Xavier Boyer
Les chercheurs ont mis au issue un gel métallique hautement conducteur d’électricité et pouvant être utilisé pour imprimer des objets solides tridimensionnels (3D) à température ambiante.
“L’impression 3D a révolutionné la fabrication, mais nous ne connaissons pas les systems précédentes qui permettaient d’imprimer des objets métalliques en 3D à température ambiante en une seule étape”, explique Michael Dickey, co-auteur correspondant d’un write-up sur le travail et le Camille & Henry Dreyfus Professeur de génie chimique et biomoléculaire à la North Carolina Condition University. “Cela ouvre la porte à la fabrication d’une substantial gamme de composants et d’appareils électroniques.”
Pour créer le gel métallique, les chercheurs partent d’une answer de particules de cuivre à l’échelle du micron en suspension dans l’eau. Les chercheurs ajoutent ensuite une petite quantité d’un alliage indium-gallium qui est un métal liquide à température ambiante. Le mélange résultant est ensuite agité ensemble.
Lorsque le mélange est agité, les particules de métal liquide et de cuivre se collent essentiellement les unes aux autres, formant un “réseau” de gel métallique dans la resolution aqueuse.
“Cette consistance semblable à un gel est importante, auto cela signifie que vous avez une distribution assez uniforme des particules de cuivre dans tout le matériau”, explique Dickey. “Cela fait deux choses. Premièrement, cela signifie que le réseau de particules se connecte pour former des voies électriques. Et deuxièmement, cela signifie que les particules de cuivre ne se déposent pas hors de la remedy et n’obstruent pas l’imprimante.”
Le gel résultant peut être imprimé à l’aide d’une buse d’impression 3D conventionnelle et preserve sa forme lors de l’impression. Et, lorsqu’il est laissé sécher à température ambiante, l’objet 3D résultant devient encore in addition solide tout en conservant sa forme.
Cependant, si les utilisateurs décident d’appliquer de la chaleur à l’objet imprimé pendant qu’il sèche, des choses intéressantes peuvent se produire.
Les chercheurs ont découvert que l’alignement des particules impact la façon dont le matériau sèche. Par exemple, si vous imprimez un objet cylindrique, les côtés se contracteront furthermore que le haut et le bas en séchant. Si quelque chose sèche à température ambiante, le processus est suffisamment lent pour ne pas créer de changement structurel dans l’objet. Cependant, si vous appliquez de la chaleur – par exemple, placez-le sous une lampe chauffante à 80 degrés Celsius – le séchage rapide peut provoquer une déformation structurelle. Étant donné que cette déformation est prévisible, cela signifie que vous pouvez faire en sorte qu’un objet imprimé transform de forme après son perception en contrôlant le motif de l’objet imprimé et la quantité de chaleur à laquelle l’objet est exposé pendant le séchage.
“En fin de compte, ce kind d’impression en quatre proportions – les trois dimensions traditionnelles, as well as le temps – est un outil de in addition qui peut être utilisé pour créer des buildings aux proportions souhaitées”, explique Dickey. “Mais ce que nous trouvons le as well as excitant dans ce matériau, c’est sa conductivité.
“Parce que les objets imprimés finissent par être composés à 97,5 % de métal, ils sont hautement conducteurs. Ce n’est évidemment pas aussi conducteur que le fil de cuivre conventionnel, mais il est difficult d’imprimer en 3D du fil de cuivre à température ambiante. Et ce que nous avons développé est loin in addition conducteur que tout ce qui peut être imprimé. Nous sommes très enthousiasmés par les apps ici.
“Nous sommes ouverts à travailler avec des partenaires de l’industrie pour explorer des purposes potentielles, et sommes toujours heureux de discuter avec des collaborateurs potentiels des orientations futures de la recherche”, a déclaré Dickey.
Le travail a été réalisé avec le soutien de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, sous le numéro de subvention 52203101 et du China Scholarship Council, sous le numéro de subvention 201906250075.
