據(jù)廣東PP改性塑料生產(chǎn)企業(yè)了解到從簡單的生活用品到色香味俱全的健康食物，乃至極度復(fù)雜的活體器官，3D打印技術(shù)實現(xiàn)了越來越多的“不可能”。3D打印技術(shù)被稱為將推動第三次工業(yè)革命的先進(jìn)技術(shù)，是快速成型技術(shù)的一種，能夠使計算機(jī)上擬打印的立體藍(lán)圖變成實物。

“畫”出來的電路板

將粉末、液體、片狀等細(xì)碎材料逐層堆積成一個物品，就好像一層層打印上去一樣，制成生活中的各式物件，乃至航天儀器零部件，就是3D打印。

3D打印技術(shù)中有很多創(chuàng)新，其中打印液態(tài)金屬噴墨打印機(jī)難得一見。“液態(tài)金屬是指在常溫常壓下像水一樣呈液態(tài)的金屬。根據(jù)我們現(xiàn)在的研究成果，液態(tài)金屬一個很重要的用途就是電子電路的增材制造，簡單來說就是打印電路板。”北京夢之墨科技有限公司研發(fā)負(fù)責(zé)人于洋介紹說，傳統(tǒng)的電路板是硬質(zhì)的，而且制作周期較長，但是液態(tài)金屬打印卻可以實現(xiàn)在基底表面上的增材制造。“需要什么樣的電路，直接“畫”上去、打印就行，傳統(tǒng)的7至8道工序，一下子被縮短至2至3 道，快速靈活。”

于洋打開一個小瓶，里面的銀色液體微微晃動，旁邊有一臺打印機(jī)，在電腦上調(diào)出電路圖，一會兒打印機(jī)便開始工作。打印噴頭在一張透明的薄膜上來回移動，銀色的電子線路慢慢出現(xiàn)。

根據(jù)于洋的介紹，這種技術(shù)還可以在皮膚和樹葉上打印，只要先在材料表面蓋一層膜，雕刻出電路圖，然后把液態(tài)金屬顆粒噴上去，簡單來說跟噴漆差不多。

中國是第一個研制出液態(tài)金屬噴墨打印機(jī)的國家，也是唯一實現(xiàn)成熟應(yīng)用的?，F(xiàn)在國際上還有些團(tuán)隊在研究，但在這個領(lǐng)域中國是最領(lǐng)先的。為了實現(xiàn)在任意材料表面進(jìn)行打印，研究團(tuán)隊嘗試了幾十種材料，以積累大量的技術(shù)參數(shù)。

于洋表示，要實現(xiàn)在任意表面打印，首先要有合適的“墨水”。金屬在常溫下一般都是固態(tài)的。但其實像鎵、鈉等元素的熔點非常低，據(jù)項目研發(fā)團(tuán)隊介紹，打印機(jī)用的金屬墨水主要就是鎵基，然后再根據(jù)不同的材料調(diào)整各種元素配比，并且要考慮在不同材料上的黏著性，必須進(jìn)行反復(fù)的實驗。

 越擦越臟的電腦帶來靈感

“夢之墨”創(chuàng)始人、中科院理化技術(shù)所研究員劉靜介紹說，對普通人來說，日常生活中，最常見到的液態(tài)金屬就是水銀。但是在他們的實驗室中，液態(tài)金屬卻呈現(xiàn)了更加多樣的姿態(tài)。“在電解液中，一塊鎵基液態(tài)合金，在‘吞食’鋁作為食物或燃料后，便獲得‘能量’，實現(xiàn)高速運轉(zhuǎn)，像生命一樣。”

劉靜表示，第一次看到這種情形的時候，他和同事們也都嚇了一跳。“感覺像寒武紀(jì)生命大爆發(fā)一樣。”

這項研究發(fā)表后，很快在國際上引起了轟動?？蓪嶋H上，對液態(tài)金屬，劉靜已經(jīng)潛心研究了幾十年，而液態(tài)金屬3D打印機(jī)能夠得以出現(xiàn)，更是源自一個偶然。有一次，他不小心把液態(tài)金屬灑落到了電腦屏幕上，雖然他馬上發(fā)現(xiàn)并擦拭，可是卻越擦越臟。正是這樣不愉快的經(jīng)歷，給他帶來了靈感：如果用液態(tài)金屬來制作電路會是什么樣?

2014年，借著國家鼓勵科技工作者創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的東風(fēng)，帶著“讓電子打印觸手可及”的夢想，劉靜創(chuàng)設(shè)了北京夢之墨科技有限公司，開始依托中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所、清華大學(xué)等強(qiáng)大的技術(shù)力量，專注研究世界首創(chuàng)的室溫液態(tài)金屬增材制造技術(shù)。

研究過程中，劉靜和他的團(tuán)隊也遇到過不少障礙。一開始，他們的想法是，將金屬流體直接寫在紙上。但在實際操作中卻發(fā)現(xiàn)，普通金屬流體在紙上，會像水銀液滴一樣滾來滾去。之后，他們對金屬材料加以改性，解決了常規(guī)領(lǐng)域使用到的界面黏附性問題，使得液態(tài)金屬打印機(jī)在常溫下即可直接印制各種薄膜乃至三維結(jié)構(gòu)。

 3D打印是顛覆性的創(chuàng)新

3D打印是顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)，可以將數(shù)十個、數(shù)百個甚至更多的零件組裝的產(chǎn)品一體化一次制造出來，大大簡化了制造工序，節(jié)約了制造和裝配成本。以3D 打印新工藝的視角對產(chǎn)品、裝備再設(shè)計，可以制造傳統(tǒng)技術(shù)無法實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，為設(shè)計創(chuàng)新提供了非常大的創(chuàng)新空間。目前，3D打印技術(shù)主要用于航空航天、汽車等高端裝備制造，以及醫(yī)療、文化創(chuàng)意等需要個性化和快速響應(yīng)的產(chǎn)業(yè)，還有教育領(lǐng)域。比如，在汽車零配件、輕工產(chǎn)品、家電等產(chǎn)品開發(fā)中，可降低產(chǎn)品開發(fā)周期與費用各一半以上。

一個材料代表一個時代。舊石器、新石器、青銅、鐵器，包括納米，和現(xiàn)在大熱的石墨，他們都很難變成液體，但是液態(tài)金屬很容易在液體和固體間變換，而且它還是導(dǎo)體、半導(dǎo)體，這種多能性在幾乎所有的材料里是很罕見的。

液態(tài)金屬的應(yīng)用有著廣泛的前景。除了打印電路板，在先進(jìn)芯片冷卻與能源技術(shù)利用領(lǐng)域，液態(tài)金屬具有優(yōu)異的換熱能力，在大功率電子芯片和高強(qiáng)度光電器件等的熱管理上已展示出不可替代的價值。在醫(yī)療健康技術(shù)領(lǐng)域，獨特的液態(tài)金屬材料直接促成了液態(tài)金屬生物材料學(xué)領(lǐng)域的形成。液態(tài)金屬在神經(jīng)連接與修復(fù)、受損骨骼快速替換、植入式醫(yī)療器件直接在體內(nèi)3D打印以及高分辨血管造影術(shù)、腫瘤血管阻塞治療等方面也大有發(fā)展空間。