Существующие методы 3D-печати металлических объектов требуют высоких температур. Это исключает изготовление чувствительных к теплу деталей, в том в числе электроники. Ученые из Университета Северной Каролины создали состав, позволяющий печатать изделия из металла при комнатной температуре.
Основой нового материала служит взвесь микрочастиц меди в воде. В неё добавляют микрочастицы вещества, известного как эвтектический сплав галлия с индием (EGaIn), и соляную кислоту. Последняя изменяет pH воды до 1,0, удаляя оксиды из EGaln и тем самым временно переводя состав в жидкометаллическое состояние. Глобулы EGaln прилипают к более твердым частицам меди, связывая их между собой. Для увеличения объема в смесь добавляют метилцеллюлозу.
Полученный вязкий гель можно выдавливать из сопла обычного 3D-принтера при комнатной температуре, создавая изделие по одному слою за раз. Когда готовый объект высыхает при той же температуре, вода и соляная кислота испаряются. В результате получается жесткий трехмерный объект с высокой электропроводностью, который на 97,5% состоит из металла (остальное – метилцеллюлоза).
Управляя выдавливанием геля и применяя тепло для быстрого высыхания, объекту можно придать предсказуемую форму: из плоской заготовки можно получить более сложную деталь. В видео ниже гель использовался для 3D-печати паука, который поднимается на ноги, высыхая при нагревании.
«3D-печать произвела революцию в производстве, но не существовало технологии, позволявшей печатать металлические 3D-объекты при комнатной температуре за один шаг. Это открывает двери для производства широкого спектра электронных компонентов и устройств. Мы открыты для сотрудничества с отраслевыми партнерами для изучения потенциального применения [технологии] и всегда рады обсуждению сотрудничества и направления будущих исследований», — профессор Майкл Дики, соавтор статьи.
Статья об исследовании опубликована в журнале Matter.
Источники: North Carolina State University, New Atlas