高導電金屬凝膠可實現(xiàn)室溫3D打印

來源：科技日報

據(jù)5日《物質(zhì)》雜志報道，包括美國北卡羅萊納州立大學研究人員在內(nèi)的一個團隊開發(fā)了一種金屬凝膠，這種凝膠具有很高的導電性，可在室溫下打印三維（3D）固態(tài)物體。這項技術為制造各種各樣的電子元件和設備打開了大門。

用高導電性金屬凝膠打印的3D金屬蜘蛛。（圖片來源：北卡羅萊納州立大學/邁克爾·迪基）

為制造這種金屬凝膠，研究人員從懸浮在水中的微米級銅顆粒溶液開始進行操作，先在其中加入少量的銦鎵合金，這種合金在室溫下是液態(tài)金屬；然后攪拌混合物，使液態(tài)金屬和銅顆�；�本上相互粘在一起，在水溶液中形成了一個金屬凝膠“網(wǎng)絡”。

論文合著者、北卡羅萊納州立大學化學與生物分子工程教授邁克爾·迪基解釋說，這種凝膠的稠度很重要，因為這說明銅顆粒在整個材料中的分布相當均勻。首先，這意味著粒子網(wǎng)絡連接在一起形成了電子路徑；其次，這意味著銅顆粒不會從溶液中沉淀出來，堵塞打印機。

所得凝膠可使用傳統(tǒng)的3D打印噴嘴進行打印，并能使打印物體保持其形狀。而且，當打印的3D物體在室溫下干燥時，會變得更加堅固。

有趣的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，顆粒的排列方式會影響材料的干燥方式。例如，如果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，如放在80℃的加熱燈下快速干燥，可能會導致結構變形。

由于此變形是可預測的，這意味著可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。

研究還發(fā)現(xiàn)，由于打印物體最終含有高達97.5%的金屬，因此具有很高的導電性。雖然它們的導電性不如傳統(tǒng)的銅線，但在室溫下3D打印銅線是不可能的。