Существует несколько способов 3D-печати металлических объектов, но все они предполагают нагрев до высокой температуры. Это мешает создавать чувствительные к теплу предметы, вроде электроники. Но новый гель решает эту проблему, так как позволяет печатать металлом при комнатной температуре.
Как это работает?
Гель создан группой ученых из Университета штата Северная Каролина. В основе материала лежит раствор, состоящий из микрочастиц меди, суспендированных (взвешенных) в воде. Затем туда добавляют микрочастицы другого металла, известного как эвтектический сплав галлия индия (EGaIn), а также соляную кислоту.
Из-за кислоты рН воды становится равным 1,0. Из металла EGaIn удаляются оксиды, что временно переводит сплав в в жидкометаллическое состояние. Это заставляет жидкие частицы EGaln цепляться за более твердые частицы меди, образуя сеть частиц меди, соединенных мостами EGaln. Также в состав добавляют метилцеллюлозу для густоты смеси.
Полученный вязкий гель можно выдавливать из сопла обычного 3D-принтера при комнатной температуре, формируя изделие слой за слоем. Когда готовый объект оставляют сушиться - при той же комнатной температуре - вода и соляная кислота испаряются. В результате остается жесткий электропроводный трехмерный объект, который на 97,5% состоит из металла. Остальные 2,5% - метилцеллюлоза
Кроме того, если сушить объект при повышенной температуре, его форма может меняться в зависимости от того, каким образом частицы выравниваются по мере экструзии геля. Это свойство можно использовать при печати изделий, которые должны иметь сложную форму, но которые легче печатать в виде развертки.
В видео ниже можно увидеть, как гель использовался для 3D-печати металлического паука, который поднимается на ногах, когда высыхает при нагревании:
«3D-печать произвела революцию в производстве, но до сих пор не было технологий, которые бы позволяли печатать 3D-металлические объекты при комнатной температуре за один шаг. Это открывает новые возможности для производства широкого спектра электронных компонентов и устройств», - говорят ученые.
Исследование опубликована в журнале Matter.
