供稿人:武向权，连芩 发布日期：2017-12-07
中科院理化所低温生物与医学实验室Yongze Yu等人开发了一种在水凝胶中悬浮3d打印液态金属的技术，利用水凝胶作为支撑，用挤出液态金属的方法打印立体液态金属结构（图1 a）。
由于液态金属具有高表面张力和低粘度，在无外加场力的作用下，液态金属通常会变成球形，液滴之间会相互融合，这种特性使得液态金属难以形成稳定的三维结构。为了解决这一问题，将自固化羧乙烯聚合物水凝胶引入到打印系统中，这种水凝胶在打印头的局部剪切力作用下会液化，此时将液态金属打印到液化位置，而后水凝胶迅速复原，将液态金属固定（图1 b）。
图1 （a）液态金属在自固化水凝胶中的悬浮3D打印示意图 （b）在打印过程中的液滴形成周期（流速Q，打印速度Vp，液滴直径d，打印液滴间距Lc）
十二生肖头像的打印，证明了悬浮3D打印的打印能力和打印效果，如图2所示。
图2 （a-l）中国十二生肖模型及对应打印结构（图中标尺代表10cm）
利用悬浮3D打印技术可以制造柔性三维电子器件，电子器件由打印的液态金属液滴连接，如图3所示，液态金属液滴可以保证电通路的连续性。
图3 悬浮3D打印在立体结构电子器件中的应用（a）心形结构顶视图，（b）心形结构左视图，（c）置入LED的心形结构顶视图，（d）置入LED的心形结构左视图，（e）立体结构电子器件工作图（图中标尺代表10cm）
液态金属的悬浮3D打印技术可以制造复杂的多尺度可变形结构，克服了液态金属由重力和强表面张力带来的不稳定性，这种技术有望应用于多尺度液滴制造、柔性电子器件、封装技术以及生物和医疗等领域。