admin11 最近，洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究团队在材料制造领域取得了一项重要突破：他们提出了一种全新的“生长”金属与陶瓷的方法，效果比传统的 3D 打印更坚固、收缩更小。
从水凝胶开始 —— 模板再填充
传统的光固化式 3D 打印方法需要使用能被光照硬化的树脂，而这使得最终材料常常夹杂孔隙、收缩大、强度受限。研究人员为了解决这些问题，反其道而行之：首先，他们用一种简单的水凝胶（hydrogel）打印出所需形状的“空壳”结构；然后将该结构浸泡在金属盐溶液中，使金属离子在凝胶中均匀沉积与转化成纳米颗粒。通过反复进行这种“浸渍—沉积”循环（通常 5 到 10 次），凝胶内部会被填充成高金属含量的复合材料。
待金属/陶瓷网络形成后，团队通过加热移除原先的凝胶基质，得到最终的致密金属或陶瓷器件。这样一来，几何形状完全保留，而孔隙率极低，材料性能显著提升。
强度提升与收缩减少
在实验中，研究者用铁、银、铜等金属材料制作了几何复杂的“gyroid”（一种数学格子结构）样品。通过压力测试，他们发现用该方法制造的材料其耐压性能是以往方法的 20 倍，而体积收缩率仅约 20%（传统方法常见收缩率在 60–90% 左右）。
这意味着，即便是结构复杂、内部连通的部件，也能以比以往更高强度、更低尺寸误差的方式成型。
应用前景与挑战
这种“后填充”式制造工艺带来了许多潜在的应用场景，尤其是那些要求兼具复杂结构、高强度和轻量化的领域：如生物医疗器件、能源转换装置、催化剂载体、导热结构件等。
不过，团队也指出目前的方法在工业推广上还存在挑战。最大的问题是循环浸渍—沉积步骤比较耗时，整体制程速度尚不理想。为此，研究者计划进一步提高金属密度、加快工艺速度，并尝试通过自动化机器人系统来缩短处理时间。
正如项目负责人 Daryl Yee 所总结的那样：“我们这项工作不仅能用一种低成本、可访问的方式制造出高质量金属/陶瓷件，还开创了一种新的制造范式：在 3D 打印之后才决定所用材料，而不是在打印前就预先配置材料。”