液态金属悬浮打印成型的应用技术

将液态金属材料制备成型宏观三维结构是医用电极与功能性电子器件制备领域的重要发展方向之一。但是，由于其具有较低的黏度、较高的表面张力与密度，只能通过模具与冷冻固化等方法成型。为了说明悬浮打印成型可以将液态金属制备成具有复杂三维宏观结构的能力，我们以圆明园十二生肖兽首为模型对液态金属进行三维结构成型，成型结构如图8.9所示［6］。

图8.9　打印成型的十二生肖兽首模型［6］

a.鼠；b.牛；c.虎；d.兔；e.龙；f.蛇；g.马；h.羊；i.猴；j.鸡；k.狗；l.猪。（比例尺：20 cm）。

所有模型均是以梯形壳体结构为基座，以十二生肖兽首为主体。成型结构的总体高度为30 cm，成型液态金属微球的平均直径为300 μm。打印成型的液态金属兽首模型在成型过程中以及成型完成后很长时间内都可以保持非常稳定的状态，这体现了悬浮3D打印成型工艺在将液态金属成型宏观三维结构过程中的稳定性与加工的高自由度。(www.xing528.com)

目前，三维立体结构电路的制备仍然是一项挑战性的技术，将悬浮3D打印技术、液态金属材料与电路制备相结合将会给电子器件的个性化设计、功能化制备等领域带来巨大的进步。为了说明悬浮3D打印技术在立体电路制备方面的应用潜力，我们首先打印成型如图8.10a和8.10b所示的液态金属三维结构；随后将电子器件（如LED灯珠）嵌入三维结构之中，依靠挤出成型的液态金属微球实现电子器件的电路连接，进而构成三维立体电路（图8.10c和8.10d）。实验结果表明，液态金属微球具有良好的导电性能，在支撑凝胶中依然能够实现电子器件的有效连接（图8.10e）。

图8.10　悬浮在凝胶中的液态金属电子电路［6］

a.打印结构的正视图；b.打印结构的侧视图；c.三维结构电路正视图；d.三维结构电路侧视图；e.三维结构电路工作视图（比例尺：10 cm）。