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科技日報記者?張佳欣
據5日《物質》雜志報道，包括美國北卡羅萊納州立大學研究人員在內的一個團隊開發了一種金屬凝膠，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金屬；然后攪拌混合物，使液態金屬和銅顆粒基本上相互粘在一起，在水溶液中形成了一個金屬凝膠“網絡”。
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，研究人員發現，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，但在室溫下3D打印銅線是不可能的。
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