供稿人:雷奇,賀健康 發(fā)布日期：2018-04-09
低熔點(diǎn)金屬通常指的是熔點(diǎn)低于200℃的低熔點(diǎn)合金，其中室溫液態(tài)金屬的熔點(diǎn)更低，在室溫下即呈液態(tài)[1]。與傳統(tǒng)導(dǎo)電墨水相比，液態(tài)金屬墨水材料的配制則相對(duì)簡(jiǎn)單，在打印后無需進(jìn)行后處理即具備導(dǎo)電性，而且電導(dǎo)率相對(duì)較高，是一種較為理想的導(dǎo)電墨水。
自然界存在的室溫液態(tài)純金屬有汞、銫、鈁和鎵，熔點(diǎn)分別是-38.8℃、28.65℃、27℃和29.8℃，其中鎵基合金具有性質(zhì)穩(wěn)定、無毒無害、流動(dòng)性較好和易于擠出成型的優(yōu)點(diǎn)，是主要應(yīng)用于3D打印的液態(tài)金屬材料[2]。
Ladd等[2]使用鎵銦合金（EGaIn, 75% Ga，25% In），利用擠出式3D打印工藝，在無支撐的條件下打印出了復(fù)雜的三維微結(jié)構(gòu)，如圖1所示，圖中標(biāo)尺為500μm。Parekh等[3]利用低熔點(diǎn)金屬鎵銦合金作為犧牲材料，制備了三維微流道，如圖2a，b所示。Zhang等[4]提出一種可在任意表面制造電路的非接觸式打印方法——霧化噴墨式液態(tài)金屬打印，他們將氣霧狀的墨水鎵銦合金通過掩膜板噴印在基底上，得到所需的電路圖案，如圖2c，d所示。
圖1 基于鎵銦合金的3D打印微結(jié)構(gòu)
圖2 基于鎵銦合金打印的圖案與應(yīng)用 a 3D打印的金屬螺旋結(jié)構(gòu)，b 利用金屬螺旋結(jié)構(gòu)制作的微流道 c 鎵銦合金打印的LED電路，d 打印的導(dǎo)電圖案
液態(tài)金屬的3D打印技術(shù)具有很廣闊的發(fā)展前景，可應(yīng)用于植入式生物醫(yī)學(xué)電子器件、穿戴式的柔性電子器件等[1]，在制造業(yè)、電子信息、能源和醫(yī)療技術(shù)等領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生巨大的應(yīng)用需求，其發(fā)展方興未艾。