韩国研发MXene高分辨率3D打印技术，达到1.3微米分辨率，提升270倍

2025年3月10日，南极熊获悉，韩国电气技术研究院的研究团队成功开发了一项使用新型材料MXene打印高分辨率3D微结构的技术。MXene是一种二维纳米材料，由金属层与碳层交替排列构成，它以高导电性和电磁屏蔽能力著称，并且易于与其它金属化学品结合。这使得MXene在高效电池、电磁屏蔽等众多领域备受瞩目。

△Seol Seung-gwon（前排左）和首席研究员团队与使用Maxine进行3D打印的墨水和喷嘴合影

团队表示，将MXene应用于3D打印技术中，面临了若干挑战，其中包括寻找合适的添加剂（粘合剂）以及调整最佳的墨水粘度。高浓度的MXene墨水可能会导致移液器喷嘴堵塞，而减少MXene的浓度又会限制打印复杂结构的能力。

△相关研究题目为“独立纯MXene微结构的3D打印”（传送门）

为解决这些问题，韩国电气技术研究院的首席研究员Seol Seung-gwon提出了一种创新的“弯月面”方法。所谓弯月面，是指液滴在受到压力挤压或拉伸时形成的曲面，由于毛细作用，液滴会保持在爆裂的临界状态，形成外壁曲面。

△MXene材料在3D打印过程中的行为、机制以及如何通过调整打印参数来控制打印结构的形状和质量

创新技术实现高分辨率微结构打印

研究团队通过将亲水性极强的MXene散在水中（无需添加粘合剂），制备出了一种适用于 3D打印的纳米墨水。这种墨水能在低粘度条件下实现高分辨率微结构的打印，从而克服了传统打印技术的局限性。

打印原理相对简单：当含有MXene纳米材料的墨水从3D打印机的喷嘴喷出时，弯月面效应充当了材料喷出的通道。在这一过程中，溶剂（水）迅速从弯月面表面蒸发，而内部的范德华力则促使纳米材料紧密结合。通过连续移动喷嘴并重复这一过程，可构建出导电的3D微结构。

△通过调节打印参数来精确控制打印出的3D打印MXene微结构的尺寸和形状

研究团队所开发的技术充分利用了MXene不需要额外添加剂的特性，实现了前所未有的打印分辨率，达到了惊人的 1.3 微米（µm），相比现有技术提高了270倍。

Seol Seung-gwon强调：“我们投入了大量努力来优化MXene墨水的浓度，并精确分析了打印过程中可能出现的各种参数。我们的技术是世界上首个利用MXene的优势，无需额外的添加剂或后处理步骤，即可创建高强度、高精度3D微结构的成果。”

这项技术的发展为3D打印领域带来了新的可能性，特别是在制造高性能电子器件和电磁屏蔽组件方面。