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液态金属

发布时间: 2021-05-21 03:44:21

㈠ 液态金属的研究

和简单的非金属液体有许多共同点,20世纪60年代以来对它研究较多。但人们对它的结构细节仍不清楚。熔融金属的X射线或中子散射可得其径向分布函数g(r),它在平均意义上描述熔体结构。当r<σ(σ为原子有效直径,图1),g(r)=0,说明原子似硬球,不能互相贯穿,r大于2~3nm时,原子完全无规排列,g(r)→1。原子周围最近邻的原子数叫配位数Z,其中ρ0是熔体粒子数密度。绝大多数金属熔化时体积约增大5%,原子序数Z减小,金属键不变。少数“反常金属”(如Ga、Ge、Bi、Sb等)熔化时体积约收缩5%,Z增加,共价键部分地变为金属键。各种金属熔化后结构趋于相近,Z在9~12左右。熔体的Z和r1随温度上升而稍改变,但g(r)基本特点不变。
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。自由电子受到“赝原子”(它由正离子和起屏蔽作用的自由电子云组成)的很弱的势作用。两个正离子间,除了直接的静电排斥势外,还有一种间接的通过自由电子气而相互作用的势,上述两种势的叠加称为原子-原子的有效势φ(r)。理论分析指出:φ(r)在长程内有振荡(图2)。人们已建立联系φ(r)和g(r)的积分方程,可以从φ(r)求解g(r),或从g(r)求期φ(r)。用“硬球模型”可很好地阐明液态金属的结构和某些热力学性质。倘若取φ(r)为“硬球势”,并配以合适的硬球直径,同样能得到与实验一致的g(r)。通过傅里叶变换由衍射强度求得的g(r)总有一定误差,人们至今不能肯定或否定熔体φ(r)振荡的存在。

㈡ 液态金属是什么

“液态金属”,指的是一种不定型金属,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。

真的存在。
中国研制出世界首台自主运动可变形液态金属机器

中国科学家造出了世界首台液态金属机器,这一成就被外媒形容为制造出“终结者”。
据中科院理化所网站,3月3日,由刘静研究员带领的中国科学院理化技术研究所、清华大学医学院联合研究小组,在Advanced Materials上发表了题为“Self-Fueled Biomimetic Liquid Metal Mollusk”(2015)的研究论文,迅速被New Scientist、Nature研究亮点、Science新闻等数十个知名科学杂志或专业网站专题报道,在国际上引起重要反响和热议。
此项研究于世界上首次发现了一种异常独特的现象和机制,即液态金属可在吞食少量物质后以可变形机器形态长时间高速运动,实现了无需外部电力的自主运动,从而为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属机器人奠定了理论和技术基础。这是该小组继首次发现电控可变形液态金属基本现象(Sheng et al., Advanced Materials, 2014, 封面文章;Zhang et al., Scientific Reports, 2014)之后的又一突破性发现。
这种液态金属机器完全摆脱了庞杂的外部电力系统,从而向研制自主独立的柔性机器迈出了关键的一步。文章被选为期刊内前封面故事,Altmetric计量学数据显示其指数已达71.0,远高于期刊平均值6.7,在同时期论文中则排名No.1。
研究揭示,置于电解液中的镓基液态合金可通过“摄入”铝作为食物或燃料提供能量,实现高速、高效的长时运转,一小片铝即可驱动直径约5 mm的液态金属球实现长达1个多小时的持续运动,速度高达5cm/s。这种柔性机器既可在自由空间运动,又能于各种结构槽道中蜿蜒前行;令人惊讶的是,它还可随沿程槽道的宽窄自行作出变形调整,遇到拐弯时则有所停顿,好似略作思索后继续行进,整个过程仿佛科幻电影中的终结者机器人现身一般。

㈢ 液态金属是什么,液态金属的定义,发展以及用途

液态金属又称为非晶合金、金属玻璃,它是金属超急冷凝固时原子来不及有序排列结晶,而在室温或低温下保留液态原子无序排列的凝聚状态,这种非晶态原子结构使液态金属具备了许多独特的性能,如优异的耐蚀性、耐磨性、高强度、高硬度等。

相比传统金属,液态金属的优势体现在性能、工艺和成本三方面:

1. 性能上,液态金属被认为是目前最硬的轻合金,且它在散热性、电磁屏蔽性等方面也表现出众。

2. 工艺上,由于液态金属以非晶态冷却,收缩率非常小,可以通过注塑、压铸等工艺得到理想的形状,用液态金属做的零件尺寸精度非常高。

3. 成本方面,液态金属是一种清洁材料,生产过程中原料、产品等无毒副作用,对环境影响小,且液态金属制品基本上是一次性成型,省却大量的后加工,是一种绿色的材料。

发展历程

1938年,Kramen等人通过蒸发沉积,在玻璃冷基底上发现并首次报道了非晶态金属薄膜

1951年,Brenner等用电沉积法制备出了Ni-P及Co-P非晶合金,主要用于做耐磨和耐腐蚀涂层

1958年,Tumbull等人通过对氧化物玻璃、陶瓷玻璃和金属玻璃的相似性的分析,预言了合成非晶的可能性,揭开了非晶研究的序幕

1960年,美国Duwez教授采用熔体急冷法首先制得了Au70 Si30非晶薄带,标志着非晶态合金这一新材料研究领域的启动

1976年,国内开始了对非金合金的研究,并在“九五”期间,组建了“国家非晶微晶合金工程技术研究中心”,建立了“千吨级非晶带材生产线”

1988年,发现镧系、铝系和铜系合金有着较高的玻璃形成能力,含有钪的铝基非晶合金的抗拉强度可达约1500MPa

1992年,商用非晶合金Vitreloy 1在加州理工学院成功开发,并在此基础上开发很多同族的非晶合金

2004年,大块非晶钢(BMG)成功生产

2014年,我国在印刷电子学领域取得重大技术突破,成功研制世界首台室温液态金属打印机,可在任意表面绘制电路

2016年,我国继研发出自主运动的可变形液态金属机器之后,又发现液态金属具有类似细胞吞噬外界颗粒的“胞吞效应”

2018年,我国研究人员首次提出“液态金属悬浮3D 打印”的概念和方法

应用领域

航空航天、军事兵器、精密机械、汽车工业、医疗、3D打印…

来源:《揭秘未来100大潜力新材料(2019年版)》_新材料在线

㈣ 常见液态金属有哪些

常温下液态金属单质只有汞,另外钠钾合金也为液态,可做原子反应堆导热剂。

㈤ 液态金属材料是什么

液态金属就是非晶合金材料的一个别称,这种材料机械性能有很多优越之处,耐磨耐蚀,机械能传递损耗低,成型能力好,可以超塑成形。苹果的新技术我不知是怎么成型的。大块非晶也是现在的研究热点

㈥ “液态金属”是什么

“液态金属”,指的是一种不定型金属,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。

㈦ 什么是液态金属

液态金属就是非晶合金的俗称。(例如:水银)
物质按状态分为:气态,液态,固态
气态是无序的,固态是有序的。液态是介于二者之间----近程有序,远程无序。
而非晶合金也正好跟液态物质的微观结构相似。
我们常见的玻璃就是这样的物质(虽然它不是金属材料),虽然你看到它是固态的,但是它的微观结构跟液态没有太大的区别。生活中的黄油也是这样的。
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㈧ 液态金属结构是什么样的

液态金属结构是什么样的液态金属结构?他是很透明的,他在那里他是属于一种流动的。那种很浓的看起来尚且容纳,也是有一种液态的那种金属会发光的。

㈨ 液态金属的物理性质是什么

1.液态金属内部的组织结构和能量变化

金属在固态时,随温度升高,原子的热运动加剧、振幅增加、间距增大,金属的体积增大;同时,金属的晶格中离位原子和空位数增加。当温度达到熔点时,金属原子大量脱离晶格束缚成为可以与任意原子集团组成近程有序排列的临时组合,金属熔化成为液体。

铸造合金中存在多种元素,各元素之间反应形成的金属化合物、非金属夹杂物、金属内部溶解的气体等使合金液的成分非常复杂。金属液内部,在几个原子到几十个原子的范围内,原子的排列保持固体晶格的规则排列特征,这些在较小范围内保持规则排列的原子集团称为近程有序排列。即使是这些保持近程有序排列的原子集团,其大小也在不断的变化中,这种近程有序排列的原子集团的大小随时间变化的特性称为结构起伏。保持近程有序排列的原子集团不仅存在尺寸大小的变化,同时也存在原子种类和数量的变化,保持近程有序排列的原子随时可能被其他种类的原子代替,而原子集团本身的位置也随时处于变化中,这使得合金液内部的任意位置成分也处在变化中,这种合金液内部化学成分的不稳定性称为浓度起伏。合金液内部的温度并不均匀,保持结构起伏和浓度起伏的合金液,不同原子集团和不同的化学成分之间的能量也不相同,合金液内部任意位置的温度也处在变化中,合金液内部这种能量随时保持变化的特性称为能量起伏。因此,合金液内部存在着结构起伏、能量起伏和浓度起伏。

2.液态金属的物理性质对铸造性能的影响

1)熔点纯金属具有固定的熔点,但合金的熔点是在一定的温度范围内,其大小与合金的种类和成分有关系。合金的熔化温度范围大小对合金的流动性、结晶过程和宏观组织具有重要的影响,最终也影响铸件的内在质量。2)比热容单位质量或单位体积的金属液每升高或降低1℃所吸收或放出的热量称为比热容。比热容高的金属在充型过程中散失的热量少,金属温度降低程度小,流动性好。比热容高的金属在凝固过程中温度梯度小,易形成分散缩孔,应注意控制凝固顺序,消除分散缩孔倾向。

3)导热性液态金属的热导率大,金属液的温度梯度大,易形成集中缩孔,可以设置冒口加以消除;热导率小的金属液,浇注后金属液的温度梯度小,易形成分散缩孔,可通过控制凝固顺序加以消除。

4)凝固收缩率金属在凝固过程中,由于温度的下降,其体积会产生收缩。单位体积的金属每下降单位温度,减小的体积(或某一方向的线长度)为凝固收缩率。但也有些金属在凝固过程中的体积是增大的,即体积膨胀,如灰铸铁、球墨铸铁等。合金的凝固收缩率与合金的种类、化学成分有关。金属的凝固收缩会导致铸件产生裂纹、缩松等缺陷,在工艺设计时应采取措施加以防止。