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塑料和金属都是许多3D打印工艺和应用中的关键材料。当结合塑料-金属制造复合材料时，由于最终产品的结构中集成了两种材料的特性，因此它可以被应用到许多领域。然而，目前实现这种复合材料的制备成本很高且需要复杂的工艺。

2022年12月29日，南极熊获悉，日本早稻田大学和南洋理工大学（NTU）的研究人员开发了一种制造这些结构的工艺，被称为多材料DLP增材制造或MM-DLP3DP。该研究以题为“New Metal–Plastic Hybrid Additive Manufacturing for Precise Fabrication of Arbitrary Metal Patterns on External and Even Internal Surfaces of 3D Plastic Structures”的论文被发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上。

相关论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.2c10617

研究人员进行了一个多步骤的过程。首先，他们准备了活性前驱体：即能够被转化为不同化学物质的化学品。他们在50毫升去离子水中使用NH4Cl，向其中加入270毫克的PdCl2。完全准备好后，他们将其与其中一种光固化树脂混合。钯离子允许溶液中的金属颗粒在化学镀（ELP）中沉积：这基本上意味着金属离子沉淀在一个预先存在的表面上，形成金属图案。简而言之，这第一步包括为ELP工艺创造改性树脂。

△用多材料DLP 3D打印技术制作的电镀零件的例子。(图片来源：早稻田大学)

接下来，MM-DLP3DP工艺被用来制作树脂或活性前驱体一起的嵌套区域的微结构。最后，他们利用ELP对材料进行电镀，并添加3D金属图案。为了证明这项技术的实用性，他们制造了一个具有双面结构的3D电路，该电路由一个通孔连接，还制造了一系列可与被测产品集成的传感器（一般的例子是制造了一个集成温度检测器的温度计）。正如他们所展示的，与多喷嘴打印相比，MM-DLP4DP具有更高的分辨率，因此可以构建具有特殊功能的微结构表面。

新开发的多材料数字光处理 3D 打印机用于制造包含由标准树脂或活性前体制成的相互嵌套区域的部件。对此类零件进行选择性 3D ELP 加工，可提供具有复杂中空结构的各种金属塑料复合零件，具有特定的拓扑关系，分辨率为 40 μm。使用这种技术，传统方法无法制造的 3D 设备成为可能，并且可以在塑料部件内部制作金属图案，作为电子产品进一步小型化的一种手段。所提出的方法还可以生成表现出改性金属对基材的附着力的金属涂层。

研究人员希望这种方法可以应用于电子领域，包括传感器和机器人以及可穿戴设备，因为集成制造可以减少错误的风险。主要作者早稻田大学的Shinjiro Umezu和Kewei Song教授以及新加坡NTU的Hirotaka Sato教授这样说。"机器人和物联网设备正在以闪电般的速度发展。因此，制造它们的技术也必须随之发展。"

在增材制造领域，复合材料是相当普遍的，是在制造产品之前改善材料特性的一种方式。常见的例子包括碳纤维和凯夫拉尔。然而，树脂-金属复合材料的开发是相当新颖的。今年7月，南佛罗里达大学（USF）电子工程系的研究人员开发了一种在织物上打印铜的方法，以制作可穿戴的织物。这些项目的潜力是显而易见的，大规模实现只是一个时间问题。

标签： 研究人员 早稻田大学 复合材料