍工國防、生物醫療、教育與文化創意等領域。「中國科學家在液態金屬生物醫學材料方面取得了一系列原創性突破,『外骨骼』運用就是一個代表。」

  「液態金屬『外骨骼』是低溫融塑材料,可以實現與患者身體完美的個性化貼合塑形。操作方便,需要換藥時,鬆開繃帶,將有一定彈性的『外骨骼』掰開取下,換好藥裝上緊固即可。」為唐女士實施手術的曲靖市第一人民醫院主任醫師張勇說,「外骨骼」投入臨床實踐,是液態金屬走向應用的一次裡程碑式飛躍。

  中宣液態金屬科技有限公司副總經理徐文志介紹,身體許多部位發生骨折,如頸椎、肩關節、腰椎、指骨、掌骨、前臂、肘關節等都可以使用「外骨骼」,傳統固定以石膏居多,近年來,也有一些新材料,但是液態金屬「外骨骼」格外好用。

  記者體驗了一下液態金屬「外骨骼」。加熱前,絨布包裹著的板材儼然一塊硬鋼板。加熱幾分鐘後,鋼板變得可以隨意揉捏,就像玩具彩泥。戴在手腕關節處捏緊壓實,幾分鐘後又恢復了硬度,把手腕關節裹得嚴嚴實實,就像戴著一個加大號的運動護腕。

  「『外骨骼』良好繼承了固定和支撐作用,克服了石膏笨重、易折斷、不透氣、易引起皮膚幹癢等缺點。」張勇說,它輕巧便捷、低溫塑型、貼合度高、舒適透氣、穿戴方便,同時具有熱療、磁療等促進康復的功能,還可以重複使用,患者換藥或特殊檢查時不用像石膏一樣破壞性拆除,多次打石膏固定,降低患者使用成本。

  提到液態金屬,早已康復出院的唐女士還連聲讚嘆。

科技創新與新興企業聯姻闖出液態金屬新路

  50歲的宣威人楊應寶和液態金屬結緣,最早可追溯到2007年。此前,他曾在礦山和化工產業打拼了26年,一直在尋求時機向高科技產業轉型。

  「我在北京認識了同是宣威人的劉靜教授,那時他正在研究液態金屬。」楊應寶說,由於液態金屬是一種全新的東西,許多人從未聽聞過,當時也看不到市場前景,許多企業對接商談後都沒有下文,劉靜團隊技術沉澱沒有實現產業轉化,處於躊躇不前的狀態。

  多年的打拼生涯,讓楊應寶敏銳地關注到了液態金屬的重大價值。他對液態金屬產生了極大的興趣,並對未來充滿信心,開始密切關注劉靜團隊的科研進展。

  2012年,液態金屬有了日益豐富的應用案例。當劉靜把一杯液態金屬放在他面前時,楊應寶覺得時機成熟,準備大幹一場。2013年,通過曲靖市下轄的宣威市政府和中科院理化所籤訂協議,宣威市在用地、政策等方面給予了支持,楊應寶成了當地第一個吃螃蟹的人,開始了他的液態金屬生涯。

  隨後,中宣液態金屬科技有限公司在宣威市郊掛牌成立,公司與中科院理化技術研究所通力合作,以首席科學家劉靜為技術團隊負責人,鄧中山等一批科研骨幹組成核心成員,全力推動液態金屬產業發展。

  作為一項原創新技術,產品沒有檢測標準,也沒有評審專家組,液態金屬產品難以獲得認證走向市場。中宣液態金屬科技有限公司與科研團隊先後組織舉辦了兩屆中國液態金屬產業技術高峰論壇,這些引領性努力引起了有關部門高度重視,相關工作快速推進。2015年6月,中宣液態金屬科技有限公司下線首批次液態金屬應用產品。

  2016年,液態金屬產業列入《雲南省「十三五」科技發展規劃》《雲南省「十三五」新材料發展規劃》以及《新材料產業發展指南》。同年,中宣液態金屬科技有限公司拿到了第一個液態金屬認證體系,僅第二個月就實現銷售收入400萬元;

  2017年,液態金屬列入國家《重點新材料首批次應用示範指導目錄》,2018年又納入國家《戰略性新興產業分類》;

  幾年來,中宣液態金屬科技有限公司累計投入3.4億元,建成年產200噸的液態金屬系列產品生產線,擁有200多個液態金屬配方和300多項專利,產值達5.8億元、利潤1.04億元,和多家知名企業開展合作;

  公司先後被評為國家「高新技術企業」和「國家科技型中小企業」,液態金屬3D電子手寫筆獲中國工業設計權威獎項——紅星獎、中國工業設計優秀作品獎。

  ……

  在礦山打拼了26年的楊應寶,如今對液態金屬的熟悉程度早已超過了礦。更令他感到自豪的是,經過多年努力,宣威市已成為全國液態金屬產業高地,完成了許多重大工業化驗證,一批高新原創產品陸續打開國內外市場。

珠江源成液態金屬發展新高地

  筆尖在紙上遊走,畫出一張銀白色電路圖——在宣威市液態金屬科技館,工作人員向記者展示了一款神奇之筆。「用液態金屬當墨水寫出電路板,導電性和簡便性都很好。」楊應寶介紹,這款液態金屬3D電子手寫筆只是液態金屬眾多應用產品中的一個。

  3D電子手寫筆、電子油墨、導熱片、晶片散熱器、液態金屬光伏疊瓦組件……在中宣液態金屬科技有限公司液態金屬科技館,液態金屬製作的展品琳琅滿目,許多產品的性能令參觀者嘖嘖稱奇。

  據介紹,在國家有關部門和雲南省各級政府的大力支持下,雲南省液態金屬產業獲得突破性發展,中宣液態金屬科技有限公司牽頭制定了液態金屬相關國家標準,承擔了液態金屬基因工程等省級重大科技專項。研發團隊擁有200餘項領先的原創技術,獲得600餘項核心技術專利。

  再好的科研技術和產品不能總是「養在深閨人未識」,要走向社會,要走入大眾。這是劉靜、楊應寶等人士秉持的理念。在地處珠江源頭的曲靖市,世界領先的液態金屬科技成果,正加速轉化為實實在在的新興產業。

  現在,在宣威市產業園區裡,一棟棟廠房和研究院正在如火如荼地建設。「2020年是成果轉化年,2021年是產業突破年。」在楊應寶眼中,一個全新的液態金屬產業集群,一個新型的液態金屬谷正在崛起。

  「目前我們已實現科技成果轉化10餘項,完成液態金屬導熱膏、液態金屬導熱片、液態金屬導熱矽脂、液態金屬導電滑環、液態金屬恆溫浴、液態金屬腫瘤射頻消融設備、液態金屬LED智能玻璃、液態金屬熔接材料、液態金屬『外骨骼』等多個新產品研製開發。我們相信,液態金屬產業將呈現井噴式發展。」展望未來,楊應寶信心十足。

  雲南省委常委、曲靖市委書記李文榮表示,液態金屬作為一種全新材料,運用領域廣,發展前景好。曲靖市已把液態金屬產業列入全市重點發展產業之一,將加大液態金屬產品研發和科技成果轉化力度,重點開發國防科技和民用系列產品,打造世界級的中國液態金屬谷,促進液態金屬產業快速發展。

  劉靜教授說,液態金屬正為新興能源、電子信息、先進位造、柔性機器人、智能技術以及生物醫療健康等高新技術領域的發展帶來諸多顛覆性變革,催生出一系列戰略性新興產業。

  一類材料,一個時代。劉靜教授認為,正在走來的液態金屬時代一定會給我們的生活帶來十分深遠的影響。

  「雖然產品應用和市場開拓有難度,但我每天都很興奮。」楊應寶相信,液態金屬的應用前景廣闊,自己也不會回頭。

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