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世界焦點!高導電金屬凝膠可實現(xiàn)室溫3D打印

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日期:2023-07-06 05:44:45    來源:科技日報    


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科技日報記者?張佳欣

據(jù)5日《物質(zhì)》雜志報道,包括美國北卡羅萊納州立大學研究人員在內(nèi)的一個團隊開發(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。這項技術為制造各種各樣的電子元件和設備打開了大門。

用高導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/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始進行操作,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?;旧舷嗷フ吃谝黄穑谒芤褐行纬闪艘粋€金屬凝膠“網(wǎng)絡”。

論文合著者、北卡羅萊納州立大學化學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,因為這說明銅顆粒在整個材料中的分布相當均勻。首先,這意味著粒子網(wǎng)絡連接在一起形成了電子路徑;其次,這意味著銅顆粒不會從溶液中沉淀出來,堵塞打印機。

所得凝膠可使用傳統(tǒng)的3D打印噴嘴進行打印,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,會變得更加堅固。

有趣的是,研究人員發(fā)現(xiàn),顆粒的排列方式會影響材料的干燥方式。例如,如果打印一個圓柱形物體,當它干燥時,兩邊會比頂部和底部收縮得更多。如果物體在室溫下干燥,這個過程就比較慢,不會影響物體結構變化。如果對其加熱,如放在80℃的加熱燈下快速干燥,可能會導致結構變形。

由于此變形是可預測的,這意味著可通過控制打印物體的圖案和干燥時所施加的熱量,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(tǒng)的銅線,但在室溫下3D打印銅線是不可能的。

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