這一特點(diǎn)使得Bi35In48.6Sn16Zn0.4墨水在相變過程中較之普通金屬吸放熱量更小，從而更易于完成相變。圖4所反映的液滴沉積過程為：金屬液態(tài)墨滴下落到已打印物品表面時(shí)，墨滴熱量傳遞給打印物表面使其熔化并與墨滴熔融，在溫度較低的液相冷卻環(huán)境下熔融的金屬液體迅速凝固，下落的墨滴即成為已打印物品的一部分，這樣逐滴沉積形成最終的打印物品。相比于傳統(tǒng)的空氣冷卻方法，液相流體冷卻具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。以無(wú)水乙醇為例，其熱導(dǎo)率和比熱容分別是干燥空氣的9.27倍和2.41倍，在熔融金屬墨滴凝固時(shí)釋放的熱量可以被迅速導(dǎo)走，達(dá)到快速冷卻的目的。無(wú)水乙醇的密度是干燥空氣的655.02倍，根據(jù)阿基米德浮力原理，下落的墨滴在無(wú)水乙醇中所受浮力也是在干燥空氣中的655.02倍，因此無(wú)水乙醇對(duì)下落的液滴起到了緩沖作用。另外，在無(wú)水乙醇中完成打印，也避免或減少了熔融液滴的氧化。

    未來的液相3D打印機(jī)會(huì)是什么樣的呢？首先，打印墨水和冷卻流體的材料選擇至關(guān)重要，2種材料在密度、粘度、表面張力、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率等方面需要匹配，所有的低熔點(diǎn)金屬，包括鎵基、銦基、鉍基合金等均可選作打印墨水。在打印過程中，冷卻流體的溫度要控制在打印墨水的熔點(diǎn)以下，以保證金屬墨水能夠凝固。為了保證打印效率，可以采用注射泵陣列和注射噴頭陣列結(jié)合的辦法，如圖5所示。計(jì)算機(jī)控制所有注射泵的推進(jìn)速度，使注射噴頭只需對(duì)應(yīng)打印的位置進(jìn)行增材過程，以此實(shí)現(xiàn)三維沉積。

    四、低熔點(diǎn)金屬的復(fù)合打印技術(shù)

    隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，復(fù)合式3D打印（hybrid3Dprinting）功能器件將會(huì)是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。所謂復(fù)合式打印，可以是多種墨水的交互打印，也可以是多種打印方法的結(jié)合。例如采用Bi35In48.6Sn16Zn0.4（金屬）和705硅橡膠（非金屬）墨水的復(fù)合打印。705硅橡膠是一種耐水無(wú)腐蝕，透明絕緣的粘合劑，它可以在常溫下吸收空氣中的水汽固化，通常用作電氣封裝材料。金屬-非金屬打印過程為：首先在基底上用705硅橡膠打印第1層，待其固化后，在其上面用Bi35In48.6Sn16Zn0.4墨水打印第2層金屬結(jié)構(gòu)，隨后再用705硅橡膠打印第3層。充分固化后，將打印物品從基底上取下，得到一種類似三明治的結(jié)構(gòu)。增加金屬和非金屬打印的層數(shù)，可以制作更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。金屬-非金屬?gòu)?fù)合式打印充分利用了金屬機(jī)械強(qiáng)度好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性強(qiáng)的特點(diǎn)，以及非金屬良好的絕緣性能，從而使得打印的電路可以在一些惡劣的環(huán)境下使用。總的說來，采用復(fù)合式打印來制作結(jié)構(gòu)件或功能件具有廣闊的發(fā)展前景。

    五、可植入式生物醫(yī)學(xué)電子器件體內(nèi)3D打印成型技術(shù)

    可植入式生物醫(yī)學(xué)電子器件體內(nèi)3D打印成型技術(shù)是一種以微創(chuàng)方式直接在生物體內(nèi)目標(biāo)組織處注射成型的醫(yī)療電子器件制造方法，其成型過程如圖6（A）所示。

    首先，將生物相容的封裝材料（如明膠）注射到生物組織內(nèi)固化形成特定結(jié)構(gòu)，再用工具（如注射針頭）在固化的封裝區(qū)域內(nèi)刺入并拔出以形成電極區(qū)域，最后將導(dǎo)電金屬墨水，絕緣型墨水乃至配套的微/納尺度器件等順次注射后形成目標(biāo)電子裝置。通過控制微注射器的進(jìn)針方向，注射部位，注射量，針頭移位及速度這樣的3D打印步驟，可以在目標(biāo)組織處按預(yù)定形狀及功能構(gòu)建出終端器件。圖6（B）為一個(gè)在豬肉組織中注射成型的生物電極，其中液態(tài)金屬為Ga67In20.5Sn12.5合金（熔點(diǎn)約為11℃）。

    圖7展示了在生物組織內(nèi)注射成型RFID天線的過程（A）和所制備的3D液態(tài)金屬RFID天線（B）。采用這種生物體內(nèi)3D打印成型技術(shù)制作的柔性器件以其較高的順應(yīng)性、適形化，以及微創(chuàng)性與低成本特點(diǎn)顯示出良好的應(yīng)用前景，在植入式生物醫(yī)用電子技術(shù)領(lǐng)域具有重要意義。

    六、低熔點(diǎn)金屬3D打印技術(shù)前景分析

    總的說來，發(fā)展以低熔點(diǎn)金屬為墨水的3D打印技術(shù)，至關(guān)重要的一環(huán)是墨水材料的開發(fā)，如對(duì)材料特性包括熔點(diǎn)、粘度、表面張力、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率等，以及墨水與基底材料的相容性、潤(rùn)濕性等，系統(tǒng)性地進(jìn)行液態(tài)金屬材料基因組的研究[13]。在打印技術(shù)方面，未來的應(yīng)用將以復(fù)合打印為主，如基于液態(tài)金屬的可植入式生物醫(yī)學(xué)電子器件的體內(nèi)3D打印技術(shù)，將金屬的導(dǎo)電性和非金屬的絕緣封裝特性結(jié)合起來制作柔性器件。采用多種墨水，運(yùn)用多種打印技術(shù)制作電氣系統(tǒng)（如立體電路）、機(jī)電器件、功能器件等將會(huì)是今后一段時(shí)間的發(fā)展趨勢(shì)，在制造業(yè)、電子信息、能源和醫(yī)療技術(shù)等領(lǐng)域?qū)�產(chǎn)生巨大的應(yīng)用需求，其發(fā)展方興未艾。

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