2017-“未来机器”系列深度之九：液态金属颠覆物质形态，想变就变_14页-2mb

液态金属研究报告总结

核心内容

本报告探讨了液态金属这一新型非晶合金材料的特性、历史发展及未来应用前景。液态金属因其独特的物理和化学性能，在多个领域展现出巨大的潜力，包括高端装备、轻量化材料、智能工具、体育用品以及生物医用材料。此外，报告还关注了液态金属在机器人技术中的应用，特别是自驱动的仿生型液态金属软体动物和未来可能实现的液态金属机器人。

主要观点

• 液态金属是金属熔体原子无序排列状态被冻结所形成的非晶态材料，具有高强度、高弹性、高硬度、耐腐蚀、耐磨擦、玻璃化转化等优异性能。
• 液态金属的强度是传统钢材的2-3倍，且具备非磁性，可用于反探测，适用于海军舰船表面防护。
• 铝基和镁基液态金属具有高强度低密度特性，适合用于航空航天、汽车和轨道交通的轻量化材料。
• “光剑刀”是液态金属工具的代表，能根据需求自动成型并变换形态，具备高安全性设计。
• 液态金属在体育用品中已实现商业化，如高尔夫球头、滑雪板、棒球棒等，其能量传递效率高达99%。
• 液态金属在生物医用材料中表现出良好的生物安全性和耐腐蚀性，可用于修复神经、手术刀、人造骨、人造牙齿等。
• 中国科学家在液态金属领域取得重要突破，发现自驱动的仿生型液态金属软体动物，具备自主运动和变形能力，接近自然界软体生物的特性。

关键信息

投资要点

• 行业评级：机械设备/通用机械II，评级为“增持（维持）”。
• 研究团队：章诚、肖群稀、秦瑞等研究员参与撰写，提供专业分析。
• 技术前景：液态金属机器人是未来的重要发展方向，但目前仍处于基础研发阶段，距离产业化还有一定距离。
• 风险提示：液态金属技术应用进度可能低于预期。

液态金属特性

• 强度：液态金属的屈服强度范围为0.5-6 GPa，远高于传统钢材。
• 玻璃化转化：液态金属加热时呈现半流动玻璃态，其转化温度约为熔化温度的0.5-0.6倍。
• 软磁性能：液态金属具有优异的软磁性能，适用于电子和传感领域。
• 应用潜力：液态金属在多个领域展现出广泛的应用前景，包括军事、医疗、体育、航空航天等。

应用领域

1. 液态金属钢材：用于海军舰船表面防护，具备高抗打击能力和反探测特性。
2. 轻量化材料：铝基和镁基液态金属适用于航空航天和汽车轻量化需求。
3. 液态金属工具：如“光剑刀”，具备高能量传递效率和形态可变特性。
4. 高档体育用品：高尔夫球头、滑雪板、棒球棒等，能量传递效率高达99%。
5. 生物医用材料：可用于神经修复、手术刀、人造骨、人造牙齿等。

技术发展

• 仿生型液态金属软体动物：中国科学家发现液态金属可在吞食少量物质后实现自主运动，为液态金属机器人发展奠定基础。
• 液态金属机器人：融合液态金属材料、生物学、机器人、流体力学等多学科知识，有望实现自由变形和远程操控。

图表与数据

• 图1：展示非晶态结构与晶态结构的差异。
• 图2：液态金属的微观结构。
• 图4：液态金属机器人T-1000的示意图。
• 图11：液态金属在穿甲弹、卫星展开机构和太阳能收集器中的应用。
• 图12-13：展示“光剑刀”及其五种使用形态。
• 图14-15：液态金属高尔夫球杆和棒球棒。
• 图16-17：液态金属在神经修复和医疗中的应用。
• 图18-20：液态金属软体动物在不同槽道中的运动表现。
• 图21-22：液态金属机器人的概念图。

表格信息

• 表格1：对比晶态、非晶态和液态在空间结构上的异同。
• 表格2：液态金属钢材与传统钢材的性能指标对比。

未来展望

液态金属技术正处于快速发展阶段，尽管在机器人领域仍需突破，但其在多个行业中的应用前景广阔。随着技术的不断进步，液态金属机器人有望在未来实现商业化，为智能硬件和新制造时代带来革命性变化。

风险提示

• 液态金属技术应用进度可能低于预期。
• 技术产业化仍需时间，需关注后续发展动态。

评级说明

• 行业评级基于未来6个月内的行业涨跌幅与沪深300指数的比较。
• 公司评级体系基于股价与沪深300指数的相对表现，分为买入、增持、中性、减持和卖出五种类型。