La stampa 3D ha raggiunto un nuovo obiettivo grazie a un gruppo di scienziati provenienti dall’Università di Stato della Carolina del Nord, l’Università Politecnica del Nord-Ovest e l’Università di Tianjin. Questi ricercatori sono riusciti a sviluppare un gel di metallo altamente conduttivo utilizzabile nelle stampanti 3D a temperatura ambiente. Questa innovazione promette di rivoluzionare la produzione di componenti e dispositivi elettronici, aprendo una vasta gamma di possibilità in questo settore.
A differenza delle tecnologie precedenti, questa nuova tecnica consente la stampa di oggetti solidi in metallo in un solo passaggio e a temperatura ambiente. Il coautore dello studio, Michael Dickey, ha sottolineato l’importanza di questa innovazione affermando che finora non c’erano tecnologie note che permettessero la stampa di oggetti metallici in 3D a temperatura ambiente in un solo passaggio. Questo apre la porta alla produzione di una vasta gamma di componenti e dispositivi elettronici.
Il processo di creazione di questo gel metallico inizia con una soluzione acquosa contenente particelle di rame a scala micrometrica. Per ottenere il gel, questa soluzione viene mescolata con una lega liquida di indio e gallio, che rimane liquida a temperatura ambiente. Agitando la miscela, il metallo liquido e le particelle di rame si aderiscono tra loro, formando una rete di gel metallico nella soluzione. La consistenza gelatinosa del materiale è fondamentale per assicurare una distribuzione uniforme delle particelle di rame e per evitare che la stampante si intasi.
Una volta ottenuto il gel metallico, può essere stampato utilizzando un ugello di stampa 3D standard. Dopo la stampa, l’oggetto risultante viene lasciato solidificare, subendo cambiamenti chimici o fisici che ne migliorano le proprietà. L’indurimento può avvenire in modo naturale a temperatura ambiente o richiedere condizioni ambientali specifiche, come esposizione al calore, alla luce ultravioletta o a prodotti chimici, a seconda del materiale utilizzato.
Il team di ricerca ha scoperto che lasciando che l’oggetto stampato si solidifichi a temperatura ambiente, mantiene la sua forma e si solidifica ulteriormente. Inoltre, applicando calore durante il processo di essiccazione, si può osservare una deformazione strutturale prevedibile. Questo fenomeno consente la stampa 4D, che implica il controllo delle dimensioni dell’oggetto nel tempo. Il gel metallico stampato è altamente conduttivo, poiché contiene fino al 97,5% di metallo. Sebbene non sia conduttivo come il filo di rame tradizionale, che richiede temperature più elevate per la stampa 3D, questo gel supera qualsiasi altro materiale stampabile in termini di conducibilità.
I ricercatori responsabili di questo progresso sono entusiasti delle possibili applicazioni del gel metallico stampato in 3D. Dickey ha affermato che questo tipo di stampa 4D può essere utilizzato per creare strutture con le dimensioni desiderate. Tuttavia, ciò che entusiasma maggiormente riguardo a questo materiale è la sua conducibilità. Gli oggetti stampati contengono fino al 97,5% di metallo, il che li rende altamente conduttivi. Non è possibile stampare fili di rame a temperatura ambiente e ciò che è stato sviluppato è molto più conduttivo di qualsiasi altro materiale stampabile. Ci sono grandi aspettative sulle possibili applicazioni di questa tecnologia.
Il team di ricerca intende collaborare con partner industriali per esplorare le applicazioni pratiche della stampa in gel metallico 3D. Questa tecnologia ha il potenziale per rivoluzionare la produzione di componenti elettronici e aprire nuove possibilità in vari settori.
Foto Credit: Immagini puramente illustrative generate da 3BOX.it con l’utilizzo di Midjourney.