非晶合金就像2000年的碳纖維——今天看是奢侈品,明天將成為必需品。

當(dāng)傳統(tǒng)金屬還在晶體結(jié)構(gòu)的“紀(jì)律部隊(duì)”中循規(guī)蹈矩,一種打破原子排列規(guī)則的“叛逆者”正在重塑材料科學(xué)的邊界——它的名字叫“非晶合金”,更被科幻愛(ài)好者稱(chēng)為“液態(tài)金屬”,正以其混沌狀態(tài)的原子排列,創(chuàng)造碾壓傳統(tǒng)金屬的超高強(qiáng)度(1600-2200MPa)、超高硬度(500-600Hv)、超高彈性極限(2%)以及耐腐蝕能力。
歷經(jīng)三十多年技術(shù)攻堅(jiān),非晶合金的技術(shù)上限不斷突破:從日本日立金屬的微米厚度非晶薄帶,到中國(guó)企業(yè)以每秒百萬(wàn)攝氏度超速冷卻突破2厘米非晶合金厚度極限。非晶合金的厚度越高,難度越大,甚至可以說(shuō)是完全不同的技術(shù)體系。
這種材料的產(chǎn)業(yè)價(jià)值,正在隨著厚度提升應(yīng)用到更多領(lǐng)域而快速爆發(fā):手機(jī)折疊屏鉸鏈、智能手表外殼、電機(jī)殼體、人造骨骼甚至腦機(jī)接口電極等等,這種曾困于實(shí)驗(yàn)室的“液態(tài)金屬”,正在印證“從奢侈品轉(zhuǎn)向必需品”的預(yù)言。
無(wú)序鍛造:非晶合金的原子密碼
非晶合金的傳奇始于1960年9月3日《Nature》一篇題為《凝固金硅合金的非晶結(jié)構(gòu)》的論文。美國(guó)教授Duwez在實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn):當(dāng)熔融合金以每秒百萬(wàn)攝氏度超速冷卻,原子來(lái)不及有序排列便“凍結(jié)”成無(wú)序狀態(tài),誕生了人類(lèi)首塊“非晶合金”。從此之后,人們才逐漸認(rèn)識(shí)到這類(lèi)材料的重要性,并逐漸形成了非晶合金發(fā)展的第一個(gè)高潮期。就像試圖在巖漿噴發(fā)時(shí)雕刻冰雕——控制無(wú)序原子凝固需要突破熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)的雙重枷鎖。

圖:非晶合金原子排列示意
在微觀世界的戰(zhàn)場(chǎng)上,傳統(tǒng)金屬原子如同訓(xùn)練有素的士兵,以嚴(yán)整的晶格方陣構(gòu)筑鋼鐵長(zhǎng)城。而非晶合金的原子卻像一場(chǎng)自由即興的街頭藝術(shù)——沒(méi)有固定隊(duì)形,沒(méi)有重復(fù)圖案,只有隨機(jī)的舞蹈軌跡,這種結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為“長(zhǎng)程無(wú)序”,即使使用最先進(jìn)的電子顯微鏡觀察,在微小到僅有數(shù)個(gè)納米的范圍內(nèi),也無(wú)法找到一個(gè)重復(fù)的原子排列模式。原子就像被“凍結(jié)”在液態(tài)時(shí)的隨機(jī)狀態(tài),沒(méi)有晶體那樣的周期性平移對(duì)稱(chēng)性。這種長(zhǎng)程無(wú)序結(jié)構(gòu),正是其化身“六邊形戰(zhàn)士”的終極密碼:
高強(qiáng)度:非晶合金創(chuàng)造了迄今為止金屬材料的超高強(qiáng)度1500-2200MPa(最高已在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)6000MPa),遠(yuǎn)高于鋼鐵材料100-1300MPa、不銹鋼200MPa、鈦合金900MPa等金屬材料。
高硬度:硬度高、耐磨損,硬度可達(dá)500-600Hv(最高已在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)1800Hv),高于不銹鋼200Hv、鈦合金400Hv。
高彈性:彈性極限可達(dá)2%,理論極限值為4.2%,而鈦合金和不銹鋼彈性極限僅為0.6%。
耐腐蝕:非晶合金因其無(wú)序結(jié)構(gòu),沒(méi)有傳統(tǒng)合金中存在晶界等薄弱位置,擁有優(yōu)異的耐腐蝕性能。
輕量化:非晶合金的原子結(jié)構(gòu)通常使其密度低于成分相近的晶態(tài)合金,質(zhì)量比不銹鋼輕13-34%。
此外,非晶合金還具備良好的抑菌性、生物相容性、強(qiáng)催化性和強(qiáng)吸附性等。
荊棘征途:微米薄帶到厘米塊材的三十年進(jìn)化
(1)2000年:“微米薄帶”鐵芯初探
由于非晶合金生產(chǎn)過(guò)程難度極高,直到90年代才第一次實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
初期的非晶合金以具備軟磁性的鐵基材料為原材料,主要采用“甩帶工藝”進(jìn)行生產(chǎn)。這項(xiàng)工藝主要用于鐵基非晶合金,產(chǎn)品厚度僅為20-80um,也被稱(chēng)為鐵基非晶薄帶,由于厚度過(guò)薄,主要用于變壓器鐵芯中替代硅鋼片,可以降低變壓器空載損耗70-80%。
(2)2010年:“毫米帶材”薄壁試水
2010年前后,非晶合金開(kāi)始以鋯基材料作為原材料,采用“真空壓鑄工藝”生產(chǎn)。這項(xiàng)工藝良品率低,生產(chǎn)成本高,材料厚度上限增加至2mm,主要用于在3C領(lǐng)域高端產(chǎn)品中薄壁件。
(3)2020年:“厘米塊材”應(yīng)用擴(kuò)展
2020年以后,業(yè)內(nèi)出現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)率先將非晶合金厚度進(jìn)一步突破厘米級(jí),原材料來(lái)源也進(jìn)一步豐富,鋯基、鈦基、銅基等金屬材料均可加工。通過(guò)更為先進(jìn)的“氣氛保護(hù)壓鑄工藝”,可以有效提高良品率,降低生產(chǎn)成本。應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展至消費(fèi)電子、醫(yī)療器械、機(jī)械配件、航空航天等。
全球競(jìng)速:帶材領(lǐng)先與塊材突破
非晶合金材料根據(jù)產(chǎn)品形態(tài)主要分為“非晶帶材”和“非晶塊材”兩大領(lǐng)域,兩者在制備技術(shù)、應(yīng)用場(chǎng)景和主導(dǎo)企業(yè)上均有顯著不同。
其中,非晶帶材以鐵基為主;非晶塊材以鋯基為主,其他包括鈦基、銅基等。
(1)非晶帶材:中國(guó)領(lǐng)先
非晶帶材領(lǐng)域,產(chǎn)品主要用于電力配電領(lǐng)域,例如變壓器鐵芯,全球市場(chǎng)長(zhǎng)期以來(lái)由日本日立金屬(Hitachi Metals)主導(dǎo),也是全球非晶合金的技術(shù)先驅(qū)。日立金屬1977年投入研發(fā),發(fā)展至今日本工廠和美國(guó)工廠合計(jì)達(dá)到10萬(wàn)噸的產(chǎn)能規(guī)模,約占全球非晶帶材20%的市場(chǎng)份額。生產(chǎn)工藝采用“多爐連續(xù)式”生產(chǎn)模式,能夠連續(xù)生產(chǎn)8小時(shí)以上,技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量國(guó)際領(lǐng)先。這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于高效節(jié)能變壓器、非晶電機(jī)和太陽(yáng)能發(fā)電裝置中的電抗器鐵芯。

圖源:日本日立株式會(huì)社官網(wǎng)
在中國(guó),非晶帶材的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化主要包括安泰科技股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“安泰科技”)和青島云路先進(jìn)材料技術(shù)股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“青島云路”)。
青島云路正在成為全球非晶帶材的“新王”,非晶帶材產(chǎn)能布局達(dá)到10萬(wàn)噸以上,也是全球最大的非晶帶材生產(chǎn)企業(yè),2024年非晶帶材及其制品營(yíng)業(yè)收入超過(guò)14億元,產(chǎn)品用于電力配送(變壓器)、新能源汽車(chē)、軌道交通等方向,約占全球非晶帶材40%的市場(chǎng)份額。
安泰科技的發(fā)展植根于中國(guó)鋼鐵研究總院的技術(shù)積累,非晶帶材產(chǎn)能布局超過(guò)5萬(wàn)噸,產(chǎn)品用于電力配送(變壓器)、新能源汽車(chē)等方向,約占全球非晶帶材10%的市場(chǎng)份額。
在非晶帶材領(lǐng)域,中國(guó)企業(yè)的優(yōu)勢(shì)在于國(guó)家政策對(duì)節(jié)能產(chǎn)品的支持、相對(duì)較低的成本以及本地化服務(wù)的快速響應(yīng)。劣勢(shì)在于早期在高磁感等尖端產(chǎn)品研發(fā)上與日立金屬存在一定差距,以及多爐連續(xù)式生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性方面仍需提升。
目前,以青島云路和安泰科技為代表的中國(guó)企業(yè)已經(jīng)打破了國(guó)外壟斷,并使中國(guó)成為全球最大的非晶帶材產(chǎn)業(yè)基地。
根據(jù)中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)非晶合金材料應(yīng)用分會(huì)相關(guān)統(tǒng)計(jì),2024年全國(guó)共有各類(lèi)非晶合金材料生產(chǎn)企業(yè)近300家,其中鐵基非晶合金帶材企業(yè)7家,產(chǎn)線24條,啟用產(chǎn)線16條,年設(shè)計(jì)產(chǎn)能19萬(wàn)噸。鐵基非晶帶材產(chǎn)量約14.5萬(wàn)噸,占全球產(chǎn)量近70%,同比增長(zhǎng)23.9%。鐵基非晶帶材出口接近9萬(wàn)噸,主要集中在越南、菲律賓、印尼等東南亞國(guó)家,用于出口的非晶帶材占比國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總量超60%。2024年變壓器招標(biāo)數(shù)近5萬(wàn)臺(tái),非晶變壓器占比近30%。

按照鐵基非晶合金帶材18元/kg的價(jià)格計(jì)算,2024年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求14.5萬(wàn)噸,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)容量約為26億元人民幣,全球市場(chǎng)需求20.7萬(wàn)噸,全球市場(chǎng)容量約為37億元人民幣。
此外,納米晶合金也是鐵基非晶合金的重要下游,雖然有時(shí)被歸為非晶合金的一種,但是二者在制備工藝和應(yīng)用場(chǎng)景上存在顯著差異。納米晶合金是在非晶合金的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)精細(xì)控制的退火過(guò)程進(jìn)一步形成具有納米級(jí)微晶體與非晶混合結(jié)構(gòu)的材料。這種材料在軟磁性能和機(jī)械性能方面都表現(xiàn)出卓越的特性。
根據(jù)中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)非晶合金材料應(yīng)用分會(huì)相關(guān)統(tǒng)計(jì),2024年納米晶合金企業(yè)128家,產(chǎn)線350余條,年設(shè)計(jì)產(chǎn)能4萬(wàn)噸,產(chǎn)量近4萬(wàn)噸,占全球產(chǎn)量近60%。青島云路、安泰科技也有布局納米晶合金產(chǎn)品,其中,安泰科技重點(diǎn)發(fā)展納米晶合金相關(guān)方向,也是納米晶合金行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。
按照鐵基納米晶合金50元/kg的價(jià)格計(jì)算,2024年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求4萬(wàn)噸,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)容量約為20億元人民幣,全球市場(chǎng)需求6-7萬(wàn)噸,全球市場(chǎng)容量約為33億元人民幣。
(2)非晶塊材:潛力巨大
在非晶塊材領(lǐng)域,美國(guó)Liquid Metal Technologies是該領(lǐng)域的先驅(qū)和知名企業(yè),其技術(shù)源于早期對(duì)鋯基、鈦基等非晶塊材合金體系的研究。該公司在非晶塊材的成分開(kāi)發(fā)、精密壓鑄成型技術(shù)方面擁有較多知識(shí)產(chǎn)權(quán),并與消費(fèi)電子等領(lǐng)域知名企業(yè)有過(guò)合作,試圖將非晶塊材應(yīng)用于手機(jī)結(jié)構(gòu)件和高爾夫球頭等產(chǎn)品。

圖源:美國(guó)Liquid Metal Technologies公司官網(wǎng)
非晶塊材作為非晶合金的重要分支,由于受制于生產(chǎn)能力,非晶塊材的制備對(duì)冷卻速率和合金非晶形成能力要求極高,大尺寸構(gòu)件生產(chǎn)難度大、成本高昂,并且材料本身通常表現(xiàn)材料脆性、加工性差等,這些因素在一定程度上限制了非晶塊材的大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。
因此,目前難以準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)非晶塊材的市場(chǎng)數(shù)據(jù),但是非晶塊材的應(yīng)用領(lǐng)域極寬,隨著非晶塊材的發(fā)展,可以逐步替代部分綜合性能要求較高的場(chǎng)景。例如在消費(fèi)電子領(lǐng)域,可以用于手機(jī)結(jié)構(gòu)件、可穿戴設(shè)備等,滿足高強(qiáng)度、高硬度和耐磨性等要求;在航空航天與軍工領(lǐng)域,可以用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)部件、輕量化結(jié)構(gòu)件等,滿足高強(qiáng)度、耐腐蝕、抗輻照等要求;在醫(yī)療領(lǐng)域,可以用于手術(shù)刀、人造骨、人造牙齒等,滿足生物相容和耐腐蝕等要求。
非晶塊材因其工藝難度,價(jià)格也更加昂貴,以鋯基非晶塊材為例,價(jià)格可以達(dá)到2000元/kg以上,在當(dāng)前應(yīng)用場(chǎng)景還在萌芽階段,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)容量已在10億元人民幣左右,隨著應(yīng)用場(chǎng)景逐步釋放,預(yù)計(jì)市場(chǎng)容量將呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。
在中國(guó),非晶塊材領(lǐng)域也涌現(xiàn)出一批新晉企業(yè),例如江蘇混沌新材料科技有限公司、常州世竟液態(tài)金屬有限公司、東莞逸昊金屬材料科技有限公司、上海馳聲金屬科技有限公司等。
2025年初,一則新聞引起媒體關(guān)注,國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公布了華為技術(shù)有限公司、江蘇混沌新材料科技有限公司申請(qǐng)的一項(xiàng)名為“鋯基非晶合金材料、制備方法、轉(zhuǎn)軸組件及電子設(shè)備”的發(fā)明專(zhuān)利。

圖源:國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局
在非晶合金領(lǐng)域牽手華為,商業(yè)價(jià)值不言而喻。
技術(shù)突破:2厘米的技術(shù)極限
江蘇混沌新材料科技有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“混沌新材”),擁有從非晶合金材料合成開(kāi)始到產(chǎn)品精密成型的全套技術(shù),依托自研“全周期氣氛保護(hù)壓鑄法”及其核心裝備,混沌新材率先實(shí)現(xiàn)2厘米厚度非晶合金塊材的工業(yè)化,可以提供鋯基、鈦基、銅基等多種材料體系,多達(dá)200余種材料配方,獲得非晶合金領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)權(quán)威專(zhuān)家、美國(guó)兩院院士、加州理工學(xué)院教授W.L.Johnson的高度評(píng)價(jià)。

圖:混沌新材鹽城基地
混沌新材創(chuàng)始人張啟東博士2011年開(kāi)始研究非晶合金材料,2019年博士畢業(yè)創(chuàng)辦公司。現(xiàn)任中國(guó)非晶合金材料應(yīng)用協(xié)會(huì)理事,副秘書(shū)長(zhǎng),鹽城市創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才。
張啟東博士對(duì)于非晶合金的技術(shù)壁壘提到:非晶合金的性能,比如強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕性能等,和其內(nèi)部原子是否高度非晶化(無(wú)序排列)強(qiáng)相關(guān)。非晶合金成型產(chǎn)品時(shí),在極低含氧量(ppm級(jí))下通過(guò)快速冷卻技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)部原子高度非晶化,達(dá)到預(yù)期性能。原理并不復(fù)雜,但是難點(diǎn)在于:
穩(wěn)定降溫:生產(chǎn)工藝等能否均勻保證每秒百萬(wàn)攝氏度的超速冷卻;
氣體氛圍:極低的含氧量在批產(chǎn)階段非常難以實(shí)現(xiàn),技術(shù)不當(dāng)將會(huì)大大增加生產(chǎn)成本;
心部冷卻:產(chǎn)品形態(tài)越厚,產(chǎn)品心部的快速冷卻也越難實(shí)現(xiàn),導(dǎo)致非晶塊材難以形成均勻性能;
高精模具:高精模具可以降低二道加工成本,但是復(fù)雜的模具又會(huì)對(duì)穩(wěn)定降溫造成影響,導(dǎo)致二道加工成本居高不下;
次品重?zé)?#xff1a;次品最多回爐熔煉2次,因?yàn)楹趿康脑黾訒?huì)導(dǎo)致材料徹底報(bào)廢,良品率低下也會(huì)增加生產(chǎn)成本。
因此,傳統(tǒng)技術(shù)只能做很薄的非晶合金產(chǎn)品,一般小于2毫米厚度,產(chǎn)品各項(xiàng)性能往往欠佳或者不穩(wěn)定(受到非晶化程度影響),容易產(chǎn)生氣孔等缺陷,良品率低下,限制了非晶塊材產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。多數(shù)非晶塊材生產(chǎn)企業(yè)一般使用“真空壓鑄法”,推動(dòng)了薄壁非晶合金產(chǎn)品在3C以及其他部分領(lǐng)域的應(yīng)用。
2021年,“全周期氣氛保護(hù)壓鑄法”這種全新的量產(chǎn)技術(shù)在混沌新材自研成功,全套裝備與生產(chǎn)工藝均為混沌新材自主研發(fā),成為量產(chǎn)非晶塊材的核心保障。這種工藝可以在低氧環(huán)境完成全部工序,實(shí)現(xiàn)非晶合金產(chǎn)品的一步成型,尺寸精度可以做到±0.02mm,達(dá)到勝于MIN、媲美CNC的加工精度,并且無(wú)需MIN、CNC涉及的燒結(jié)、熱處理等二次處理工序,有效提高非晶塊材的生產(chǎn)效率、降低加工成本。
張啟東博士提到:“這項(xiàng)工藝至關(guān)重要的一點(diǎn),是對(duì)非晶塊材的‘均勻極凍’,技術(shù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非晶帶材,心部冷卻是必須跨過(guò)的一座大山”。

圖:混沌新材非晶塊材突破2厘米厚度
正是因?yàn)槟軌蛟谌绱丝量痰姆磻?yīng)條件下達(dá)到均勻快速的冷卻效果,混沌新材可以突破傳統(tǒng)真空壓鑄法只能生產(chǎn)薄壁非晶合金零件的限制,可將產(chǎn)品厚度上限由原來(lái)的2毫米提高到當(dāng)前的2厘米,提高10倍。張啟東博士表示:“這項(xiàng)技術(shù)讓我們可以向客戶靈活提供非晶合金的球體、板材以及精密加工制品,大大拓展了市場(chǎng)邊界”。

圖源:混沌新材公司官網(wǎng)

同時(shí),混沌新材的非晶塊材還擁有優(yōu)異的耐腐蝕性能,大氣環(huán)境可以十年不銹,浸泡海水兩年沒(méi)有腐蝕現(xiàn)象,甚至在20%濃鹽酸里可以浸泡3個(gè)月,耐腐蝕性能是316不銹鋼的十倍,這種特性在軍工方面也有廣闊的應(yīng)用前景。
張啟東博士也向斤風(fēng)透露了混沌新材的最新市場(chǎng)進(jìn)展:“我們正在向全球某知名廠商量產(chǎn)供應(yīng)非晶塊材產(chǎn)品”。?
應(yīng)用爆發(fā):非晶塊材點(diǎn)燃千億市場(chǎng)
2019年,華為手機(jī)首代Mate X量產(chǎn),鉸鏈?zhǔn)褂娩喕蔷K材,華為折疊屏手機(jī)發(fā)布時(shí),將此材料作為核心技術(shù)進(jìn)行推介。2025年6月27日,華為常務(wù)董事、終端BG董事長(zhǎng)余承東在視頻號(hào)中推介其折疊屏電腦,再次稱(chēng)其華為折疊屏電腦鉸鏈采用了鋯基液態(tài)金屬(即鋯基非晶塊材)這一材料。2025年9月4日,在華為舉行的Mate XTs非凡大師及全場(chǎng)景新品發(fā)布會(huì)上,余承東表示:“一年前,我們發(fā)布了全球首款三折疊屏手機(jī),迄今為止仍然是折疊屏領(lǐng)域的唯一”。
華為Mate XTs非凡大師采用了天工鉸鏈系統(tǒng),讓手機(jī)實(shí)現(xiàn)了雙軌聯(lián)動(dòng)和極致纖薄,和傳統(tǒng)折疊屏手機(jī)相比,外折轉(zhuǎn)軸厚度下降了23%,內(nèi)折轉(zhuǎn)軸厚度降低了16%,尤其是鉸鏈疲勞壽命更是大大提高。支撐這一奇跡的,正是鋯基非晶塊材。
根據(jù)中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)非晶合金材料應(yīng)用分會(huì)2025年7月發(fā)布的行業(yè)分析報(bào)告稱(chēng),傳統(tǒng)金屬(如不銹鋼、鈦合金)在使用10~20萬(wàn)次折疊后易出現(xiàn)塑性變形,非晶塊材的原子無(wú)序排列特性,從根源上抑制裂紋萌生,壽命提升2倍以上,官方測(cè)試壽命達(dá)50萬(wàn)次。


圖源:華為公司官網(wǎng)
IDC預(yù)測(cè)2025年中國(guó)折疊屏出貨量達(dá)947萬(wàn)臺(tái),其中僅鉸鏈材料中的非晶塊材需求就接近10億元。中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)非晶合金材料應(yīng)用分會(huì)負(fù)責(zé)人表示,鋯基非晶合金在消費(fèi)電子結(jié)構(gòu)件應(yīng)用領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)尚未有材料可完美替代,未來(lái)市場(chǎng)還將進(jìn)一步擴(kuò)大。如果蘋(píng)果折疊屏手機(jī)采用鋯基非晶塊材鉸鏈,按折疊屏手機(jī)年出貨量1500萬(wàn)臺(tái)計(jì),結(jié)合其他手機(jī)企業(yè)用量,鋯基非晶塊材鉸鏈年需求量十分龐大。
折疊屏手機(jī)只是非晶塊材的“開(kāi)場(chǎng)秀”。同時(shí),非晶塊材的應(yīng)用正從消費(fèi)電子快速滲透至高端制造與醫(yī)療科技領(lǐng)域,并展現(xiàn)出可觀的市場(chǎng)規(guī)模:
在汽車(chē)制造領(lǐng)域:非晶塊材可以用于汽車(chē)鎖閉結(jié)構(gòu)以及其他部件,例如門(mén)鎖、拉手、鉸鏈等精密零件,對(duì)于傳統(tǒng)材料的替代空間巨大。
在智能穿戴領(lǐng)域:非晶塊材因其超高強(qiáng)度與耐腐蝕性,可以廣泛用于智能穿戴設(shè)備殼體,例如智能手表殼體等。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì),2024年中國(guó)智能手表市場(chǎng)出貨量達(dá)4317萬(wàn)臺(tái),同比增長(zhǎng)18.8%,市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到374.7億元。預(yù)計(jì)2025年出貨量將達(dá)到6240萬(wàn)臺(tái),市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到413.8億元。
在工業(yè)機(jī)電領(lǐng)域:高速電機(jī)全球市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)數(shù)百億元,非晶塊材作為新型電機(jī)殼體材料,可以減輕電機(jī)重量15%-20%,潛在規(guī)模隨高速電機(jī)對(duì)于傳統(tǒng)材料替代趨勢(shì)持續(xù)擴(kuò)大。諧波減速器是機(jī)器人的核心部件,成本占比可達(dá)30%,其中的柔性齒輪(柔輪) 是其關(guān)鍵。非晶合金的高強(qiáng)度和高硬度使其能承受更大的載荷而不易發(fā)生塑性變形或齒面點(diǎn)蝕,其高彈性極限特別適合制造需要反復(fù)進(jìn)行彈性變形來(lái)傳遞動(dòng)力的諧波減速器柔輪,從而顯著提升諧波減速器的精度、剛度和壽命。
在醫(yī)療健康領(lǐng)域:非晶塊材人造骨植入物憑借其促進(jìn)骨整合和抑菌特性,市場(chǎng)需求增長(zhǎng)顯著,骨科植入物市場(chǎng)整體擴(kuò)容為市場(chǎng)應(yīng)用帶來(lái)巨大潛力,同時(shí)精密手術(shù)器械如非晶合金手術(shù)鉗等在神經(jīng)外科等高端領(lǐng)域的需求也在提升。鋯基非晶人造骨植入物骨整合速度提高50%,并且自帶抑菌屬性;非晶合金手術(shù)鉗,在神經(jīng)外科手術(shù)中實(shí)現(xiàn)0.1毫米級(jí)震顫抑制。
在腦機(jī)接口領(lǐng)域:非晶塊材憑借其優(yōu)異的生物相容性和電學(xué)性能,開(kāi)始嘗試用于新一代腦機(jī)接口電極,增長(zhǎng)潛力巨大。
其他細(xì)分領(lǐng)域:航空航天領(lǐng)域非晶塊材的熱端部件與衛(wèi)星支架、精密儀器領(lǐng)域的微型傳感器和執(zhí)行器、能源領(lǐng)域的燃料電池雙極板以及環(huán)保領(lǐng)域的工業(yè)耐磨部件等新領(lǐng)域也展現(xiàn)出應(yīng)用潛力,這些領(lǐng)域的細(xì)分市場(chǎng)預(yù)計(jì)可帶來(lái)數(shù)十億乃至上百億元的增量空間。
根據(jù)非晶中國(guó)大數(shù)據(jù)中心測(cè)算,未來(lái)我國(guó)鋯基非晶塊材合金每年市場(chǎng)增幅將達(dá)到30%-40%。未來(lái)3-5年,市場(chǎng)潛在年需求總額將超100億元。
非晶合金開(kāi)啟“厘米時(shí)代”
站在2025年的科技拐點(diǎn)回望,非晶合金的征途恰似一場(chǎng)微觀世界的長(zhǎng)征:從Duwez實(shí)驗(yàn)室的意外發(fā)現(xiàn),到日立金屬統(tǒng)治的薄帶王朝;從中國(guó)制造非晶帶材的逆襲反超,到非晶塊材2厘米厚度為標(biāo)志的技術(shù)突破;從折疊屏手機(jī)鉸鏈中的“性能擔(dān)當(dāng)”,到航空航天的“幕后英雄”。每一次厚度的跨越,都拓展了性能的邊界,也打開(kāi)了應(yīng)用的新天地。
厘米級(jí)非晶塊材,標(biāo)志著非晶合金產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷從技術(shù)突破邁向規(guī)?;瘧?yīng)用的關(guān)鍵拐點(diǎn)。它不再僅僅是實(shí)驗(yàn)室的珍品,而是驅(qū)動(dòng)消費(fèi)電子極致體驗(yàn)、賦能高端制造升級(jí)、守護(hù)人類(lèi)健康福祉的核心材料之一。
隨著制備技術(shù)的持續(xù)優(yōu)化、成本的不斷下探以及應(yīng)用場(chǎng)景的深度挖掘,非晶合金必將深度融入千行百業(yè),與前沿科技共振,共同塑造一個(gè)更輕、更強(qiáng)、更智能的未來(lái)。這場(chǎng)由無(wú)序原子締造的有序變革,“厘米時(shí)代”的帷幕,才剛剛拉開(kāi)。
正如張啟東博士感嘆:“非晶合金就像2000年的碳纖維——今天看是奢侈品,明天將成為必需品”。
相關(guān)稿件