Ученые из университета штата Северная Каролина смогли разработать металлический гель, который имеет ряд уникальных свойств. Гель имеет высокую электропроводимость, а также может менять форму при нагревании. Благодаря своему физическому состоянию данная разработка может использоваться при печати трехмерных твердых объектах. Что в свою очередь открывает новые возможности производства электронных устройств и их компонентов.
При создании металлического геля используются частицы меди размером с микрон. Исследователь смешивают частицы меди с водой, создавая таким образом раствор. После чего в полученный раствор добавляется немного индий-галлиевого сплава, сам сплав в обычных условиях имеет форму жидкого металла. Полученная смесь перемешивается, при этом очень важно чтобы частицы меди равномерно распределились во всем растворе. Во время смешивания частицы меди и металла слипаются, образуя при этом металлическую сетку внутри водно-гелевого раствора. Благодаря тому что внутри смеси образуется металлическая сетка, гель может проводить электрический ток.
Полученный гель может использоваться в 3D-печати, при этом не потребуется каких либо специальных насадок. Более того при высыхании напечатанный 3D-объект не теряет форму, а состояние его по мере высыхания становится все более твердым.
Полученный гель может быть напечатан с помощью обычной насадки для 3D-печати и сохраняет свою форму при печати. А после высыхания при комнатной температуре полученный 3D-объект становится еще более твердым, сохраняя свою форму.
Однако при если повысить температуру при сушке, например поместить напечатанный объект под тепловую лампу, то могут произойти интересные вещи.
Исследователи обнаружили, что выравнивание частиц влияет на то, как высыхает материал. Например, если вы печатаете цилиндрический объект, при высыхании боковые поверхности будут сжиматься сильнее, чем верхняя и нижняя. При комнатной температуре, процесс высыхания проходит достаточно медленно, зато не происходит никаких структурных изменений в объекте. Однако, если вы подвергнете объект нагреванию во время высыхания температурой 80 градусов Цельсия, то это может привести к деформации конструкции. Поскольку эта деформация предсказуема, это означает, что вы можете заставить печатаемый объект изменять форму после его печати, управляя рисунком печатаемого объекта и количеством тепла, которому объект подвергается во время сушки.
“В конечном счете, этот вид четырехмерной печати – традиционные три измерения плюс время – является еще одним инструментом, который можно использовать для создания структур желаемых размеров”, - говорит Дики. “Но что нас больше всего привлекает в этом материале, так это его проводимость.