随着第四次工业革命的到来，金属增材制造技术（AM）的发展为快速的原型设计和产品个性化设计提供了新的机遇。本文向我们展示了一种适用于粘合剂喷射3D打印金属的水基固相粘合剂。普通果酸螯合剂的钠盐在金属颗粒之间形成稳定的金属螯合桥，使精细的3D打印金属强度得到提高。通过后处理，可以进一步降低金属颗粒之间的孔隙度，同时证明了这种螯合化学与各种金属的相容性，并且提出的金属3D打印机制可以为消费者层面的个性化金属3 D打印开辟新的途径。
粘合剂喷射金属 3D 打印 (Binder jetting metal 3D printing ，简称BJM3DP) 是一种很有前景的增材制造技术，它能够选择性地将液体粘合剂喷射到金属粉末上，使得分子之间形成化学键。但是BJM3DP的商用技术的实现需要克服增材制造工艺的苛刻条件，比如材料处理、后处理和质量把控。BJM3DP 与其他3D打印金属材料相比具有特殊的优势，由于其加工工艺操作成本低、简单且安全。
相关研究成果以题“A general fruit acid chelation route for eco-friendly and ambient 3D printing of metals”发表在顶刊nature communications上。
https://www.nature.com/articles/s41467-021-27730-6
a BJM3DP系统的示意图。b 在建筑机机架箱上沉积粉末层。c 程序化水墨喷射到粉末层上。d 天然生态友好果酸（顶部）及其钠盐（底部）的化学结构。e 制备的金属粉末和螯合剂的混合物（左）和金属螯合后形成的金属螯合桥（右）的示意图说明。f 金属的化学结构，金属颗粒表面的螯合桥。g 3D打印菊石贝壳状物体的摄影图像（比例尺：10 mm）。
金属颗粒之间金属螯合桥的形成。a. 金属颗粒表面金属螯合作用机理示意图。b. 螯合剂的化学结构及其与金属颗粒表面的配位(左)和振动峰确定的FT-IR分析(右)。c. 螯合金属颗粒表面的反褶积XPS峰（左）和SEM截面图(右)(比例尺为100μm)。d. 各种螯合剂的Al - O/Al - Al原子比(Al 2p谱峰积分面积)和O - Al/O原子比(O 1s谱峰积分面积)。e. BJM3DP使用各种螯合剂3D打印物体的抗压强度和模量。数据以平均值±标准差表示。插图显示了3D打印物体的压缩测试的摄影图像。
