3D打印技術被稱為將推動第三次工業革命的先進技術，是快速成型技術的一種，能夠使計算機上擬打印的立體藍圖變成實物。從簡單的生活用品到色香味俱全的健康食物，乃至極度復雜的活體器官，3D打印技術實現了越來越多的“不可能”。
3D打印技術將為工業帶來顛覆性創新
“畫”出來的電路板
將粉末、液體、片狀等細碎材料逐層堆積成一個物品，就好像一層層打印上去一樣，制成生活中的各式物件，乃至航天儀器零部件，就是3D打印。
3D打印技術中有很多創新，其中打印液態金屬噴墨打印機難得一見。“液態金屬是指在常溫常壓下像水一樣呈液態的金屬。根據我們現在的研究成果，液態金屬一個很重要的用途就是電子電路的增材制造，簡單來說就是打印電路板。”北京夢之墨科技有限公司研發負責人于洋介紹說，傳統的電路板是硬質的，而且制作周期較長，但是液態金屬打印卻可以實現在基底表面上的增材制造。“需要什么樣的電路，直接‘畫’上去、打印就行，傳統的7至8道工序，一下子被縮短至2至3 道，快速靈活。”
于洋打開一個小瓶，里面的銀色液體微微晃動，旁邊有一臺打印機，在電腦上調出電路圖，一會兒打印機便開始工作。打印噴頭在一張透明的薄膜上來回移動，銀色的電子線路慢慢出現。
根據于洋的介紹，這種技術還可以在皮膚和樹葉上打印，只要先在材料表面蓋一層膜，雕刻出電路圖，然后把液態金屬顆粒噴上去，簡單來說跟噴漆差不多。
中國是第一個研制出液態金屬噴墨打印機的國家，也是唯一實現成熟應用的。現在國際上還有些團隊在研究，但在這個領域中國是最領先的。為了實現在任意材料表面進行打印，研究團隊嘗試了幾十種材料，以積累大量的技術參數。
于洋表示，要實現在任意表面打印，首先要有合適的“墨水”。金屬在常溫下一般都是固態的。但其實像鎵、鈉等元素的熔點非常低，據項目研發團隊介紹，打印機用的金屬墨水主要就是鎵基，然后再根據不同的材料調整各種元素配比，并且要考慮在不同材料上的黏著性，必須進行反復的實驗。
越擦越臟的電腦帶來靈感
“夢之墨”創始人、中科院理化技術所研究員劉靜介紹說，對普通人來說，日常生活中，最常見到的液態金屬就是水銀。但是在他們的實驗室中，液態金屬卻呈現了更加多樣的姿態。“在電解液中，一塊鎵基液態合金，在‘吞食’鋁作為食物或燃料后，便獲得‘能量’，實現高速運轉，像生命一樣。”
劉靜表示，第一次看到這種情形的時候，他和同事們也都嚇了一跳。“感覺像寒武紀生命大爆發一樣。”
這項研究發表后，很快在國際上引起了轟動。可實際上，對液態金屬，劉靜已經潛心研究了幾十年，而液態金屬3D打印機能夠得以出現，更是源自一個偶然。有一次，他不小心把液態金屬灑落到了電腦屏幕上，雖然他馬上發現并擦拭，可是卻越擦越臟。正是這樣不愉快的經歷，給他帶來了靈感：如果用液態金屬來制作電路會是什么樣?
2014年，借著國家鼓勵科技工作者創新創業的東風，帶著“讓電子打印觸手可及”的夢想，劉靜創設了北京夢之墨科技有限公司，開始依托中國科學院理化技術研究所、清華大學等強大的技術力量，專注研究世界首創的室溫液態金屬增材制造技術。
研究過程中，劉靜和他的團隊也遇到過不少障礙。一開始，他們的想法是，將金屬流體直接寫在紙上。但在實際操作中卻發現，普通金屬流體在紙上，會像水銀液滴一樣滾來滾去。之后，他們對金屬材料加以改性，解決了常規領域使用到的界面黏附性問題，使得液態金屬打印機在常溫下即可直接印制各種薄膜乃至三維結構。
3D打印是顛覆性的創新
3D打印是顛覆性的創新技術，可以將數十個、數百個甚至更多的零件組裝的產品一體化一次制造出來，大大簡化了制造工序，節約了制造和裝配成本。以3D 打印新工藝的視角對產品、裝備再設計，可以制造傳統技術無法實現的結構，為設計創新提供了非常大的創新空間。目前，3D打印技術主要用于航空航天、汽車等高端裝備制造，以及醫療、文化創意等需要個性化和快速響應的產業，還有教育領域。比如，在汽車零配件、輕工產品、家電等產品開發中，可降低產品開發周期與費用各一半以上。
劉靜表示，一個材料代表一個時代。舊石器、新石器、青銅、鐵器，包括納米，和現在大熱的石墨，他們都很難變成液體，但是液態金屬很容易在液體和固體間變換，而且它還是導體、半導體，這種多能性在幾乎所有的材料里是很罕見的。
液態金屬的應用有著廣泛的前景。除了打印電路板，在先進芯片冷卻與能源技術利用領域，液態金屬具有優異的換熱能力，在大功率電子芯片和高強度光電器件等的熱管理上已展示出不可替代的價值。在醫療健康技術領域，獨特的液態金屬材料直接促成了液態金屬生物材料學領域的形成。液態金屬在神經連接與修復、受損骨骼快速替換、植入式醫療器件直接在體內3D打印以及高分辨血管造影術、腫瘤血管阻塞治療等方面也大有發展空間。
目前，世界首座液態金屬科技館已經在云南拔地而起，而世界首條液態金屬電子手寫筆生產線和電子油墨生產線也在當地建成。除了液態金屬應用即將迎來產業化的曙光，這也意味著，創新創業的門檻已經大大降低。
