利用3D打印技術(shù)快速制造柔性電子設(shè)備所面對的挑戰(zhàn)之一是如何利用具有延展性的導體打印出復雜電路。共晶鎵合金由于具有高導電性、自愈性以及可延展性而被廣泛用作導電材料，其液態(tài)金屬特性被視作解決3D打印柔性電路問題的關(guān)鍵。然而，液態(tài)鎵合金的低粘性與高表面張力導致其易于聚結(jié)，需要在表面氧化薄膜的支撐下才能保持固定形狀，很難實現(xiàn)復雜的立體結(jié)構(gòu)。

       針對液態(tài)鎵合金材料存在的問題，Oregon State University的Uranbileg Daalkhaijav等人提出了一種流變改性方法，其核心是向液態(tài)鎵合金內(nèi)參雜具有導電性的納米或微米尺度鎳粒子填充物，并用采用超聲手段對該混合物進行處理，最終獲得適用于連續(xù)擠出成型3D打印工藝的膏狀合金材料。

         該方法可以有效改變液態(tài)鎵合金的性質(zhì)，所獲得的膏狀合金材料具有很好的3D打印成型性能，研究人員用其打印出了如圖1所示的復雜立體結(jié)構(gòu)，性能測試后得到的結(jié)果顯示，在外力作用下，打印出來的結(jié)構(gòu)具有很好的穩(wěn)定性。此外，基于該膏狀合金材料，研究人員還制得了如圖2所示的柔性傳感器，性能測試后得到的結(jié)果顯示，膏狀合金材料具有與純液態(tài)鎵金屬相近的高導電性（3.9×106±9.5×105S∙m-1）、自愈性以及可延展性（應變大于350%）。該研究成果具有廣闊的應用前景，有望被用于制造柔性傳感器、軟性電子設(shè)備以及軟體機器人。

圖1 膏狀合金材料3D打印結(jié)構(gòu)

圖2 膏狀合金材料3D打印柔性傳感器

參考文獻

Daalkhaijav U, Yirmibesoglu O D, Walker S, et al. Rheological Modification of Liquid Metal for Additive Manufacturing of Stretchable Electronics[J]. Advanced Materials Technologies, 2018.

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