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科技日?qǐng)?bào)記者?張佳欣
據(jù)5日《物質(zhì)》雜志報(bào)道，包括美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)研究人員在內(nèi)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種金屬凝膠，這種凝膠具有很高的導(dǎo)電性，可在室溫下打印三維（3D）固態(tài)物體。這項(xiàng)技術(shù)為制造各種各樣的電子元件和設(shè)備打開(kāi)了大門(mén)。
用高導(dǎo)電性金屬凝膠打印的3D金屬蜘蛛。圖片來(lái)源：北卡羅萊納州立大學(xué)/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(jí)銅顆粒溶液開(kāi)始進(jìn)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)金屬和銅顆粒基本上相互粘在一起，在水溶液中形成了一個(gè)金屬凝膠“網(wǎng)絡(luò)”。
論文合著者、北卡羅萊納州立大學(xué)化學(xué)與生物分子工程教授邁克爾·迪基解釋說(shuō)，這種凝膠的稠度很重要，因?yàn)檫@說(shuō)明銅顆粒在整個(gè)材料中的分布相當(dāng)均勻。首先，這意味著粒子網(wǎng)絡(luò)連接在一起形成了電子路徑；其次，這意味著銅顆粒不會(huì)從溶液中沉淀出來(lái)，堵塞打印機(jī)。
所得凝膠可使用傳統(tǒng)的3D打印噴嘴進(jìn)行打印，并能使打印物體保持其形狀。而且，當(dāng)打印的3D物體在室溫下干燥時(shí)，會(huì)變得更加堅(jiān)固。
有趣的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，顆粒的排列方式會(huì)影響材料的干燥方式。例如，如果打印一個(gè)圓柱形物體，當(dāng)它干燥時(shí)，兩邊會(huì)比頂部和底部收縮得更多。如果物體在室溫下干燥，這個(gè)過(guò)程就比較慢，不會(huì)影響物體結(jié)構(gòu)變化。如果對(duì)其加熱，如放在80℃的加熱燈下快速干燥，可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形。
由于此變形是可預(yù)測(cè)的，這意味著可通過(guò)控制打印物體的圖案和干燥時(shí)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(dá)97.5%的金屬，因此具有很高的導(dǎo)電性。雖然它們的導(dǎo)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。
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