高導電凝膠助製電子元件

美國北卡羅萊納州立大學研究人員等組成的專業團隊日前發佈消息稱，開發了一種特別的金屬凝膠，這種凝膠具有很高的導電性，可在室溫下列印三維(3D)固態物體。這項技術為製造各種各樣的電子元件和設備打開了大門。

為製造這種有別於一般的金屬凝膠，研究人員從懸浮在水中的微米級銅顆粒溶液開始進行操作，先在其中加入少量的銦鎵合金（即由鎵、銦和錫組成的共晶合金，該合金在〇下十九攝氏度時熔化），這種合金在室溫下是液態金屬；然後攪拌混合物，使液態金屬和銅顆粒基本上相互粘在一起，在水溶液中形成了一個金屬凝膠“網絡”。

北卡羅萊納州立大學化學與生物分子工程教授邁克爾 · 迪基解釋說，這種凝膠的稠度很重要，因為這說明銅顆粒在整個材料中的分佈相當均勻。首先，這意味着粒子網絡連接在一起形成了電子路徑；其次，這意味着銅顆粒不會從溶液中沉澱出來，堵塞打印機。所得凝膠可使用傳統的3D打印噴嘴進行打印，並能使打印物體保持其形狀。而且，當打印的3D物體在室溫下乾燥時，會變得更加堅固。

有趣的是，研究人員發現，顆粒的排列方式會影響材料的乾燥方式。例如，如果打印一個圓柱形物體，當它乾燥時，兩邊會比頂部和底部收縮得更多。如果物體在室溫下乾燥，這個過程就比較慢，不會影響物體結構變化。如果對其加熱，如放在八十攝氏度的加熱燈下快速乾燥，可能會導致結構變形。由於此變形是可預測的，這意味着可通過控制打印物體的圖案和乾燥時所施加的熱量，使打印物體改變形狀。

研究還發現，由於打印版物體最終含有高達百分之九十七點五的金屬，因此具有很高的導電性。雖然它們的導電性不如傳統的銅線，但在室溫下3D打印銅線是不可能的。團隊開發的產品比其他任何可印刷的產品都具有更高的導電性。研究人員指出，隨着3D列印技術的發展，研究工作會進入到一個新的階段。目前，這種高導電金屬凝膠將為製造業帶來重要的突破。以往在室溫下打印金屬物體是不可想像的，而這種高導電性能的金屬凝膠的問世將填補了這一空白，不僅可以製造各種電子元件和設備，還創造具有需要形狀和尺寸的結構提供了新的工具。此外，團隊還通過控制乾燥過程中的加熱可以改變打印物體的形狀，這將進一步拓展該技術的潛在應用。

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