室溫3D打印金屬物品取得新突破

Callejon

據《物質》雜志最新發表的研究論文顯示，包括美國北卡羅萊納州立大學研究人員在內的研究團隊開發了一種金屬凝膠，可在室溫下打印3D固態物體。該凝膠具有很高的導電性，為3D打印各種熱敏電子元件和設備打開了大門。

該金屬凝膠研發的過程，開始于懸浮在水中的微米級銅顆粒溶液。科學家們先在該溶液中加入少量的鎵銦合金（EGaIn）和鹽酸，通過鹽酸將水的pH值設置為1.0，從EGaIn中去除氧化物，從而暫時將其變為液態金屬。然后，將銅顆粒溶液和液態的EGaln混合物進行攪拌，使得EGaln粒子附著在更堅固的銅粒子上，在水溶液中形成一個由EGaln橋連接的銅粒子金屬凝膠“網絡”。最后，通過添加甲基纖維素，使混合物膨脹。

由此產生的凝膠可以在室溫下從普通的3D打印機的噴嘴中擠出，一次一層地構建物品。當成品在相同溫度下干燥時，水和鹽酸就會被蒸發掉。最后出來的是一個剛性、且具有很高導電性的三維物體，其中金屬含量高達 97.5%。

據研究人員介紹，該凝膠中顆粒的排列方式會影響材料的干燥方式。例如，打印一個圓柱形物體，當它干燥時，兩邊會比頂部和底部收縮得更多；如果物體在室溫下干燥，這個過程就比較慢，不會影響物體結構變化；如果對其加熱，使其放置在80℃的加熱燈下快速干燥，則可能會導致結構變形。

“基于這些變形是可預測的，也就意味著可以通過控制打印物體的圖案和干燥時所施加的熱量，使打印物體改變形狀。”北卡羅萊納州立大學化學與生物分子工程教授邁克爾·迪基介紹說，“3D打印將徹底改變了制造業，而該金屬凝膠將為制造各種電子元件和設備打開了大門。”