室溫液態(tài)金屬，讓電子制造打破時(shí)空的限制。

說(shuō)到室溫液態(tài)金屬，可能大多數(shù)人都沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)這個(gè)概念。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，室溫液態(tài)金屬是多種金屬的合金，它的熔點(diǎn)和粘度低，室溫下具有水一樣的流動(dòng)性，同時(shí)其導(dǎo)電性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，不僅無(wú)毒且不易與其他物質(zhì)反應(yīng)，即便在2000攝氏度的條件下也不易揮發(fā)。

像下面這些：

如同手工繪制的藝術(shù)品，其實(shí)是通過(guò)這種特殊新材料制作的。

那么，這種和我們印象完全不同屬性和形態(tài)的液態(tài)金屬，到底從何而來(lái)，又能給我們帶來(lái)什么神奇的變革呢？

帶著這樣的疑問(wèn)，我們采訪了全球首創(chuàng)室溫液態(tài)金屬增材制造技術(shù)的初創(chuàng)企業(yè)夢(mèng)之墨，揭開(kāi)這個(gè)常溫下為液體形態(tài)的金屬的神秘之處。

從無(wú)到有，液態(tài)金屬?gòu)睦砘呦虍a(chǎn)業(yè)化落地

“液態(tài)金屬其實(shí)是劉靜教授11年提出來(lái)的學(xué)科，這方面的研究都是我們自己由無(wú)到有建立起來(lái)的。”陳柏?zé)樖菈?mèng)之墨的創(chuàng)始人之一，而他提到的劉靜教授則是夢(mèng)之墨的首席科學(xué)家，同時(shí)他也是中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系教授。正是基于其在液態(tài)金屬領(lǐng)域長(zhǎng)達(dá)10多年的研究，劉靜教授首次提出了液態(tài)金屬印刷電子學(xué)這樣的前沿學(xué)科。

從左至右依次為：陳柏?zé)?、劉靜教授、于洋

在創(chuàng)辦夢(mèng)之墨之前，陳柏?zé)樢恢睆氖鲁晒D(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化工作將近十年時(shí)間，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的嘗試和試驗(yàn)后，又恰逢趕上國(guó)家鼓勵(lì)科研人員自主創(chuàng)業(yè)，團(tuán)隊(duì)就正式創(chuàng)辦了現(xiàn)在的夢(mèng)之墨。

“其實(shí)這也是幫助劉靜教授將室溫液態(tài)金屬的項(xiàng)目研究落地，也就是說(shuō)，理化所提供技術(shù)支持，而我們夢(mèng)之墨則將這個(gè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。”

用陳柏?zé)樀脑拋?lái)說(shuō)，“夢(mèng)之墨就是基于液態(tài)金屬電子增材制造技術(shù)的綜合方案提供商。”

和我們此前接觸的一些初創(chuàng)項(xiàng)目不同的是，夢(mèng)之墨在整個(gè)新材料市場(chǎng)上顯得與眾不同，因?yàn)閺膶W(xué)科的建立到技術(shù)的研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化，完全都是由他們自己主導(dǎo)完成整個(gè)過(guò)程的閉環(huán)。

圍繞液態(tài)金屬特性，做硬件產(chǎn)品的落地

電子電路的制造一直是非常耗時(shí)、耗材以及耗能的工藝，而且很多情況下，這種制造過(guò)程只能發(fā)生在一些投資較大的工廠中。但是夢(mèng)之墨通過(guò)液態(tài)金屬打印技術(shù)解決了這種傳統(tǒng)電子電路制造的痛點(diǎn)。

這也是液態(tài)金屬的技術(shù)價(jià)值點(diǎn)之一——快速制造和個(gè)性化制造，夢(mèng)之墨研發(fā)的液態(tài)金屬桌面電子電路打印機(jī)可以像普通打印機(jī)一樣，直接把電路打印出來(lái)。在個(gè)性化方面，以前的電路制造都是模板式的印刷，大批量的制造才劃算，夢(mèng)之墨能夠讓用戶完全按照自己的設(shè)計(jì)圖打印出相應(yīng)的電路。

液態(tài)金屬個(gè)人電子電路打印機(jī)外觀、設(shè)計(jì)圖及其復(fù)合式墨水驅(qū)動(dòng)機(jī)理流場(chǎng)模擬情況

陳柏?zé)樑e了個(gè)例子。“就像以前拍完照片要洗照片，兩三天才能能取到，但是現(xiàn)在打印店可以直接把照片打印出來(lái)，這個(gè)就等同于我們液態(tài)金屬電子電路打印機(jī)的價(jià)值點(diǎn)。”

但是為了能夠讓這種低成本下快速制作電子電路成為現(xiàn)實(shí)，夢(mèng)之墨以及其背后的理化所研究團(tuán)隊(duì)攻克了非常多的技術(shù)難點(diǎn)。

為了解決金屬墨水表面張力高難以通過(guò)常規(guī)方法平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)的問(wèn)題，研究小組集合了上下敲擊式進(jìn)墨、旋轉(zhuǎn)及平動(dòng)輸運(yùn)、轉(zhuǎn)印乃至壓印黏附的方法。

“從根本上說(shuō)，它就是一個(gè)全新的東西，最重要的是基于液態(tài)金屬材料的性質(zhì)去改性、配制以及后續(xù)的封裝，從材料到整個(gè)工藝包都需要非常多的嘗試。”

另外，基于液態(tài)金屬在室溫下具有水一樣的流動(dòng)性，它制造的電路的柔性也非常強(qiáng)，可以隨意拉伸、折疊。“這也是現(xiàn)有所有電路都無(wú)法達(dá)到的柔性程度，我們解決了此前方案無(wú)法解決的問(wèn)題。”陳柏?zé)樈榻B。

如果電路板能夠做到一定的柔性，未來(lái)柔性顯示屏的應(yīng)用場(chǎng)景也會(huì)更加廣泛。

液態(tài)金屬任意表面普適印刷設(shè)備及印刷樣品

除此之外，液態(tài)金屬的價(jià)值點(diǎn)還體現(xiàn)在任意表面的電路制造以及混合打印上。其中，混合打印指的是可以將電路和結(jié)構(gòu)一起打印出來(lái)，“在3D打印過(guò)程中，我們把電路、芯片都放進(jìn)去，相當(dāng)于把3D打印從結(jié)構(gòu)制造轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苤圃臁?rdquo;

最關(guān)鍵的是上述提到的所有制造過(guò)程都是完全無(wú)毒無(wú)害的，整個(gè)制作工藝非常環(huán)保。

“我們最大的價(jià)值點(diǎn)和初衷就是讓電子制造打破時(shí)空的限制，讓電子制造觸手可及。”陳柏?zé)槑ьI(lǐng)著夢(mèng)之墨一直向著這個(gè)理念努力著。

技術(shù)落地之路漫漫，夢(mèng)之墨正在路上

如開(kāi)篇所說(shuō)，夢(mèng)之墨是將理化所的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，所以在實(shí)際應(yīng)用落地上，也主要圍繞液態(tài)金屬的幾個(gè)價(jià)值特性展開(kāi)。

據(jù)陳柏?zé)樈榻B，他們目前的業(yè)務(wù)主要分為這樣幾大塊：一是標(biāo)準(zhǔn)化的打印機(jī)，比如他們的“明星產(chǎn)品”液態(tài)金屬電子電路打印機(jī)。

這些液態(tài)金屬電子電路打印機(jī)會(huì)提供給小B客戶，包括學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)以及一些有特殊應(yīng)用場(chǎng)景的機(jī)構(gòu)。以學(xué)校為例，可以讓高校實(shí)驗(yàn)室快速制作各種電路。

二是液態(tài)金屬印刷電子解決方案，該方案可以廣泛的應(yīng)用在智能包裝、電磁屏蔽、醫(yī)用生物傳感器、太陽(yáng)能電池等。

以電磁屏蔽為例，低熔點(diǎn)的液態(tài)金屬涂料作為導(dǎo)電性粘結(jié)劑可以直接涂覆于任意結(jié)構(gòu)的集采表面，形成均勻致密的薄膜，改變整個(gè)導(dǎo)電涂料市場(chǎng)。暢想一下，這種涂層電路也會(huì)讓我們和智能家居的概念更加貼近，墻壁、門(mén)窗、地面都是無(wú)處不在的電、磁、光、熱等。

陳柏?zé)樢脖硎舅麄儨?zhǔn)備后續(xù)在印刷電子方面做一些推廣和研發(fā)計(jì)劃，同時(shí)也準(zhǔn)備進(jìn)一步開(kāi)拓韓國(guó)、荷蘭這樣的海外市場(chǎng)，現(xiàn)在他們正在進(jìn)行第二輪的融資計(jì)劃。

利用液態(tài)金屬打印機(jī)在柔性基底上打印后即時(shí)制作的透明電子裝飾圖案或電子賀卡

三是智能電子方面，比如制造一些全柔性貼片，提供多點(diǎn)陣列式集成的電路傳感模塊，這樣就可以和柔性機(jī)器結(jié)合起來(lái)，做一個(gè)閉環(huán)的控制。能夠滿足可穿戴設(shè)備、皮膚電子、醫(yī)學(xué)植入、柔性顯示、太陽(yáng)能電池板等諸多前沿需求，未來(lái)人們甚至可以隨心所欲地在任意物體表面實(shí)現(xiàn)各類(lèi)柔性功能器件的定制化快速開(kāi)發(fā)。

結(jié)語(yǔ)：

雖然夢(mèng)之墨在液態(tài)金屬新材料方面一枝獨(dú)秀，但是鳳凰涅槃過(guò)程中的痛苦他們也悉數(shù)經(jīng)歷過(guò)，“這個(gè)是自己創(chuàng)造和創(chuàng)新的過(guò)程，和很多技術(shù)創(chuàng)新不大一樣，我們是從觀念上就在創(chuàng)新。”

當(dāng)問(wèn)及液態(tài)金屬應(yīng)用市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)情況，陳柏?zé)樀故欠浅Ｗ孕牛?ldquo;我們的專(zhuān)利布局已經(jīng)逐步完善，縱觀全球，像夢(mèng)之墨這種成體系做的也比較少，即使要追趕也得三到五年，等到那時(shí)我們的技術(shù)積累又到了新的階段。”

可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟發(fā)展，液態(tài)金屬將變革整個(gè)電子電路行業(yè)。

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