Вязкость металла научились менять во время печати

Исследователи научились модифицировать вязкость жидкого при комнатной температуре сплава для того, чтобы использовать его в качестве сырья для 3D-печати. В сплав добавили частицы никеля, которые придали ему пастообразную консистенцию, удобную для печати, сообщается в журнале Advanced Materials Technologies.

Некоторые инженеры используют в своих разработках жидкие при комнатной температуре сплавы. За счет этого они могут создавать хорошо проводящие ток элементы, которые при этом можно сгибать или даже растягивать, если они находятся в соответствующей оболочке, например, в эластомере. Но из-за низкой вязкости и большого поверхностного натяжения жидкие металлы сложно совмещать с технологиями 3D-печати, особенно для создания не плоских, а объемных конструкций.

Исследователи под руководством Йигита Менгюча (Yigit Mengüç) из Университета штата Орегон решили модифицировать не конструкцию 3D-принтера, а свойства самого сплава. В своей работе они использовали галинстан, состоящий из галлия, индия и олова, температура плавления которого ниже комнатной температуры. Для того, чтобы сделать сплав более вязким они добавили в него хлопьевидные частицы никеля диаметром от 800 нанометров до семи микрометров.

В сосуд с частицами сверху заливался сплав, после чего в него погружали ультразвуковой излучатель. Помимо равномерного распределения частиц в объеме он также заставлял сплав более равномерно, а не только на поверхности, окисляться и тем самым также увеличивать вязкость материала.

В результате исследователи получили металлическую пасту, пригодную для 3D-печати. За счет того, что паста получилась вязкой, авторы смогли использовать распространенный метод послойного наплавления. Исследователи показали несколько напечатанных конструкций, в том числе и с элементами, которые находятся друг над другом, но не соприкасаются между собой.

Инженеры также показали, что этот сплав можно использовать как средний слой между двумя эластичными полимерами и создавать таким образом растягивающиеся электронные схемы, которые продолжают проводить ток даже при сильном растяжении.