超级军网新型液态金属微粒让室温下的无热焊接成为了可能
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/24 10:10:44
爱荷华州立大学的研究人员们，已经创造出了一种新颖的液态金属微粒材料。它可以在室温下保持液态，还能够让材料间相互融合。这种新型固液混合物可以在无热焊接、以及电子电路损伤修复等方面发挥实际作用。不过这种金属材料的发现也有些偶然，因为研究人员们本想找到一种方法，防止液态金属即使在低于正常凝固点的温度下变回固态。
助理教授Martin Thuo正拿着一小瓶由该团队创造的液态金属材料，左侧三人分别是Simge Cinar、Jiahao Chen和Ian Tevis。
________________________________________
这项被称作“过冷”（undercooling）的技术，常被用于分析金属的内在结构，也是金属加工的一种替代方法，然而最大的障碍是难以制成稳定数量的“过冷”金属。
爱荷华州立大学的这支团队，想到了通过均匀涂抹的薄涂层来保持微小金属液滴的方法，以形成平衡的含有过冷的液态金属的颗粒。
为了创造这些粒子，研究人员们用到了一个高速旋转的刀具，来将液态金属切割成微小的液滴，然后将之悬于乙酸/二甘醇混合液中。
这种新型液态金属微粒材料，可以在室温条件下的无热焊接和电子线路损伤修复等领域发挥重要的作用。
________________________________________
当暴露于空气中的时候，材料的表面会发生氧化并产生金属泡沫。氧化过程结束后，团队会将之打磨得更加平滑。
液态金属微粒的直径只有10微米左右（与红细胞相当），团队会观察这些气泡并修复微观缺陷，然后微焊接并拼接“宏观”的金属部分。
其在论文中称：“实验证明新材料可在室温下施行无损表面焊接，过程中无需高精尖的仪器、复杂的材料制备、或者高温金属接合工艺”。
Thuo已经申请专利并成立了初创公司，他们当前正在测试和改进新型液态金属材料的导电性和机械可靠性。详细论文已发表在近日出版的《科学报告》（Scientific Reports）期刊上。
[编译自：Gizmag , 来源：Iowa State University]
爱荷华州立大学的研究人员们，已经创造出了一种新颖的液态金属微粒材料。它可以在室温下保持液态，还能够让材料间相互融合。这种新型固液混合物可以在无热焊接、以及电子电路损伤修复等方面发挥实际作用。不过这种金属材料的发现也有些偶然，因为研究人员们本想找到一种方法，防止液态金属即使在低于正常凝固点的温度下变回固态。
助理教授Martin Thuo正拿着一小瓶由该团队创造的液态金属材料，左侧三人分别是Simge Cinar、Jiahao Chen和Ian Tevis。
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这项被称作“过冷”（undercooling）的技术，常被用于分析金属的内在结构，也是金属加工的一种替代方法，然而最大的障碍是难以制成稳定数量的“过冷”金属。
爱荷华州立大学的这支团队，想到了通过均匀涂抹的薄涂层来保持微小金属液滴的方法，以形成平衡的含有过冷的液态金属的颗粒。
为了创造这些粒子，研究人员们用到了一个高速旋转的刀具，来将液态金属切割成微小的液滴，然后将之悬于乙酸/二甘醇混合液中。
这种新型液态金属微粒材料，可以在室温条件下的无热焊接和电子线路损伤修复等领域发挥重要的作用。
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当暴露于空气中的时候，材料的表面会发生氧化并产生金属泡沫。氧化过程结束后，团队会将之打磨得更加平滑。
液态金属微粒的直径只有10微米左右（与红细胞相当），团队会观察这些气泡并修复微观缺陷，然后微焊接并拼接“宏观”的金属部分。
其在论文中称：“实验证明新材料可在室温下施行无损表面焊接，过程中无需高精尖的仪器、复杂的材料制备、或者高温金属接合工艺”。
Thuo已经申请专利并成立了初创公司，他们当前正在测试和改进新型液态金属材料的导电性和机械可靠性。详细论文已发表在近日出版的《科学报告》（Scientific Reports）期刊上。
[编译自：Gizmag , 来源：Iowa State University]
助理教授Martin Thuo正拿着一小瓶由该团队创造的液态金属材料，左侧三人分别是Simge Cinar、Jiahao Chen和Ian Tevis。
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这项被称作“过冷”（undercooling）的技术，常被用于分析金属的内在结构，也是金属加工的一种替代方法，然而最大的障碍是难以制成稳定数量的“过冷”金属。
爱荷华州立大学的这支团队，想到了通过均匀涂抹的薄涂层来保持微小金属液滴的方法，以形成平衡的含有过冷的液态金属的颗粒。
为了创造这些粒子，研究人员们用到了一个高速旋转的刀具，来将液态金属切割成微小的液滴，然后将之悬于乙酸/二甘醇混合液中。
这种新型液态金属微粒材料，可以在室温条件下的无热焊接和电子线路损伤修复等领域发挥重要的作用。
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当暴露于空气中的时候，材料的表面会发生氧化并产生金属泡沫。氧化过程结束后，团队会将之打磨得更加平滑。
液态金属微粒的直径只有10微米左右（与红细胞相当），团队会观察这些气泡并修复微观缺陷，然后微焊接并拼接“宏观”的金属部分。
其在论文中称：“实验证明新材料可在室温下施行无损表面焊接，过程中无需高精尖的仪器、复杂的材料制备、或者高温金属接合工艺”。
Thuo已经申请专利并成立了初创公司，他们当前正在测试和改进新型液态金属材料的导电性和机械可靠性。详细论文已发表在近日出版的《科学报告》（Scientific Reports）期刊上。
[编译自：Gizmag , 来源：Iowa State University]
爱荷华州立大学的研究人员们，已经创造出了一种新颖的液态金属微粒材料。它可以在室温下保持液态，还能够让材料间相互融合。这种新型固液混合物可以在无热焊接、以及电子电路损伤修复等方面发挥实际作用。不过这种金属材料的发现也有些偶然，因为研究人员们本想找到一种方法，防止液态金属即使在低于正常凝固点的温度下变回固态。
助理教授Martin Thuo正拿着一小瓶由该团队创造的液态金属材料，左侧三人分别是Simge Cinar、Jiahao Chen和Ian Tevis。
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这项被称作“过冷”（undercooling）的技术，常被用于分析金属的内在结构，也是金属加工的一种替代方法，然而最大的障碍是难以制成稳定数量的“过冷”金属。
爱荷华州立大学的这支团队，想到了通过均匀涂抹的薄涂层来保持微小金属液滴的方法，以形成平衡的含有过冷的液态金属的颗粒。
为了创造这些粒子，研究人员们用到了一个高速旋转的刀具，来将液态金属切割成微小的液滴，然后将之悬于乙酸/二甘醇混合液中。
这种新型液态金属微粒材料，可以在室温条件下的无热焊接和电子线路损伤修复等领域发挥重要的作用。
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当暴露于空气中的时候，材料的表面会发生氧化并产生金属泡沫。氧化过程结束后，团队会将之打磨得更加平滑。
液态金属微粒的直径只有10微米左右（与红细胞相当），团队会观察这些气泡并修复微观缺陷，然后微焊接并拼接“宏观”的金属部分。
其在论文中称：“实验证明新材料可在室温下施行无损表面焊接，过程中无需高精尖的仪器、复杂的材料制备、或者高温金属接合工艺”。
Thuo已经申请专利并成立了初创公司，他们当前正在测试和改进新型液态金属材料的导电性和机械可靠性。详细论文已发表在近日出版的《科学报告》（Scientific Reports）期刊上。
[编译自：Gizmag , 来源：Iowa State University]
啊，蛮好玩的，不过没搞懂。这个液体微粒金属是怎么固化的？还是一直是液体？
larry0211 发表于 2016-4-28 21:46
啊，蛮好玩的，不过没搞懂。这个液体微粒金属是怎么固化的？还是一直是液体？
记得去年有个公司的廉价金属 3D 打印机，也说是利用金属墨水来打印出形状啊
啊，蛮好玩的，不过没搞懂。这个液体微粒金属是怎么固化的？还是一直是液体？
记得去年有个公司的廉价金属 3D 打印机，也说是利用金属墨水来打印出形状啊
超山猫 发表于 2016-4-30 22:51
记得去年有个公司的廉价金属 3D 打印机，也说是利用金属墨水来打印出形状啊
是吗？金属打印我不太清楚，我想象的应该是把粉末冶金的粉末想办法在打印的点上融化了，再堆上去的。是怎么加热我不太清楚，朋友说是激光加热的。我觉得有点道理。
你说的金属墨水倒是一个好技术，目前以我的知识范畴来想，我只能做出用一种树脂来螯合或者络合金属，或者根本就是一种粘性的树脂把金属颗粒悬浮在其中罢了。那么做出来的东西强度只是树脂的性质不是金属的性质，有点像金属油漆。
你说用液体金属，那就牵涉到如何固化的问题了，不然这个液体金属永远是液体怎么用呢？
记得去年有个公司的廉价金属 3D 打印机，也说是利用金属墨水来打印出形状啊
是吗？金属打印我不太清楚，我想象的应该是把粉末冶金的粉末想办法在打印的点上融化了，再堆上去的。是怎么加热我不太清楚，朋友说是激光加热的。我觉得有点道理。
你说的金属墨水倒是一个好技术，目前以我的知识范畴来想，我只能做出用一种树脂来螯合或者络合金属，或者根本就是一种粘性的树脂把金属颗粒悬浮在其中罢了。那么做出来的东西强度只是树脂的性质不是金属的性质，有点像金属油漆。
你说用液体金属，那就牵涉到如何固化的问题了，不然这个液体金属永远是液体怎么用呢？
是吗？金属打印我不太清楚，我想象的应该是把粉末冶金的粉末想办法在打印的点上融化了，再堆上去的。是怎 ...
现在金属 3D 打印有好多种，
工业打印机的话主要有：
1. 将粉末铺在粉末床上，用激光或电子束（要求真空）选择性烧结或熔融，弄好一层后清理下新铺一层粉继续。
2. 类似 1. 但不用激光或电子束，而是喷胶水将需要的地方粘接起来，一层层粘接完整个形状后，将“坯体”干燥送去炉子里烧结，需要的话烧结完再用较低熔点金属填充孔隙，缺点是收缩率较大。
3. 在机械臂上用一个喷丝或喷粉（送丝或送粉），再在附近（同轴、旁轴等）用激光、电子束或离子束熔融或烧结来“堆积”成形状，控制得好了能达到较完美的强度和表面。
4. 类似 3. 但直接用带机械臂的焊机（焊接机器人）堆焊出所需形状，有些廉价打印机也用这种，成品比较粗糙。
珠宝行业的话，主要是：
5. 先用光敏树脂打印机（SLA 或 DLP 打印机）弄出精细的树脂模型，将模型用作倒模制成铸造模具，再将熔融金、银倒入模具，制成跟树脂模型一样的珠宝。
个人搞的话还有几种：
6. 类似普通的熔积成型 3D 打印机，但是在线材里掺入金属粉末来打印，后续工序类似 2. 的后续处理。
7. 用类似电铸的方法，用电极在溶液里电镀出形状，成本很低但是速度非常慢。
8. 类似 5. 但使用普通的熔积成型打印机用线材打印模型以供倒模铸造。
9. 把掺有金属粉末的粘土（比如银粘土）用挤压头堆积成型，然后送炉子里烧结。有几款更廉价的打印机是这类方式，成品看着非常粗糙。
10. 类似 9. 但使用沙子直接打印出倒模，然后压铸制造成品。百度贴吧上有几个人就用这类方式收费替人打印。
11. 本来是陶瓷打印的方法，在光敏树脂里掺陶瓷或金属粉末，用 SLA 或 DLP 打印机打印出形状然后送去炉子烧结，需要的话再填充孔隙。
能用金属墨水的话，就方便很多啦
现在金属 3D 打印有好多种，
工业打印机的话主要有：
1. 将粉末铺在粉末床上，用激光或电子束（要求真空）选择性烧结或熔融，弄好一层后清理下新铺一层粉继续。
2. 类似 1. 但不用激光或电子束，而是喷胶水将需要的地方粘接起来，一层层粘接完整个形状后，将“坯体”干燥送去炉子里烧结，需要的话烧结完再用较低熔点金属填充孔隙，缺点是收缩率较大。
3. 在机械臂上用一个喷丝或喷粉（送丝或送粉），再在附近（同轴、旁轴等）用激光、电子束或离子束熔融或烧结来“堆积”成形状，控制得好了能达到较完美的强度和表面。
4. 类似 3. 但直接用带机械臂的焊机（焊接机器人）堆焊出所需形状，有些廉价打印机也用这种，成品比较粗糙。
珠宝行业的话，主要是：
5. 先用光敏树脂打印机（SLA 或 DLP 打印机）弄出精细的树脂模型，将模型用作倒模制成铸造模具，再将熔融金、银倒入模具，制成跟树脂模型一样的珠宝。
个人搞的话还有几种：
6. 类似普通的熔积成型 3D 打印机，但是在线材里掺入金属粉末来打印，后续工序类似 2. 的后续处理。
7. 用类似电铸的方法，用电极在溶液里电镀出形状，成本很低但是速度非常慢。
8. 类似 5. 但使用普通的熔积成型打印机用线材打印模型以供倒模铸造。
9. 把掺有金属粉末的粘土（比如银粘土）用挤压头堆积成型，然后送炉子里烧结。有几款更廉价的打印机是这类方式，成品看着非常粗糙。
10. 类似 9. 但使用沙子直接打印出倒模，然后压铸制造成品。百度贴吧上有几个人就用这类方式收费替人打印。
11. 本来是陶瓷打印的方法，在光敏树脂里掺陶瓷或金属粉末，用 SLA 或 DLP 打印机打印出形状然后送去炉子烧结，需要的话再填充孔隙。
能用金属墨水的话，就方便很多啦
啊，蛮好玩的，不过没搞懂。这个液体微粒金属是怎么固化的？还是一直是液体？
是这样的，过冷液体放入一点晶核就会立即凝结为固体，
过冷液体金属悬浮在乙醇里也一样可以利用这来在需要的时候“固化”
是这样的，过冷液体放入一点晶核就会立即凝结为固体，
过冷液体金属悬浮在乙醇里也一样可以利用这来在需要的时候“固化”
超山猫 发表于 2016-5-2 03:10
现在金属 3D 打印有好多种，
工业打印机的话主要有：
谢谢你，真详细！绝对涨姿势！
就多问一个问题，我看到的3D打印都是一圈一圈堆出来的，看上去表面有痕迹。比如我做一个手办，如果3D打印一个变形金刚我觉得可以，但打印一个柔润的大波妹就不行了，皮肤不光滑，脸也不漂亮，有没有好的技术打印的？
现在金属 3D 打印有好多种，
工业打印机的话主要有：
谢谢你，真详细！绝对涨姿势！
就多问一个问题，我看到的3D打印都是一圈一圈堆出来的，看上去表面有痕迹。比如我做一个手办，如果3D打印一个变形金刚我觉得可以，但打印一个柔润的大波妹就不行了，皮肤不光滑，脸也不漂亮，有没有好的技术打印的？
谢谢你，真详细！绝对涨姿势！
就多问一个问题，我看到的3D打印都是一圈一圈堆出来的，看上去表面有痕 ...
哦，你说的估计是 FDM 熔融堆积成形打印机用 ABS 或 PLA 线材打印出来的，用小点的喷嘴直径会精细些，但是还是得后期处理修整光滑表面。
如果只说精细的话， SLA 或 DLP 打印机通过照射光敏树脂来获得很光滑的形状，不过树脂的材质我觉得可能不太适合做乃要的萌妹手办或等身娃娃，而且 DLP 打印机似乎一般打印尺寸都比较小。
而 3D 彩色人像馆用的算是用油墨把粉粘起来做成人像，似乎强度就更低了更不适合给你打印等身娃娃之类。
所以大概还是后期处理下手工或机器把表面修整光滑比较有用。
就多问一个问题，我看到的3D打印都是一圈一圈堆出来的，看上去表面有痕 ...
哦，你说的估计是 FDM 熔融堆积成形打印机用 ABS 或 PLA 线材打印出来的，用小点的喷嘴直径会精细些，但是还是得后期处理修整光滑表面。
如果只说精细的话， SLA 或 DLP 打印机通过照射光敏树脂来获得很光滑的形状，不过树脂的材质我觉得可能不太适合做乃要的萌妹手办或等身娃娃，而且 DLP 打印机似乎一般打印尺寸都比较小。
而 3D 彩色人像馆用的算是用油墨把粉粘起来做成人像，似乎强度就更低了更不适合给你打印等身娃娃之类。
所以大概还是后期处理下手工或机器把表面修整光滑比较有用。
另外，还有些公司是用类似 ProMatte 这样的特殊线材，让打印出来的成品有亚光磨砂效果，以掩盖掉层次纹理。不过就不光滑啦。
超山猫 发表于 2016-5-2 14:38
另外，还有些公司是用类似 ProMatte 这样的特殊线材，让打印出来的成品有亚光磨砂效果，以掩盖掉层次纹理。 ...
这样啊，看来这个技术还有一长段路要走的。
我接触到的行业可能窄一点，好像有不少客户用到3D打印的技术，但主要还是在开发阶段做模型打样的，做出一个模型给客户看看，他们一般都做一下表面处理，有的还表面画的，没有客户是用3D打印大规模生产的。
我的客户等买家确认了，模具还是要重新专业的做模具，不少还不是3D打印的，然后再大批量生产。
另外，还有些公司是用类似 ProMatte 这样的特殊线材，让打印出来的成品有亚光磨砂效果，以掩盖掉层次纹理。 ...
这样啊，看来这个技术还有一长段路要走的。
我接触到的行业可能窄一点，好像有不少客户用到3D打印的技术，但主要还是在开发阶段做模型打样的，做出一个模型给客户看看，他们一般都做一下表面处理，有的还表面画的，没有客户是用3D打印大规模生产的。
我的客户等买家确认了，模具还是要重新专业的做模具，不少还不是3D打印的，然后再大批量生产。
larry0211 发表于 2016-5-2 15:58
这样啊，看来这个技术还有一长段路要走的。
我接触到的行业可能窄一点，好像有不少客户用到3D打印的技 ...
于是请兄弟你多费心，改良下打印工艺啦
这样啊，看来这个技术还有一长段路要走的。
我接触到的行业可能窄一点，好像有不少客户用到3D打印的技 ...
于是请兄弟你多费心，改良下打印工艺啦
有个游戏叫《COMMAND》司令官， 就是用金属微粒直接喷出战斗单位，酷毙了
larry0211 发表于 2016-4-28 21:46
啊，蛮好玩的，不过没搞懂。这个液体微粒金属是怎么固化的？还是一直是液体？
再看了下，这个焊接用液态金属微粒，跟 3D 打印用金属墨水是一样工作原理的，都是把混杂了过冷金属液体的乙醇倒在喷在物体表面，等乙醇干掉后“压”一下就能变成整块固体金属。
过冷液体，是低于凝固点但仍不凝固或结晶的液体，通过用适当的方法降低温度但又不让它凝固，它是不稳定的，在外界摩擦或投入晶核时就会迅速凝固。
比如一瓶高纯水在零度下是不会结冰的，但是摇晃下就可能立即成冰了。
焊接和打印用的材料都是将熔融的金属用适当的方法降低温度但又不让它凝固，变成过冷金属液体。
焊接的话文中是说用刀具，而 3D 打印是用超声波来处理放在乙醇里的过冷金属液体，使它变成纳米颗粒并分散在乙醇里。
再将这种混杂了液态金属颗粒的乙醇倒在需要焊接的地方，
等乙醇蒸发掉后就只在物体表面留下液态金属颗粒，
最后在上面施加轻微压力，表面的液态金属颗粒就会连起来，然后迅速凝固成固态金属，
于是就焊起来了。
larry0211 发表于 2016-4-28 21:46
啊，蛮好玩的，不过没搞懂。这个液体微粒金属是怎么固化的？还是一直是液体？
再看了下，这个焊接用液态金属微粒，跟 3D 打印用金属墨水是一样工作原理的，都是把混杂了过冷金属液体的乙醇倒在喷在物体表面，等乙醇干掉后“压”一下就能变成整块固体金属。
过冷液体，是低于凝固点但仍不凝固或结晶的液体，通过用适当的方法降低温度但又不让它凝固，它是不稳定的，在外界摩擦或投入晶核时就会迅速凝固。
比如一瓶高纯水在零度下是不会结冰的，但是摇晃下就可能立即成冰了。
焊接和打印用的材料都是将熔融的金属用适当的方法降低温度但又不让它凝固，变成过冷金属液体。
焊接的话文中是说用刀具，而 3D 打印是用超声波来处理放在乙醇里的过冷金属液体，使它变成纳米颗粒并分散在乙醇里。
再将这种混杂了液态金属颗粒的乙醇倒在需要焊接的地方，
等乙醇蒸发掉后就只在物体表面留下液态金属颗粒，
最后在上面施加轻微压力，表面的液态金属颗粒就会连起来，然后迅速凝固成固态金属，
于是就焊起来了。
超山猫 发表于 2016-5-3 18:12
再看了下，这个焊接用液态金属微粒，跟 3D 打印用金属墨水是一样工作原理的，都是把混杂了过冷金属液体 ...
解释得真好，通俗易懂，非常感谢！
多问两个问题。
1：这个过冷是指多少度啊，是室温吗？
2：是什么金属啊？应该是合金吧，一般合金的熔点比较低点。是混合了锡？
再看了下，这个焊接用液态金属微粒，跟 3D 打印用金属墨水是一样工作原理的，都是把混杂了过冷金属液体 ...
解释得真好，通俗易懂，非常感谢！
多问两个问题。
1：这个过冷是指多少度啊，是室温吗？
2：是什么金属啊？应该是合金吧，一般合金的熔点比较低点。是混合了锡？
larry0211 发表于 2016-5-3 21:22
解释得真好，通俗易懂，非常感谢！
多问两个问题。
具体的不知道啊，
不过，一般的铸造其实都是温度低于理论结晶温度的，
所以才有叫个过冷度的东西
虽然不知道具体温度，不过金属墨水的过冷度应该远远比铸造时的大吧。
解释得真好，通俗易懂，非常感谢！
多问两个问题。
具体的不知道啊，
不过，一般的铸造其实都是温度低于理论结晶温度的，
所以才有叫个过冷度的东西
过冷度的大小与冷却速度密切相关，冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度就越大；反之冷却速度越慢，过冷度就越小，实际结晶温度就更接近理论结晶温度。过冷度足够大冷却速度足够快时候，就会析出渗碳体。在具有较大的过冷度的情况下，形核率的增加比晶核长大的速度更快从而可以获得更细晶粒。
虽然不知道具体温度，不过金属墨水的过冷度应该远远比铸造时的大吧。