Совместная группа исследователей из США и КНР разработала металлический гель с высокой электропроводностью, который можно использовать для печати при комнатной температуре трёхмерных твердых объектов, способных изменять форму по мере высыхания геля.
Ученые из Университета штата Северная Каролина в США, в сотрудничестве с приглашенными научными специалистами из КНР, которые работают в Северо-Западном политехническом университете в Сиане, Сианьском университете науки и технологий, Тяньцзиньском университете и Тайюаньском технологическом университете, разработали проводящий металлический гель для печати твердых объектов при комнатной температуре. Разработка выполнена при поддержке Национального фонда естественных наук Китая
Новый гель, сочетающий частицы меди и сплав индия и галлия, высыхая, переходит в твердое состояние и способна реализовать контролируемые изменения формы при воздействии тепла. Этот процесс нередко называют «четырехмерной печатью». Напечатанные с его помощью объекты обладают высокой электропроводностью, что открывает путь для создания различных высокотехнологичных электронных компонентов и устройств.
«3D-печать произвела революцию в производстве, но в предыдущих технологиях не имелось возможностей, которые позволяли бы печатать металлические 3D-объекты при комнатной температуре за один шаг», – отметили американские соавторы статьи об итогах нового исследования Майкл Дики и Генри Дрейфус из Университета штата Северная Каролина.
Чтобы создать металлический гель, исследователи начали с раствора микронных частиц меди, взвешенных в воде. Затем к нему было добавлено небольшое количество сплава индия и галлия, который при комнатной температуре является жидким металлом. При последующем перемешивании полученной смеси частицы жидкого металла и меди практически прилипают друг к другу, образуя своеобразную «сетку» металлического геля внутри водного раствора.
Полученный гель можно напечатать с применением обычного сопла для 3D-печати, и он сохраняет заданную печатную форму. Но когда ему дают высохнуть при комнатной температуре, полученный 3D-объект становится намного более твердым, также сохраняя свою форму. Однако, если пользователи решат нагреть напечатанный объект во время его сушки, могут произойти некоторые интересные вещи.
Таким образом, убыстренное высыхание может вызвать деформацию конструкции. Поскольку эта деформация предсказуема, это означает, что можно заставить печатный объект изменить форму после того, как он будет напечатан, контролируя рисунок печатного объекта и количество тепла, которому объект подвергается во время сушки.
«В конечном счете, такого рода четырехмерная печать – традиционные три измерения плюс время – это еще один инструмент, который можно использовать для создания структур с желаемыми размерами и свойствами», – отметил Дики.
По его мнению, в новом материале в качестве главного достоинства следует считать его высокую проводимость, поскольку напечатанные объекты на 97,5% состоят из металла. Разумеется, полученный материал не настолько же хорошо проводящий, как обычная медная проволока, но ведь и невозможно напечатать медную проволоку на 3D-принтере при комнатной температуре.
По сообщению пресс-службы Университета штата Северная Каролина, США