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高導(dǎo)電金屬凝膠可實(shí)現(xiàn)室溫3D打印

作者: 張佳欣 2023-07-06 14:56 來源: 科技日報(bào) 次閱讀
 
高導(dǎo)電金屬凝膠可實(shí)現(xiàn)室溫3D打印

據(jù)5日《物質(zhì)》雜志報(bào)道,包括美國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)備打開了大門。

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用高導(dǎo)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(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,這種凝膠的稠度很重要,因?yàn)檫@說明銅顆粒在整個(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,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)測的,這意味著可通過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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