3D-печать произвела революцию в производстве, но все еще не существует технологии, которая позволяли вам печатать металлические 3D-объекты при комнатной температуре за один шаг. И, возможно, все дело не столько в технологии. Может быть стоит взглянуть чуть шире и выйти за рамки трех измерений? Звучит странно, но это сработало.
Исследователи разработали металлический гель с высокой электропроводностью, который можно использовать для печати трехмерных (3D) твердых объектов при комнатной температуре. Чтобы создать металлический гель, исследователи начали с раствора микронных частиц меди, взвешенных в воде. Затем исследователи добавляют небольшое количество сплава индия и галлия, который является жидким металлом при комнатной температуре. Полученную смесь затем перемешивают.
При перемешивании смеси частицы жидкого металла и меди практически прилипают друг к другу, образуя "сетку" металлического геля внутри водного раствора. Эта гелеобразная консистенция важна, потому что она означает, что у вас есть довольно равномерное распределение частиц меди по всему материалу. Это позволяет достичь двух вещей. Во-первых, это означает, что сеть частиц соединяются, образуя электрические пути. А во-вторых, это означает, что частицы меди не оседают в растворе и не засоряют принтер.
Полученный гель можно напечатать с помощью обычного сопла для 3D-печати, и он сохраняет свою форму. Когда ему дают высохнуть при комнатной температуре, полученный 3D-объект становится еще более твердым, сохраняя при этом свою форму. Однако, если пользователи решат нагреть напечатанный объект во время его сушки, могут произойти некоторые интересные вещи.
Исследователи обнаружили, что выравнивание частиц влияет на то, как материал высыхает. Например, если вы напечатаете цилиндрический объект, стороны будут сжиматься больше, чем верх и низ, когда он высыхает. Если что-то высыхает при комнатной температуре, процесс достаточно медленный, чтобы не создавать структурных изменений в объекте. Однако, если вы приложите тепло — например, поместите его под тепловую лампу при 80 градусах Цельсия — быстрое высыхание может вызвать деформацию конструкции. Поскольку эта деформация предсказуема, это означает, что вы можете заставить печатный объект изменить форму после того, как он будет напечатан, контролируя рисунок объекта и количество тепла, которому объект подвергается во время сушки.
В конечном счете, получается своего рода четырехмерная печать — традиционные три измерения плюс время. Поскольку печатные объекты на 97,5% состоят из металла, они обладают высокой проводимостью. Очевидно, что она не такая проводящая, как обычная медная проволока, но невозможно напечатать медную проволоку на 3D-принтере при комнатной температуре.
В данный момент авторы уникального метода печати ищут отраслевых партнеров для изучения потенциальных приложений.
