玩转新材料！这家中关村企业用液态金属打印“未来”

你听说过液态金属吗？

这种金属不仅可以在室温下像水一样流动、行走，甚至还可以“吃掉”别的金属，就像有“生命”一样。

更有意思的是，如果把这种液态金属放进打印机中作为“墨水”来使用，还能够打印出复杂、高精度的功能电路，可以直接用在各种电子设备中。

这种神奇的黑科技绝不是小编的凭空想象，而是来源于一家前沿科技企业北京梦之墨科技有限公司(以下简称“梦之墨”)。梦之墨不仅“玩转”了液态金属这种前沿新材料，还基于液态金属的特殊属性自主研发了世界首台液态金属打印机，为将液态材料应用到柔性电子印刷和电子制造产业领域提供了有力的技术支撑。

关于梦之墨。北京梦之墨科技有限公司是依托中国科学院理化技术研究所、清华大学等技术力量建立的前沿科技型企业，公司围绕液态金属电子增材制造技术开展研究及产业化应用，建立了桌面级电子电路快速制作系统、工业级柔性电子印刷服务平台等产品体系，可应用于移动通信、消费电子、创新教育等领域。公司成立至今，获得“国家高新技术企业”、“中关村高新技术企业”，并入选首批“中关村前沿技术企业”。

有“特异功能”的液态金属

人类自诞生起，就开始发现并使用材料。从某种意义上说，人类对材料的认识和利用能力，决定着社会形态和人类的生活质量。

历史学家常把材料作为划分时代的标志：石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、高分子时代，直到复合材料时代。新材料技术的不断发展，为科学技术的进步提供了坚实的基础，从某种意义上说，一种材料意味着一个时代。

今天我们就来揭秘一种神奇的新材料——液态金属。

说到液态金属，大家还记不记得在电影《终结者Ⅱ》中的全液态金属机器人?

如果说现实中有一种材料能够达到电影中的这种效果，那么非液态金属莫属。

不同于常见的固态状的金属材料，所谓液态金属指的是一大类物理化学行为十分独特的新兴功能材料(典型代表如镓基合金、铋基合金等)，熔点低，常温下呈液态，具有沸点高、导电性强、热导率高等不同于常见固体金属的特性。

严格意义上来说，所有金属在足够高温的状况下都会变成液态，例如最常见的铁，熔点在1500℃，超过1500℃后就会形成铁水，但是能够在室温下呈现流体态是液态金属的独有特性。

此外，液态金属还具备一定的生物相容性、环保无毒、易变形、可塑性强、无需高温冶炼等特点，相关应用被称为人类利用金属的第二次革命。

正是因为液态金属同时兼具金属和流体的双重特性，这就为梦之墨将液态金属作为一种新材料应用于柔性印刷电子技术提供了材料保障。

梦之墨对液态金属的研发应用，脱胎于中科院理化所研究员、清华大学教授刘静团队的研究成果。用刘静的话来说，研究液态金属是一次“跨界的巧合”。

早在2001年，在清华大学生物医学工程系工作的刘静，偶然间把液态金属洒到计算机上，怎么都擦不干净，还留下许多印记。他突然灵机一动：液态金属导电性好，又兼具流体的柔性，能不能用来打印电路?

此后十几年，刘静带领团队深耕液态金属领域，随后获得40余项全新基础科学发现，发表了100多篇论文，在液态金属打印技术和柔性电子印刷技术等方面取得了一系列底层技术突破。

得益于这些一手科研成果，梦之墨于2014年成立，专攻液态金属快速印刷的落地应用与产业化。

可打印、可拉伸的柔软电路板

在了解液态金属这种新材料的特殊属性之后，我们不禁好奇梦之墨是如何用液态金属进行打印的呢？

我们可以看到，图片中的这台打印机和我们常见的桌面打印机没什么区别。不过，这可不是普通的打印机，而是梦之墨自主研发的全球首款桌面级液态金属电子电路打印机(DP-I电子电路打印机)。

梦之墨联合创始人兼副总经理于洋介绍说，液态金属打印机和普通打印机的原理是一样的，只不过把墨水换为液态金属，通过特制的打印机进行打印。

在产品研发过程中，由于液态金属不论是密度、粘度还是扁平张力与常规的水性或油性的墨水材料都有极大的差异，为此，梦之墨进行了双向改良：一方面通过对材料进一步改性，根据不同成分和配比，研发了具有不同特性的系列液态金属材料;另一方面，自主开发了一套全新的基于液态金属或合金电子墨盒的电路直接打印技术，从整机到墨盒以满足液态金属新材料的打印需求。

这样，梦之墨液态金属打印机就可以实现功能电路打印，而且得益于液态金属的各种属性，打印出来的电路不仅能够正常使用，还可以满足柔性电子器件可拉伸、可折叠的需求，这是普通电路板替代不了的。

“梦之墨用打印的方式制作的柔性电路板不仅成本低、可回收，而且大大提高了生产效率，打印一块150mm*100mm电路仅需5-10分钟，一键操作没有任何难度。”于洋说。

印刷电路板在人们日常生活中扮演着十分重要的角色，手机、电脑、电视等几乎所有的电子产品都离不开电子电路。

不同于传统钢性电路板，柔性电路板可以随意弯曲、折叠乃至拉伸，在5G通信、物联网、汽车电子、智能包装、生物医疗等诸多行业都有广泛用途。

随着电子产品的微型化、曲面化、柔性化，传统基于铜箔腐蚀的柔性印制电路也面临很多技术挑战与瓶颈。梦之墨团队自主研发的电子电路快速印刷技术以增材制造的方式大幅减省了传统基于光刻和化学腐蚀的电路制程，还可以直接印制在各类非常规基材或3D结构材料的表面，为柔性折叠屏、穿戴设备等的性能和体验带来全面提升。

液态金属打印的无限可能性

除了技术层面，梦之墨在速度方面也有突破，让电路图秒变现实。

1张A4纸大小、精密度很高的液态金属电路，最多10秒就能印刷出来，就是梦之墨液态金属电子电路快速印刷技术。这也太迅速了吧!

基于液态金属电子增材制造技术，梦之墨联合技术团队很早就提出了液态金属电子电路快速印刷技术原理，并设计开发出液态金属高速电路印刷系统。

那么，秒级打印是如何实现的呢?

全面改进打印方式，将桌面DP-I电子电路打印机所采用的逐步成型点扫描式，提升为面扫描的方式，打印速度提升了几个量级。

最重要的是，打印速度的提升并不会因为电路图的复杂程度而受到影响。

目前，梦之墨液态金属秒级电路印刷技术的印制速度可达每秒60米，线路精度达到40微米，比头发丝还细，制作效率提升近千倍。同时，可适用于如塑料、布料、纸张、玻璃、陶瓷、不锈钢等多种基材表面的电路印刷，因而能轻松制作从传统的刚性到新兴的柔性电路板，甚至于不再受限于“板”的形态，身边形形色色的物体都有可能被快速赋予电路功能。

对于任何一项科技创新技术的诞生，如何能够融入到实际应用中一直是大家关注的焦点。最初，梦之墨是想在教育教学领域有所突破，侧重电子类竞赛、高校工程训练、传统课程改革等方面的应用。

2017年，清华大学基础工业训练中心引入梦之墨液态金属创新电子制造系统，使得学生们都有机会在课堂上完成电路板的制作，实现理论教学与动手实践的无缝衔接。其后，清华大学与梦之墨公司共同编写了《电子产品设计与制造实践课程》教案，包含从基础知识到实验指导等内容，可广泛应用于基础教学、工程训练、创新教育、文创设计等领域。

目前，清华大学、北京航空航天大学、北京工业大学、东南大学、重庆大学等高校都陆续采购了梦之墨的相关设备。

随着技术不断成熟，梦之墨也开始探索液态金属打印在不同应用场景下的创新应用。例如，液态金属材料在纸基、墙面、布基、皮肤等各类材料表面的电路制作，创作出一系列液态金属手绘电子套件、液态金属工艺品、液态金属电子互动墙、液态金属舞台服饰等作品，实现了液态金属在诸多领域的创新应用。

液态金属印刷创新应用

“梦之墨的电子增材制造技术兼容性非常强，可应用于不同的场景中。例如可以将电路印制在纸张、陶瓷、玻璃、塑料、纤维等各类物体上，这对于电子制造行业来说是颠覆性的创新。”梦之墨CEO陈柏炜说。

目前，梦之墨已经在积极开拓B、C端的市场，将液态金属打印技术在教育培训、文化创意、智能家居、移动通信、汽车电子、穿戴电子等多个领域落地应用，不断探索新材料的创新应用领域，拓宽液态金属打印的巨大市场空间。