用高导电性金属凝胶打印的3D金属蜘蛛。（图片来源：北卡罗莱纳州立大学/迈克尔·迪基）

 

　　为制造这种金属凝胶，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，先在其中加入少量的铟镓合金，这种合金在室温下是液态金属；然后搅拌混合物，使液态金属和铜颗粒基本上相互粘在一起，在水溶液中形成了一个金属凝胶“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。

 

　　所得凝胶可使用传统的3D打印喷嘴进行打印，并能使打印物体保持其形状。而且，当打印的3D物体在室温下干燥时，会变得更加坚固。

 

　　有趣的是，研究人员发现，颗粒的排列方式会影响材料的干燥方式。例如，如果打印一个圆柱形物体，当它干燥时，两边会比顶部和底部收缩得更多。如果物体在室温下干燥，这个过程就比较慢，不会影响物体结构变化。如果对其加热，如放在80℃的加热灯下快速干燥，可能会导致结构变形。

 

　　由于此变形是可预测的，这意味着可通过控制打印物体的图案和干燥时所施加的热量，使打印物体改变形状。

 

　　研究还发现，由于打印物体最终含有高达97.5%的金属，因此具有很高的导电性。虽然它们的导电性不如传统的铜线，但在室温下3D打印铜线是不可能的。