瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）科学家日前开发出了一种突破性的三维打印方法，利用水凝胶作为模板，大幅提升金属和陶瓷的密度与强度。团队表示，这项新技术生产出的材料比传统方法制造的同类金属强度高达20倍，同时大幅降低了材料在成型过程中的变形风险。

据介绍，新工艺初步利用水凝胶打印出三维结构框架，再将其浸泡于金属盐溶液中，通过化学转化生成遍布整个凝胶的金属纳米颗粒。经过多次注入金属盐和转化，进一步提升金属含量，最终再加热去除剩余水凝胶，留下结构完整、密度极高的金属或陶瓷实体。值得一提的是，这种“先打印后注入”的方案，让水凝胶模型能灵活转化为多种金属、陶瓷或复合材料。

负责该项目的材料化学与制造实验室主任Daryl Yee表示，传统光聚合打印技术仅限于对光敏聚合物的加工，材料类型受限且难以实现高强度零件。此前业内曾尝试印刷聚合物后转为金属或陶瓷，但往往出现空隙致材料强度不足，且成品收缩严重导致变形。而水凝胶打印法则有效克服了这些难题，并能显著提升制品的密度与机械性能。

在最新研究中，团队已用该技术制造出包括铁、银、铜等金属的复杂数学晶格（如“陀螺体”）结构，并通过机械测试仪器证明其承压能力比常规方法高20倍，同时成品收缩率仅为20%（远低于传统工艺的60%~90%）。除强度与轻质兼备外，此方法特别适用于传感器、生物医学设备以及能源转换器等对结构复杂与高强度有特殊要求的领域。未来应用前景还包括催化反应所需的高表面积金属以及高效能冷却结构等。

研究团队透露，后续计划主要聚焦于工业化升级，提升材料密度并加快生产流程。目前的多轮注入步骤虽能提升性能，但耗时较长，研究人员正尝试通过机器人自动化来加快整体处理速度。

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