瑞士洛桑聯邦理工學院研究人員開發出一種革命性制造技術,通過水凝膠模板反復注入金屬鹽溶液,在微觀層面"培育"出高密度金屬構件。這項發表于《先進材料》的研究突破了傳統光固化3D打印只能使用光敏聚合物的限制,制造出的金屬結構抗壓強度達到既往技術的20倍,收縮率從60-90%降至僅20%。
槽式光聚合3D打印技術雖能塑造復雜形態,但其材料局限性始終制約著工業應用。現有聚合物轉化技術又存在孔隙率高、收縮變形嚴重等缺陷。研究團隊獨辟蹊徑,先用水凝膠打印框架,再通過多次浸泡金屬鹽溶液,使金屬納米顆粒在凝膠網絡中生長。經過5-10次生長循環后,通過熱處理去除凝膠模板,最終獲得與原始設計完全吻合的致密金屬構件。
這種"先打印后選材"的新范式,使同個水凝膠模板可制造鐵、銀、銅等多種金屬陶瓷復合材料。團隊通過制造螺旋二十四面體等復雜數學結構,驗證了該技術制造強韌輕質三維架構的潛力。這種特性使其在傳感器、生物醫療器件、能源轉換存儲設備等領域具有廣闊前景。
目前研究人員正致力于通過機器人自動化縮短工藝流程,并繼續提升材料致密化程度,推動該技術走向工業化應用。項目負責人Daryl Yee表示:"這不僅實現了高質量金屬陶瓷的低成本3D打印,更開創了增材制造的新范式。"


