美科學家開發(fā)室溫下3D打印液態(tài)金屬技術

美國北卡羅萊納州立大學的研究人員們開發(fā)了一種能夠在室溫下3D打印液態(tài)金屬的工藝，能打印無支撐的金屬微結(jié)構(gòu)。他們的科研成果發(fā)表在2013年7月的學術期刊《先進材料（Advanced Materials）》上。

他們使用的液態(tài)金屬是一種鎵和銦的二元共晶合金（低共溶合金），當這種合金以非常小的液滴狀態(tài)呈現(xiàn)時，它們由于和室溫下空氣中的氧反應形成一層“皮膚”狀氧化結(jié)構(gòu)，從而能夠使液滴保持他們的形狀，且保持合金性質(zhì)相對穩(wěn)定（如你將在文章最下方的視頻中所看到的這樣）。因而，它們能被用作在室溫下3D打印一些微結(jié)構(gòu)，比如電線和各類連接結(jié)構(gòu)等。


打印出來的金屬結(jié)構(gòu)柔軟而有韌性，適于用來制作微電子元器件。文章中展示了三種擠出方式：1. 將液滴堆砌成任意結(jié)構(gòu)：將金屬液滴一滴打印在另一滴上面，而這些液滴并不會融合到一起變成一個更大的液滴，而是能夠保持它們原有的形狀，形成任意設計的形狀。（而演示視頻后半部分，他們甚至還展示了在一段在一只蜘蛛的頭頂打印出兩支金屬角的過程）2. 在管道內(nèi)造型：將液態(tài)金屬注入到一個聚合物組成的模板中，這樣金屬液滴就會形成特定的形狀。接下來再將模板溶解，就留下保持著設計形狀的純的液態(tài)金屬。3. 擠出線狀結(jié)構(gòu)，可用作電線。

由這幾種方式制作的金屬結(jié)構(gòu)都具有良好的導電性，能夠成為微電子電路的一部分。

3D打印機                                       3D打印液態(tài)金屬線

這是3D打印領域的一項突破性技術，因為打印電子電路到目前為止都是比較困難的，尤其是在微型電子電路領域。這項技術理論上能夠和傳統(tǒng)的3D打印機一起，實現(xiàn)包埋電子回路的微電子元器件的生產(chǎn)。