清华刘静/北航王雪林团队提出统一性液态金属3D打印理念，构建泛介质增材制造中心
清华刘静/北航王雪林团队提出统一性液态金属3D打印理念，构建泛介质增材制造中心
近日，清华大学刘静团队联合北航王雪林团队在3D打印领域取得重要突破。他们提出了统一性液态金属3D打印理念，并构建了泛介质增材制造中心，实现了在气体、液体、软物质、生物组织乃至刚性介质中的通用打印。这一创新成果发表在Advanced Functional Materials和The Innovation等知名期刊上，有望推动智能制造与定制化加工技术的普及化发展。
液态金属3D打印的兴起
自20世纪80年代3D打印技术诞生以来，增材制造经历了从快速原型制造到功能部件加工的革命性变化。然而，传统3D打印技术在材料兼容性、制造精度及加工速度等方面存在一定局限。液态金属作为一种新兴的功能材料，因其优异的流动性、固液相转变灵活性和良好的可成形性，在3D打印领域展现出巨大潜力。
2013年，刘静团队首次报道了常温液态金属3D打印思想，并研发出桌面级液态金属3D打印设备。此后，团队相继提出了液相3D打印技术、液态金属悬浮3D打印技术等创新方法，实现了在生物医疗、健康技术等领域的应用突破。
普适性液态金属3D打印理论框架
为突破增材制造的介质壁垒，联合团队创造性地提出了将各种打印集于一体的普适性3D打印理念。在AFM文章中，作者们系统总结了液态金属3D打印在墨水体系、打印方法、工作介质和应用场景多方面的研究现状，剖析了液态金属在不同介质中的独特性质与多功能性。
图1 液态金属3D打印理论框架，包括打印墨水、打印技术、介质相互作用以及液态金属3D打印的应用。
泛介质液态金属3D打印技术
考虑到液态金属在不同介质中的打印技术始终缺乏一种通用设备，团队提出了泛介质液态金属3D打印理念。这一技术理念极大拓宽了3D打印墨水的种类范围，涵盖从低熔点金属到高熔点金属、非金属乃至多组分复合材料，为多介质、多技术增材制造建立起了通用策略。
图2 液态金属在生物软组织中的3D打印
泛介质液态金属3D打印中心的构建
泛介质液态金属3D打印中心突破了传统增材制造的边界，可实现多种墨水打印及加工工艺，按需定制功能化设备。这种泛介质制造平台包括多功能墨水存储、介质库选择、打印头系统配置和精准控制系统等单元，可根据介质特性和墨水物化属性加以优化，最终实现目标对象的高效打印。
图3 泛介质液态金属3D打印在不同介质的关键技术示意图及打印中心的构建。
这一创新成果得到了国家自然科学基金、北京市自然科学基金和北京市卫健委项目的大力支持，有望推动智能制造与定制化加工技术的普及化发展。
参考文献：
Pan-Media liquid metal 3D printing:
https://doi.org/10.1016/j.xinn.2025.100813Ubiquitous Liquid Metal 3D Printing: From Gas, Liquid to Rigid Media:
https://doi.org/10.1002/adfm.202421571
来源：高分子科学前沿