洛桑联邦理工学院（EPFL）开发出用于致密金属和陶瓷物体的新型3D打印方法

洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员开发了一种3D打印技术，可以制造出密度和强度更高的金属和陶瓷物体。该方法涉及在水基水凝胶内生长金属和陶瓷，解决了现有聚合物到金属转化工艺中常见的问题。该团队的研究成果发表在《先进材料》杂志上。

铜注入水凝胶的横截面。（图片来源：EPFL）

传统的槽式光聚合工艺通常与感光聚合物配合使用，这限制了其应用范围。现有的将印刷聚合物转化为金属和陶瓷的方法会产生多孔材料，并且由于过度收缩而容易翘曲。“这些材料往往具有多孔性，这大大降低了它们的强度，而且零件会因过度收缩而变形，”材料化学与制造实验室负责人Daryl Yee解释道。

这种新方法首先用水凝胶构建一个三维支架，然后将其与金属盐一起注入，金属盐会转化为含金属的纳米颗粒。经过5-10个生长周期后，通过加热步骤去除水凝胶，留下金属或陶瓷物体。这一过程允许单个水凝胶在制造后转化为不同的材料。

测试表明，这些材料能够承受比以往方法高出20倍的压力，且收缩率仅为20%，而传统技术的收缩率高达60%至90%。该团队通过利用铁、银和铜制造出名为“陀螺”的复杂晶格形状来演示该方法。其潜在应用包括传感器、生物医学设备和能量转换系统。

研究人员正在努力提高加工速度和材料密度，以实现工业应用。“我们正在努力通过使用机器人自动化这些步骤来缩短总加工时间，”Yee说道。目前，重复的灌注步骤使得该工艺比其他金属转化的3D打印方法更加耗时。

来源：actu.epfl.ch