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借助微纳级3D打印技术 ，液态金属实现自我修复

宣布时间：

2023-01-11 12:37

1991年上映的科幻影戏《终结者2》描绘了一个能够随意变形 ，可自我修复的液态金属机械人T-1000 ，展现了液态金属应用的无限可能。影戏中液态金属机械人是邪恶的化身 ，在实际应用中 ，液态金属却大有裨益 ，特别是在小标准一些精密的应用上 ，如神经纤维修复和微型机械人。然而直接袒露的液态金属不易操作 ，且容易腐化其他金属 ，应用不当会带来不良结果 ，有鉴于此 ，香港都会大学“纳米制造实验室”的科研团队正在实验在微观标准上“驾驭”液态金属 ，使得其为未来精密应用 ，特别是金属力学超质料带来更多新的可能。

目前的金属微点阵力学超质料具有超轻、高比强度等特性 ，在无人机机翼、小微型电子器械等器件上具有很好的应用前景。可是 ，目前这类力学超质料的韧性较差 ，且在服役历程中容易脆断失效。为了提高韧性 ，香港都会大学机械工程学系陆洋教授领导的研究团队开发了液态金属-聚合物微点阵力学超质料。该质料不但有良好的韧性 ，并且充分利用低温度规模下液态金属的特性 ，实现了类似科幻影戏中庞大形态液态金属的自我修复功效。该项研究结果宣布在国际知名期刊《Small》。

该团队基于摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S140打印出中空的聚合物外框 ，壁厚100-300 μm。接纳真空液体填充技术在聚合物薄壳中注入液态金属镓（Ga） ，首次制备了液态金属-聚合物核壳结构的微点阵力学超质料。该质料具有以下特点：

良好的断裂韧性、良好的断裂韧性。相比于实心或空心高分子点阵结构 ，液态金属-高分子点阵力学超质料制止了受压历程中的脆断失效现象。这是由于Ga的保存 ，阻碍了裂纹在高分子外壳中的扩展 ，使得该结构在裂纹泛起后依然可以蒙受载荷。

优异的断裂恢复性。纵然部分断裂后的液态金属基微点阵结构超质料依然能够基本恢回复始形状 ，并且能够坚持一定的承载性能(≥50%初始强度)。部分断裂的高分子外壳在Ga融化后恢复至原始状态 ，驱动整体结构恢复至原始形状。

 

综上所述 ，被3D打印包裹“驾驭”的液态金属焦点体现出良好的韧性、形状影象效应及优异的断裂恢复能力。这种新型的液态金属基微点阵力学超质料有望在生物医疗器械、微电子器件及微型机械人等应用获得巨大的潜力 ，甚至实现一些以往在《终结者》或者《变形金刚》等科幻影戏里才华看到的前沿应用场景。

 

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