北卡罗来纳州立大学的研究人员开发出一种具有高导电性的金属凝胶，可以在室温下用于3D打印固体物体。这项研究成果的论文名为《用于导电3D和4D打印的金属凝胶》，已在《Matter》杂志上发表。

为了制造金属凝胶，研究人员从悬浮在水中的微米级铜颗粒溶液开始进行操作。然后，研究人员添加了少量在室温下呈液态金属的铟镓合金。然后将所得混合物一起搅拌。当混合物被搅拌时，液态金属和铜颗粒基本上相互粘附——在水溶液中形成金属凝胶“网络”。

论文合著者、北卡罗莱纳州立大学化学与生物分子工程教授迈克尔·迪基解释说，这种凝胶的稠度很重要，因为这说明铜颗粒在整个材料中的分布相当均匀。首先，这意味着粒子网络连接在一起形成了电子路径；其次，这意味着铜颗粒不会从溶液中沉淀出来，堵塞打印机。

所得凝胶可以使用传统的3D打印喷嘴进行打印，并且在打印时保持其形状。而且，当在室温下干燥时，生成的3D物体会变得更加坚固，同时保持其形状。

然而，根据北卡罗来纳州立大学的研究，如果用户决定在打印的物体干燥时对其进行加热，一些有趣的事情可能会发生。研究人员发现颗粒的排列会影响材料的干燥方式。

例如，如果打印圆柱形物体，干燥时侧面的收缩会比顶部和底部的收缩更大。如果物体在室温下干燥，则该过程足够慢，不会造成物体的结构变化。然而，如果加热——例如将其放在80摄氏度的热灯下——快速干燥会导致结构变形。由于这种变形是可预测的，这意味着可以通过控制打印对象的图案以及干燥时对象所暴露的热量，使打印对象在打印后改变形状。

研究人员继续表示：“最终，这种四维打印——传统的三维加上时间——是另一种可用于创建具有所需尺寸的结构的工具。但我们发现这种材料最令人兴奋的是它的导电性。由于打印的物体最终97.5%是金属，因此它们具有高导电性。它显然不如传统铜线导电，但在室温下3D打印铜线是不可能的。我们开发的产品比其他任何可印刷的产品都具有更高的导电性。”

这项研究的成果为制造业带来了重要的突破。以往在室温下打印金属物体是不可想象的，而这种高导电性的金属凝胶的问世填补了这一空白。不仅可以用于制造各种电子元件和设备，还为创造具有所需形状和尺寸的结构提供了新的工具。此外，研究人员还发现通过控制干燥过程中的加热可以改变打印物体的形状，这进一步拓展了该技术的潜在应用。

北卡罗来纳州立大学的研究人员开发出一种具有高导电性的金属凝胶，可以在室温下用于3D打印固体物体。这项研究成果的论文名为《用于导电3D和4D打印的金属凝胶》，已在《Matter》杂志上发表。

为了制造金属凝胶，研究人员从悬浮在水中的微米级铜颗粒溶液开始进行操作。然后，研究人员添加了少量在室温下呈液态金属的铟镓合金。然后将所得混合物一起搅拌。当混合物被搅拌时，液态金属和铜颗粒基本上相互粘附——在水溶液中形成金属凝胶“网络”。

论文合著者、北卡罗莱纳州立大学化学与生物分子工程教授迈克尔·迪基解释说，这种凝胶的稠度很重要，因为这说明铜颗粒在整个材料中的分布相当均匀。首先，这意味着粒子网络连接在一起形成了电子路径；其次，这意味着铜颗粒不会从溶液中沉淀出来，堵塞打印机。

所得凝胶可以使用传统的3D打印喷嘴进行打印，并且在打印时保持其形状。而且，当在室温下干燥时，生成的3D物体会变得更加坚固，同时保持其形状。

然而，根据北卡罗来纳州立大学的研究，如果用户决定在打印的物体干燥时对其进行加热，一些有趣的事情可能会发生。研究人员发现颗粒的排列会影响材料的干燥方式。

例如，如果打印圆柱形物体，干燥时侧面的收缩会比顶部和底部的收缩更大。如果物体在室温下干燥，则该过程足够慢，不会造成物体的结构变化。然而，如果加热——例如将其放在80摄氏度的热灯下——快速干燥会导致结构变形。由于这种变形是可预测的，这意味着可以通过控制打印对象的图案以及干燥时对象所暴露的热量，使打印对象在打印后改变形状。

研究人员继续表示：“最终，这种四维打印——传统的三维加上时间——是另一种可用于创建具有所需尺寸的结构的工具。但我们发现这种材料最令人兴奋的是它的导电性。由于打印的物体最终97.5%是金属，因此它们具有高导电性。它显然不如传统铜线导电，但在室温下3D打印铜线是不可能的。我们开发的产品比其他任何可印刷的产品都具有更高的导电性。”

这项研究的成果为制造业带来了重要的突破。以往在室温下打印金属物体是不可想象的，而这种高导电性的金属凝胶的问世填补了这一空白。不仅可以用于制造各种电子元件和设备，还为创造具有所需形状和尺寸的结构提供了新的工具。此外，研究人员还发现通过控制干燥过程中的加热可以改变打印物体的形状，这进一步拓展了该技术的潜在应用。