新的 3D 打印方法在凝胶中“生长”金属和陶瓷

一种新的 3D 打印方法已用于创建复杂的金属和陶瓷结构,这些结构可用于传感器、生物医学设备和其他需要坚固、轻质和复杂材料的设备。 “我们的工作不仅能够通过易于使用、低成本的 3D 打印工艺制造高质量的金属和陶瓷,还强调 [...]

来源:宇宙杂志
注入铜的水凝胶的横截面。图片来源:ALCHEMY EPFL (CC BY-SA)

一种新的 3D 打印方法已用于创建复杂的金属和陶瓷结构,这些结构可用于传感器、生物医学设备和其他需要坚固、轻质和复杂材料的设备。

瑞士洛桑联邦理工学院材料与制造化学实验室负责人 Daryl Yee 表示:“我们的工作不仅能够通过易于使用、低成本的 3D 打印工艺制造高质量金属和陶瓷,而且还凸显了增材制造的新范例,即在 3D 打印之后而不是之前进行材料选择。”

3D打印

该方法使用标准的“槽光聚合”3D 打印技术,通过激光或紫外线将光敏水凝胶树脂固化成所需的结构。

然后将空白水凝胶浸入 65°C 的金属盐溶液中 60 分钟,以使金属离子注入并渗透结构。然后通过沉淀剂将离子转化为含金属的纳米颗粒。

“然后多次重复输注-沉淀循环,以增加水凝胶复合材料中含金属纳米粒子的质量,”该研究的作者解释道。

经过 5 到 10 个这样的生长周期后,最后的加热步骤会烧掉剩余的水凝胶,并将含金属的纳米颗粒烧结在一起,形成原始 3D 打印水凝胶形状的金属或陶瓷物体。

在《先进材料》杂志上发表的一篇介绍该技术的论文中,研究人员用金属(铁、银和铜)和锶六方铁氧体 (SrFe12O19) 陶瓷创建了坚固而复杂的“螺旋晶格”结构。

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一个大型(1.3 x 1.0 厘米)铁陀螺仪。图片来源:ALCHEMY EPFL(CC BY-SA)

这些大的收缩限制了可扩展性,因为它们需要不切实际的大聚合物模板。

https://doi.org/10.1002/adma.202504951