近日，廈門大學材料學院白華教授與胡曉蘭副教授在液態金屬3D打印研究方向取得重要進展，利用液態金屬與Carbopol凝膠復合，制備了一種新型液態金屬高內相乳液凝膠。該材料具有出色的彈性行為和剪切變稀的流變特性，可以作為直接墨水書寫3D打印的油墨。同時，研究團隊利用液態金屬在電解質凝膠連續相中的電毛細行為，首次實現通過施加電場來激活油墨導電，并最終實現了液態金屬在多種復雜場景中的3D打印。相關成果在線發表于《自然·通訊》。
“由于液態金屬的低黏度和高表面張力使其不適用于擠出型3D打印，因此需要對其流變特性進行調控?！痹搱F隊介紹，目前的解決辦法是將液態金屬分散進聚合物基體內，形成復合導電油墨，盡管這些墨水具備剪切變稀的特性，能夠順利從打印針頭擠出，但僅能實現在平面基底上的圖案打印，打印線條極易蠕變，無法進行高度上堆疊。
針對上述問題，該團隊利用Carbopol分子與液態金屬氧化層的相互作用，使液態金屬液滴表面形成吸附凝膠層，這液態金屬能夠穩定分散在凝膠中，形成高內相乳液凝膠結構。該材料具有出色的彈性行為和剪切變稀的流變特性。團隊提出了凝膠層在微粒受剪切時產生潤滑作用的概念，這種作用保證了高內相乳液凝膠內部緊密堆積的結構在受到剪切力時不會破壞。該材料成功實現了液態金屬在高度維度上的堆疊成型。
此外，團隊進一步探究了對該液態金屬高內相乳液凝膠墨水的導電激活，實現了通過施加電場來激活油墨導電。這種全新的液態金屬墨水導電方式，擴大了液態金屬高內相乳液凝膠墨水在剛性表面和各種環境條件下的應用。
最后，團隊實現了液態金屬導電線路在柔性基底的3D打印，并首次實現了在非平面結構（0°～90°）上3D打印液態金屬導線，這將擴大液態金屬在復雜結構器件上的應用。
