據5日《物質(zhì)》雜志報道，包括美國北卡羅萊納州立大學(xué)研究人員在內的一個(gè)團隊開(kāi)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(shù)為制造各種各樣的電子元件和設備打開(kāi)了大門(mén)。

用高導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?；旧舷嗷フ吃谝黄?#xff0c;在水溶液中形成了一個(gè)金屬凝膠“網(wǎng)絡(luò )”。

論文合著(zhù)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，因為這說(shuō)明銅顆粒在整個(gè)材料中的分布相當均勻。首先，這意味著(zhù)粒子網(wǎng)絡(luò )連接在一起形成了電子路徑；其次，這意味著(zhù)銅顆粒不會(huì )從溶液中沉淀出來(lái)，堵塞打印機。

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

有趣的是，研究人員發(fā)現，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(huì )導致結構變形。

由于此變形是可預測的，這意味著(zhù)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，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的銅線(xiàn)，但在室溫下3D打印銅線(xiàn)是不可能的。