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让超强材料“长”出来 新技术实现先打印再选材

发布时间: 2025-10-13 19:00:52 来源: 科技日报

据最新一期《先进材料》杂志报道,瑞士洛桑联邦理工学院研究团队开发出一种全新3D打印技术,利用普通水凝胶“生长”出结构复杂、强度高、密度大的金属与陶瓷部件,突破了传统光固化立体打印仅能通过感光聚合物的限制。同时,研究还提出了一种新的增材制造理念,即在3D打印之后而非之前选择材料。G10速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

现有将聚合物转化为金属或陶瓷的技术,往往会导致材料多孔、强度不足,而且部件会出现严重收缩,导致变形。为克服这一瓶颈,研究团队提出了独特的解决方案,即先打印形状,再决定材料。G10速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

他们首先使用水凝胶打印出一个三维支架。随后,将这一“空白”结构浸入含金属盐的溶液中,使金属离子渗透并在化学反应下转化为分布均匀的金属纳米颗粒。这个过程可重复多次,最终获得金属含量极高的复合材料。G10速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

经过5—10轮这样的“生长循环”后,研究人员最后通过加热烧除剩余的水凝胶,留下的便是最终产物,这是一种保持原始形状、但密度与强度前所未有的金属或陶瓷结构。G10速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

在实验中,团队利用该技术成功打印出由铁、银和铜构成的复杂数学晶格结构——旋面体。这种结构兼具高比强度和复杂几何特征,是航空航天和能源器件中理想的设计形态。测试结果显示,新材料可承受的压力是传统方法制备材料的20倍,收缩率仅为20%,远低于以往的60%—90%。G10速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

团队指出,这项技术特别适用于制造兼顾轻量化与高强度,且结构复杂的三维器件,如传感器、生物医学设备、能源转换与储存装置等。此外,该技术还可用于制造具有高比表面积、散热性能优异的金属结构,用于能源技术领域。G10速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

【总编辑圈点】G10速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

传统的3D打印流程,通常遵循先设计、再选材,最后再打印成型的顺序。而最新的3D打印工艺却反其道而行之,先打印再选材,可谓是“逆向思维”的典型案例。后者的优势非常明显,那就是打破了材料对制造工艺的预先限制,大大地提升了制造的灵活性和自由度,从而有助于更好地制造出功能复杂的定制化产品。这种3D打印工艺实现了从“制造零件”到“生长功能”的跨越,有望为航空航天、生物医疗、机器人等领域带来新的变革。G10速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

据最新一期《先进材料》杂志报道,瑞士洛桑联邦理工学院研究团队开发出一种全新3D打印技术,利用普通水凝胶“生长”出结构复杂、强度高、密度大的金属与陶瓷部件,突破了传统光固化立体打印仅能通过感光聚合物的限制。同时,研究还提出了一种新的增材制造理念,即在3D打印之后而非之前选择材料。G10速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

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他们首先使用水凝胶打印出一个三维支架。随后,将这一“空白”结构浸入含金属盐的溶液中,使金属离子渗透并在化学反应下转化为分布均匀的金属纳米颗粒。这个过程可重复多次,最终获得金属含量极高的复合材料。G10速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

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在实验中,团队利用该技术成功打印出由铁、银和铜构成的复杂数学晶格结构——旋面体。这种结构兼具高比强度和复杂几何特征,是航空航天和能源器件中理想的设计形态。测试结果显示,新材料可承受的压力是传统方法制备材料的20倍,收缩率仅为20%,远低于以往的60%—90%。G10速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

团队指出,这项技术特别适用于制造兼顾轻量化与高强度,且结构复杂的三维器件,如传感器、生物医学设备、能源转换与储存装置等。此外,该技术还可用于制造具有高比表面积、散热性能优异的金属结构,用于能源技术领域。G10速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

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