技术突破 - 瑞士洛桑联邦理工学院研究团队开发出一种全新3D打印技术 利用普通水凝胶"生长"出结构复杂、强度高、密度大的金属与陶瓷部件 突破了传统光固化立体打印仅能通过感光聚合物的限制 [1] - 该技术提出了一种新的增材制造理念 即在3D打印之后而非之前选择材料 其核心是先打印形状 再决定材料 [1] 工艺原理 - 技术首先使用水凝胶打印出一个三维支架 随后将这一"空白"结构浸入含金属盐的溶液中 使金属离子渗透并在化学反应下转化为分布均匀的金属纳米颗粒 此过程可重复多次 [1] - 经过5至10轮这样的"生长循环"后 通过加热烧除剩余的水凝胶 留下的最终产物是一种保持原始形状、但密度与强度前所未有的金属或陶瓷结构 [1] 性能优势 - 现有将聚合物转化为金属或陶瓷的技术往往会导致材料多孔、强度不足 而且部件会出现严重收缩导致变形 [1] - 利用该技术打印出的新材料可承受的压力是传统方法制备材料的20倍 [2] - 该技术制备材料的收缩率仅为20% 远低于以往的60%至90% [2] 应用与结构 - 在实验中 团队利用该技术成功打印出由铁、银和铜构成的复杂数学晶格结构——旋面体 [2] - 旋面体结构兼具高比强度和复杂几何特征 是航空航天和能源器件中理想的设计形态 [2] - 该技术特别适用于制造兼顾轻量化与高强度且结构复杂的三维器件 如传感器、生物医学设备、能源转换与储存装置等 [2] - 该技术还可用于制造具有高比表面积、散热性能优异的金属结构 用于能源技术领域 [2]