Несмотря на то, что существует несколько методов 3D-печати металлических объектов, все они связаны с применением тепла, что, помимо прочего, не способствует производству определенной термочувствительной электроники. Однако новый гель можно использовать для печати таких изделий при комнатной температуре.
Созданный группой ученых из Университета штата Северная Каролина материал представляет собой раствор, состоящий из микрочастиц меди, взвешенных в воде. Затем добавляют микрочастицы другого металла, известного как эвтектический сплав галлия и индия (EGaIn), а также соляную кислоту.
Последняя устанавливает pH воды на уровне 1,0, удаляя оксиды из EGaln и, таким образом, временно переводя его в жидкометаллическое состояние. Это приводит к тому, что частицы EGaln (теперь глобулы) прилипают к более твердым частицам меди, образуя сеть частиц меди, соединенных мостиками EGaln. Также добавляется метилцеллюлоза для увеличения объема смеси.
Полученный вязкий гель можно выдавливать из сопла обычного 3D-принтера при комнатной температуре, создавая изделие по одному слою за раз. Когда готовый объект остается сохнуть при той же температуре, вода и соляная кислота испаряются. Конечным результатом является твердый трехмерный объект с высокой электропроводностью, который на 97,5% состоит из металла (остальное составляет метилцеллюлоза).
Кроме того, в зависимости от того, как частицы выравниваются при выдавливании геля, объект будет изменять форму предсказуемым образом, если во время высыхания применяется тепло. Это явление можно использовать при производстве предметов, которые в конечном итоге должны иметь сложную форму, но которые легче печатать в виде плоского шаблона. В видео ниже вы можете увидеть, как гель использовался для 3D-печати паука, который поднимается на ноги, когда он высыхает при нагревании.
«3D-печать произвела революцию в производстве, но мы не известно о предыдущих технологиях, которые позволяли печатать металлические 3D-объекты при комнатной температуре за один шаг», — сказал Дики. «Это открывает двери для производства широкого спектра электронных компонентов и устройств».
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Matter.
3D- и 4D-печать металлов при комнатной температуре с использованием металлических гелей
