供稿人:陈煜宇，李涤尘 发布日期：2018-05-15
利用3D打印技术快速制造柔性电子设备所面对的挑战之一是如何利用具有延展性的导体打印出复杂电路。共晶镓合金由于具有高导电性、自愈性以及可延展性而被广泛用作导电材料，其液态金属特性被视作解决3D打印柔性电路问题的关键。然而，液态镓合金的低粘性与高表面张力导致其易于聚结，需要在表面氧化薄膜的支撑下才能保持固定形状，很难实现复杂的立体结构。
针对液态镓合金材料存在的问题，Oregon State University的Uranbileg Daalkhaijav等人提出了一种流变改性方法，其核心是向液态镓合金内参杂具有导电性的纳米或微米尺度镍粒子填充物，并用采用超声手段对该混合物进行处理，最终获得适用于连续挤出成型3D打印工艺的膏状合金材料。
该方法可以有效改变液态镓合金的性质，所获得的膏状合金材料具有很好的3D打印成型性能，研究人员用其打印出了如图1所示的复杂立体结构，性能测试后得到的结果显示，在外力作用下，打印出来的结构具有很好的稳定性。此外，基于该膏状合金材料，研究人员还制得了如图2所示的柔性传感器，性能测试后得到的结果显示，膏状合金材料具有与纯液态镓金属相近的高导电性（3.9×106±9.5×105S∙m-1）、自愈性以及可延展性（应变大于350%）。该研究成果具有广阔的应用前景，有望被用于制造柔性传感器、软性电子设备以及软体机器人。
图1 膏状合金材料3D打印结构
图2 膏状合金材料3D打印柔性传感器