摘要：日前，普渡大学的一项新研究成果表明，喷墨打印技术能被用于液态金属合金软体机器人和弹性电子器件的大规模集成电路的制造中。

日前，一项新的研究成果表明，喷墨打印技术能被用于液态金属合金软体机器人和弹性电子器件的大规模集成电路的制造中。（来源：Alex Bottiglio/普渡大学）

弹性科技为软体机器人和可穿戴设备（人们可能会因医学目的与电脑交流而使用）提供了进步的可能性。然而，一位来自普渡大学的助理教授——Rebecca Kramer认为，在软体机械商业化之前，新的制造工艺必须被改进。

她说：“我们想制造能与软体机械兼容的弹性电子器件，例如可以钻进狭小地形的机器人，或者不受动作限制的可穿戴设备。而液态金属制成的导体可以伸展、变形且不会损坏。”最近有一项新的制造方法：通过控制喷墨打印来制造液态合金器件。

Kramer说：“这个方法现在允许我们去打印有弹性的和延展性的导体，包括弹性金属和织物。”

关于这一方法的研究论文将于4月18号在《先进材料》上发表。这篇论文主要介绍了这种叫做“机械聚合镓-铟纳米颗粒”的方法和关于这个项目的研究。这篇论文的作者是Edward L.White和Kramer的学生，博士后John William Boley。

研究人员通过超声波将液态金属分散到非金属溶剂中来制作可用于打印的墨水，这一方法可以将大块的液态金属分散成纳米颗粒。通过这种方法制出的墨水才适合喷墨打印。

Kramer说：“未处理的液态金属不能用于喷墨打印，因此我们将液态金属处理成足以通过喷嘴的纳米级别。于溶剂中（例如乙醇）超声处理液态金属，既可以将其分散至纳米级别，又可以将其充分分散于溶剂中，然后就可以在任意基质上进行喷墨打印了。打印后，乙醇会完全挥发，因此在基质上将只剩下液态金属。”

打印后，纳米颗粒会在较轻的压力下重组，使得材料具有导电能力。这一步是必须的，因为液态金属纳米颗粒的表面一开始会被氧化镓覆盖，阻碍了它的导电能力。

Kramer说：“这层氧化膜很脆，所以当对它施压时，氧化膜会碎裂，同时所有材料将会聚合成一层膜。我们也可以通过在表面（例如硅片锋利的边缘）施压或牵引来达到这一目的。”

这一方法让根据特定需求去选择强化的方面成为了可能，预示着一张空白的膜可以被赋予更多功能。

Kramer说：“我们根据需求，通过在材料上特定的区域施压，有选择地强化不同的功能。”今年美国国家科学基金会授予了Kramer “Early Career Development”奖项，并表示了对其改进液态金属墨水的支持。

该方法使这种膜的大规模生产成为了可能。

未来的研究将会探究墨水和被打印基质的表面将如何相互影响而最终产生导电性以及不同的性质。

Kramer说：“例如，纳米颗粒如何在亲水和疏水表面自适应？我们如何改进这种墨水，并开发其与表面的相互作用，从而实现颗粒的自组装？”

研究者们同时也将研究并模拟单个颗粒是如何在被施压时破裂的，这将为工业化超细迹线和新型传感器提供帮助。

新材料在线编译整理——翻译：木成   校正：摩天轮