液態(tài)金屬是一種在常溫或輕微加熱下仍能保持液態(tài)的金屬或合金材料，具有低熔點(diǎn)、高導電性和導熱性等特性。這種材料廣泛應用于手機制造、柔性電子和能源領(lǐng)域，但在化學(xué)穩定性、加工工藝和成本控制方面仍面臨較大挑戰。目前，液態(tài)金屬市場(chǎng)持續增長(cháng)，全球市場(chǎng)規模預計到2032年將達到58億美元，年復合增長(cháng)率為13.5%。中國市場(chǎng)發(fā)展尤為迅速，2023年市場(chǎng)規模已達約120億元人民幣，預計到2025年將增長(cháng)至180億元人民幣，主要生產(chǎn)商包括宜安科技、安泰科技和北京夢(mèng)之墨科技等企業(yè)。

一、低熔點(diǎn)、高導電性和導熱性

液態(tài)金屬是一種低熔點(diǎn)、高導電性和導熱性的金屬或合金，其原子排列近程有序，具有優(yōu)異流動(dòng)性和可塑性，適用于精密鑄造和3D打印。液態(tài)金屬的高強度和高硬度使其在熱管理方面表現突出，能有效散熱高集成度電子器件。

1. 液態(tài)金屬的概念。液態(tài)金屬是一種在常溫或輕微加熱下仍保持液態(tài)的金屬或合金材料，具有低熔點(diǎn)、高導電性和導熱性等特性。其原子或離子的排列呈現近程有序，即局部區域內的原子形成小集團排列，但整體上缺乏長(cháng)程有序性。這一結構賦予液態(tài)金屬優(yōu)異的流動(dòng)性和可塑性，使其能夠在復雜形狀的空間中流動(dòng)，廣泛應用于手機制造、柔性電子等領(lǐng)域。

2. 液態(tài)金屬的特性。液態(tài)金屬具有優(yōu)異的導電性、導熱性、流動(dòng)性和可塑性等特性。其獨特的非晶態(tài)結構使其在力學(xué)性能上表現出高強度和高硬度，同時(shí)具備良好的尺寸精度和穩定性。由于低熔點(diǎn)和高流動(dòng)性，液態(tài)金屬能夠通過(guò)注塑、壓鑄等工藝實(shí)現復雜結構的“凈成形”，省去了大量后加工步驟。此外，液態(tài)金屬在熱管理方面表現出色，其導熱系數遠高于傳統冷卻劑，能夠有效解決高集成度電子器件的散熱問(wèn)題。

3. 液態(tài)金屬的分類(lèi)。液態(tài)金屬可以從多個(gè)角度進(jìn)行分類(lèi)。首先，根據熔點(diǎn)的不同，液態(tài)金屬可以分為常溫液態(tài)金屬和高熔點(diǎn)液態(tài)金屬。常溫液態(tài)金屬主要包括汞、鎵、鉍等純金屬及其合金，如鎵基合金和鉍基合金。高熔點(diǎn)液態(tài)金屬則需要在較高溫度下才能呈液態(tài)，通常用于冶金和高溫應用。其次，從化學(xué)性質(zhì)來(lái)看，液態(tài)金屬可以分為低毒性和高毒性?xún)深?lèi)，低毒性如鎵基合金，而高毒性如汞。最后，液態(tài)金屬還可以根據其功能特性進(jìn)行分類(lèi)，如用于結構材料的液態(tài)金屬合金，具有高強度和高硬度，適用于制造精密部件；磁性液態(tài)金屬則用于提高變壓器和感應線(xiàn)圈的轉換效率。

液態(tài)金屬在手機制造中用于鉸鏈等精密部件，提升耐用性和美觀(guān)性；在柔性電子領(lǐng)域，其流動(dòng)性和導電性使其成為制造復雜電路的理想材料，推動(dòng)可穿戴設備發(fā)展；在能源領(lǐng)域，液態(tài)金屬的高導電性和導熱性助力太陽(yáng)能發(fā)電效率提升和新型儲能技術(shù)開(kāi)發(fā)，如液態(tài)金屬電池。

1. 手機制造領(lǐng)域。液態(tài)金屬因其優(yōu)異的導電性、導熱性、高強度和良好的成型性，成為手機制造中的重要材料。液態(tài)金屬主要被用于制造手機鉸鏈、卡托、中框等精密結構件，其高強度和抗疲勞性能顯著(zhù)優(yōu)于傳統金屬材料。例如，蘋(píng)果公司在其iPhone系列產(chǎn)品中采用了液態(tài)金屬制造的SIM卡針和鉸鏈，以提高設備的耐用性和美觀(guān)性。華為Mate系列、vivo X Fold+、榮耀Magic V等折疊屏手機的鉸鏈也采用了液態(tài)金屬，利用其高強度和良好成型性來(lái)滿(mǎn)足鉸鏈結構件對厚度、強度和精度的要求。未來(lái)，隨著(zhù)液態(tài)金屬大塊成型工藝的進(jìn)一步成熟和成本的降低，其在手機中框、內部結構件等方面的應用有望實(shí)現規?；?。

2. 柔性電子領(lǐng)域。液態(tài)金屬因其獨特的流動(dòng)性和高導電性，已成為柔性電子器件制造的理想材料之一。例如，哈爾濱工業(yè)大學(xué)和中國科學(xué)院的研究人員使用液態(tài)鎵-銦合金制造了具有3D電路的柔性電子產(chǎn)品，展示了其在復雜電路構建中的優(yōu)勢。此外，液態(tài)金屬還被用于開(kāi)發(fā)可拉伸的柔性電路，這些電路能夠適應各種復雜的形狀和動(dòng)態(tài)環(huán)境，廣泛應用于可穿戴設備和智能衣物中。未來(lái)，液態(tài)金屬在柔性電子領(lǐng)域的應用將進(jìn)一步深化，特別是在自修復電路和柔性傳感器等方面，其自我修復能力和多刺激響應特性將推動(dòng)新一代柔性電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

3. 能源領(lǐng)域。液態(tài)金屬因其獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，如高導電性、高導熱性、良好的流動(dòng)性和自愈合能力，在能源轉換和儲能技術(shù)中發(fā)揮著(zhù)重要作用。在太陽(yáng)能發(fā)電方面，液態(tài)金屬被用于制造太陽(yáng)能電池板和熱管等設備，通過(guò)其優(yōu)異的熱傳導性能，能夠有效提高光電轉換效率和系統的穩定性。此外，液態(tài)金屬電池因其高能量密度和長(cháng)循環(huán)壽命，成為新一代儲能技術(shù)的研究熱點(diǎn)，如美國的Ambri公司開(kāi)發(fā)的液態(tài)金屬電池，采用液態(tài)金屬和無(wú)機熔鹽作為電極和電解質(zhì)，具有壽命長(cháng)、響應快、成本低等優(yōu)勢，是規模儲能應用的理想選擇。

二、面臨工藝和成本挑戰

液態(tài)金屬在應用中面臨化學(xué)穩定性、加工工藝和成本三大挑戰?；瘜W(xué)穩定性方面，液態(tài)金屬易與空氣、高溫或強酸堿環(huán)境發(fā)生反應，導致性能下降，需額外保護措施。加工工藝上，其非晶合金特性對設備和工藝要求高。成本方面，原材料成本較高，制備工藝復雜以及設備要求特殊，限制了其廣泛應用。

1. 化學(xué)穩定性問(wèn)題。液態(tài)金屬的化學(xué)穩定性問(wèn)題主要體現在以下幾個(gè)方面。首先，液態(tài)金屬在與空氣接觸時(shí)容易發(fā)生氧化反應，形成氧化層，這不僅降低了其導電性和導熱性，還可能導致其在電子器件中的失效。例如，在柔性電子器件中，液態(tài)金屬作為導體，其氧化會(huì )導致電路的中斷，從而影響設備的正常工作。其次，液態(tài)金屬在高溫或強酸堿環(huán)境下也容易發(fā)生腐蝕反應，限制了其在高溫或腐蝕性環(huán)境中的應用。液態(tài)金屬電池在高溫運行時(shí)，其內部的液態(tài)金屬容易與電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應，導致電池性能下降。這種化學(xué)穩定性問(wèn)題使得液態(tài)金屬在實(shí)際應用中需要進(jìn)行額外的保護措施，增加了成本和復雜性。

2. 加工工藝的挑戰。液態(tài)金屬作為一種具有獨特物理特性的新型材料，其加工工藝面臨著(zhù)諸多挑戰和困難。液態(tài)金屬的非晶合金特性使其難以采用傳統的鍛壓或焊接工藝進(jìn)行加工。這種材料需要在極快的冷卻速率下將其液態(tài)結構凍結成固態(tài)，以保持其優(yōu)異的物理性能。然而，這一過(guò)程對設備和工藝參數的要求極高，稍有不慎就可能導致材料性能的下降。其次，液態(tài)金屬的加工過(guò)程中容易出現泄漏、飛濺等問(wèn)題，這不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量和精度，還可能對操作環(huán)境和人員安全造成威脅。液態(tài)金屬的粘度控制也是一個(gè)難題，過(guò)高的粘度會(huì )限制其流動(dòng)性和可塑性，從而影響最終產(chǎn)品的形狀和性能。

3. 成本問(wèn)題。液態(tài)金屬面臨的成本問(wèn)題成為其廣泛應用的主要障礙之一。從原材料成本來(lái)看，液態(tài)金屬通常由鎵、銦、錫等金屬組成，這些金屬的市場(chǎng)價(jià)格相對較高，且價(jià)格波動(dòng)較大，直接影響液態(tài)金屬的成本。例如，2024年鎵的價(jià)格在國際市場(chǎng)上的主流成交價(jià)格集中在每千克500-600美元。這種原材料價(jià)格的高企使得液態(tài)金屬的生產(chǎn)成本居高不下，難以在價(jià)格敏感的市場(chǎng)中獲得競爭優(yōu)勢。在生產(chǎn)成本方面，液態(tài)金屬的制備工藝復雜，需要精確控制溫度、壓力等參數，以確保其非晶態(tài)結構的形成。此外，液態(tài)金屬在生產(chǎn)過(guò)程中對設備的要求較高，需要使用高精度的鑄造設備和冷卻系統，這些設備的投資成本較大，且維護費用也較高。

液態(tài)金屬在可編程、變形記憶和綠色環(huán)保方面展現出重要的創(chuàng )新發(fā)展趨勢?？删幊谭矫?，液態(tài)金屬通過(guò)外部刺激實(shí)現形狀和功能的動(dòng)態(tài)變化。變形記憶方面，液態(tài)金屬通過(guò)與彈性體復合，實(shí)現形狀記憶效應。在環(huán)保方面，液態(tài)金屬在電子廢棄物處理和降低能耗方面具有重要作用。

1. 可編程。隨著(zhù)材料科學(xué)和納米技術(shù)的進(jìn)步，液態(tài)金屬的可編程技術(shù)正不斷突破創(chuàng )新。通過(guò)外部刺激（如電場(chǎng)、磁場(chǎng)等），液態(tài)金屬能夠實(shí)現形狀和功能的動(dòng)態(tài)變化，為智能材料領(lǐng)域開(kāi)辟了廣闊的應用前景。此外，液態(tài)金屬在3D打印中的應用為其可編程性提供了新機遇。利用3D打印技術(shù)，液態(tài)金屬可以被精確打印成復雜三維結構，實(shí)現多功能集成。例如，北京夢(mèng)之墨科技有限公司開(kāi)發(fā)的液態(tài)金屬電子手寫(xiě)筆和3D筆，通過(guò)編程控制液態(tài)金屬的流動(dòng)和固化，能夠快速制造和修復電子電路。未來(lái)，液態(tài)金屬的可編程性將進(jìn)一步提升，推動(dòng)其在智能機器人、可重構電子設備等領(lǐng)域的應用。

2. 變形記憶。液態(tài)金屬獨特的物理化學(xué)性質(zhì)使其在變形記憶材料領(lǐng)域展現出廣闊的應用前景。目前，液態(tài)金屬的變形記憶功能主要通過(guò)與彈性體等材料的復合來(lái)實(shí)現，例如一種基于液態(tài)金屬的形變記憶復合材料，能夠在電/光/熱刺激下表現出良好的形狀記憶效應，實(shí)現彎曲和水平形狀之間的可逆變化。這種復合材料的制備方法多樣，包括將液態(tài)金屬與聚二甲基硅氧烷（PDMS）等聚合物混合，利用液態(tài)金屬的高表面張力和流動(dòng)性，以及聚合物的彈性，實(shí)現材料的形狀記憶功能。此外，液態(tài)金屬的變形記憶功能還體現在其獨特的變形行為上，如在電場(chǎng)作用下，液態(tài)金屬可以實(shí)現大尺度變形、自旋、定向運動(dòng)等。

3. 綠色環(huán)保。液態(tài)金屬未來(lái)將更加注重綠色制造、資源循環(huán)利用以及在環(huán)保領(lǐng)域的創(chuàng )新應用。首先，液態(tài)金屬將逐漸采用無(wú)毒副作用的原料和改進(jìn)的生產(chǎn)工藝，確保生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄物得到有效處理，降低對環(huán)境的污染。其次，液態(tài)金屬的可回收性使其在電子廢棄物處理和資源回收方面展現出廣闊的應用前景。此外，液態(tài)金屬催化劑能夠在室溫下將二氧化碳轉化為固體碳，為碳捕獲和利用提供了一種實(shí)用方法。同時(shí)，液態(tài)金屬熱界面材料和液態(tài)金屬低溫焊料等產(chǎn)品在提高設備性能和降低能耗方面也具有重要作用。例如，云南科威液態(tài)金屬谷研發(fā)有限公司推出的液態(tài)金屬低溫環(huán)保焊料，其熔點(diǎn)低于130℃，與銅、鎳基材潤濕性良好，具有較好的延展性和耐熱疲勞性，釬焊溫度低，無(wú)毒環(huán)保，焊接過(guò)程對電子元器件無(wú)損傷，焊點(diǎn)飽滿(mǎn)、牢固。

三、全球市場(chǎng)呈現多元化、分散化

全球液態(tài)金屬市場(chǎng)近年來(lái)穩步增長(cháng)，2023年市場(chǎng)規模約為25億美元，預計到2032年將達到58億美元，年復合增長(cháng)率為13.5%。市場(chǎng)競爭格局多元化且分散化，主要生產(chǎn)商包括Liquidmetal、Merck、宜安科技等，市場(chǎng)集中度較低。

1. 全球市場(chǎng)規模。全球液態(tài)金屬市場(chǎng)呈現穩步增長(cháng)的趨勢，主要得益于其在汽車(chē)、手機、消費電子等多個(gè)終端行業(yè)的廣泛應用推動(dòng)。據Dataintelo數據，全球液態(tài)金屬市場(chǎng)規模預計到2032年將達到58億美元，年復合增長(cháng)率為13.5%。

2. 全球競爭格局。全球液態(tài)金屬市場(chǎng)競爭格局呈現出多元化和分散化的特征，市場(chǎng)集中度相對較低，沒(méi)有一家企業(yè)占據絕對主導地位，導致市場(chǎng)份額分布較為均勻。全球主要的液態(tài)金屬生產(chǎn)商包括Liquidmetal、Merck、宜安科技、安泰科技、北京夢(mèng)之墨科技等。在產(chǎn)品結構方面，液態(tài)金屬產(chǎn)品種類(lèi)豐富，涵蓋導熱膏、導熱片、柔性智能裝備等多種類(lèi)型，其中導熱膏在2022年占據了最大的市場(chǎng)份額。

中國液態(tài)金屬市場(chǎng)近年來(lái)發(fā)展迅速，2023年市場(chǎng)規模達到約120億元人民幣，同比增長(cháng)15%，預計到2025年將增長(cháng)至180億元人民幣。市場(chǎng)競爭格局多元化且分散化，主要參與者包括北京液態(tài)金屬科技有限公司、深圳金石新材料科技有限公司等。

1. 中國市場(chǎng)規模。中國液態(tài)金屬市場(chǎng)近年來(lái)發(fā)展迅速，根據博研咨詢(xún)的數據， 2023年中國液態(tài)金屬材料市場(chǎng)規模達到約120億元人民幣，同比增長(cháng)15%。預計到2025年，中國液態(tài)金屬材料市場(chǎng)規模將達到180億元人民幣。

2. 政策支持。國家層面高度重視液態(tài)金屬的研究與應用：政府對液態(tài)金屬產(chǎn)業(yè)的支持政策始于“十三五”規劃，當時(shí)將液態(tài)金屬納入新材料領(lǐng)域，明確了其作為戰略性新興產(chǎn)業(yè)的地位。2017年1月，液態(tài)金屬被列入《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》；2017年6月，液態(tài)金屬被列入《重點(diǎn)新材料首批次應用示范指導目錄》；2023年8月，液態(tài)金屬被列入《前沿材料產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)發(fā)展指導目錄（第一批）》。

四、國內外巔峰對決

Hitachi Metals、 Liquidmetal Technologies和American Elements是液態(tài)金屬行業(yè)的全球領(lǐng)軍企業(yè)。Hitachi Metals專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)高性能的液態(tài)金屬合金，其產(chǎn)品應用廣泛。Liquidmetal Technologies的非晶合金材料具有高強度、高硬度、優(yōu)異的抗腐蝕性能等特性。American Elements則可以提供高純度鎵基液態(tài)金屬合金。

1. Hitachi Metals（日本）。日立金屬（Hitachi Metals）成立于1951年，總部位于日本，是全球領(lǐng)先的合金材料供應商。在液態(tài)金屬方面，日立金屬專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)高性能的液態(tài)金屬合金，其合金產(chǎn)品具有優(yōu)異的導熱性、導電性和機械性能，廣泛應用于電子、汽車(chē)、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。日立金屬在液態(tài)金屬方面的核心產(chǎn)品為用于熱界面材料的高導熱合金，該產(chǎn)品能夠在高溫環(huán)境下保持穩定的性能，有效提高電子設備的散熱效率。此外，日立金屬還開(kāi)發(fā)了一系列用于汽車(chē)制造的液態(tài)金屬材料，這些材料不僅具有高強度和耐腐蝕性，還能顯著(zhù)降低汽車(chē)部件的重量，從而提高燃油效率。2024年，日立金屬（Hitachi Metals）的營(yíng)收為81億美元。

2. Liquidmetal Technologies（美國）。Liquidmetal Technologies, Inc.（LQMT）是一家位于美國加利福尼亞州的材料技術(shù)公司，成立于1987年，專(zhuān)注于液態(tài)金屬（又稱(chēng)非晶合金）的研發(fā)和商業(yè)化。該公司在液態(tài)金屬領(lǐng)域擁有全球領(lǐng)先的技術(shù)，其獨特的非晶合金材料具有高強度、高硬度、優(yōu)異的抗腐蝕性能和出色的表面光潔度。LQMT的產(chǎn)品廣泛應用于多個(gè)行業(yè)，包括醫療、工業(yè)、消費電子等。其醫療級非晶合金成型產(chǎn)品在醫療器械領(lǐng)域表現出色，如手術(shù)工具和植入物等，因其優(yōu)異的生物相容性和耐用性而受到市場(chǎng)的青睞。此外，LQMT還為消費電子產(chǎn)品提供非晶態(tài)合金部件，曾與蘋(píng)果公司合作，為其提供用于手機等設備的外殼和零部件。Liquidmetal Technologies在2024年的營(yíng)收為102萬(wàn)美元。

3. American Elements（美國）。American Elements是一家總部位于美國的先進(jìn)材料供應商，專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)高純度金屬、合金、化合物和納米材料等。該公司的液態(tài)金屬產(chǎn)品主要為基于鎵的合金，如高純度鎵（8N）和鎵基合金，這些產(chǎn)品具有優(yōu)異的導電性、導熱性和機械性能，并且能夠在室溫下保持液態(tài)，具有獨特的電磁特性和表面活性，適用于制造柔性電子設備和傳感器。此外，American Elements還提供液態(tài)金屬復合材料，這些材料結合了金屬和非金屬的優(yōu)點(diǎn)，能夠提供更高的強度和耐腐蝕性。2024年，American Elements的營(yíng)業(yè)收入為1,700萬(wàn)美元。

宜安科技、安泰科技和北京夢(mèng)之墨科技是中國液態(tài)金屬行業(yè)的高新技術(shù)企業(yè)。宜安科技的液態(tài)金屬產(chǎn)品廣泛應用于消費電子、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域。安泰科技專(zhuān)注于非晶/納米晶材料的研發(fā)，同時(shí)拓展液態(tài)金屬在柔性電子產(chǎn)品的應用。北京夢(mèng)之墨科技依托中科院和清華大學(xué)的技術(shù)力量，掌握了液態(tài)金屬電子增材制造技術(shù)。

1. 宜安科技。宜安科技專(zhuān)注于液態(tài)金屬材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應用，具備從材料成分設計、熔煉、精密模具制造到精密機加工的全制程能力，在液態(tài)金屬領(lǐng)域擁有全球最大的生產(chǎn)線(xiàn)。宜安科技的液態(tài)金屬產(chǎn)品以其高強度、高硬度、耐磨損和耐腐蝕等優(yōu)異性能著(zhù)稱(chēng)，且產(chǎn)品涵蓋消費電子結構件、新能源汽車(chē)零部件、醫療器械結構件和音樂(lè )及體育器材結構件四大板塊。例如，宜安科技推出的用于消費電子的Face ID支架等產(chǎn)品，已向小米、OPPO等國內知名手機廠(chǎng)商批量供貨。2023年，宜安科技整體實(shí)現營(yíng)業(yè)收入17億元，同比增長(cháng)5.63%。

2. 安泰科技。安泰科技股份有限公司在非晶/納米晶帶材及制品、難熔材料及制品等領(lǐng)域，為全球高端客戶(hù)提供先進(jìn)金屬材料、制品及解決方案，是國家科技部及中科院聯(lián)合認定的國家高新技術(shù)企業(yè)。安泰科技通過(guò)先進(jìn)的制備工藝，如水氣霧化、真空氣霧化等，成功制備出具有高強韌性、優(yōu)良導磁性和低磁損耗的非晶帶材及納米晶材料，并廣泛應用于高頻低損耗變壓器、移動(dòng)終端設備的結構件等領(lǐng)域。此外，安泰科技還積極拓展液態(tài)金屬在柔性電子產(chǎn)品中的應用，通過(guò)構建微米玻璃球陣列支撐的液態(tài)金屬柔性密封復合材料，解決了傳統封裝材料無(wú)法同步兼顧可拉伸和高氣密性的難題。

3. 北京夢(mèng)之墨科技。北京夢(mèng)之墨科技有限公司是一家依托中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所和清華大學(xué)等強大技術(shù)力量建立的高科技企業(yè)，專(zhuān)注于液態(tài)金屬電子增材制造技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應用。夢(mèng)之墨由液態(tài)金屬領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物劉靜教授創(chuàng )立，掌握國際首創(chuàng )的液態(tài)金屬電子增材制造技術(shù)，能夠通過(guò)液態(tài)金屬電子墨水在數秒內“印刷”出可彎折、可拉伸的高精度電子電路及終端功能器件。這一技術(shù)不僅大幅降低了電子電路生產(chǎn)的門(mén)檻，還簡(jiǎn)化了傳統FPC行業(yè)的工藝流程，具有成本低、綠色環(huán)保等優(yōu)勢。此外，夢(mèng)之墨還推出了液態(tài)金屬的秒級印刷電路制作工藝，進(jìn)一步提高了電路的打印速度和精度。

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