EPFL研究团队开发出一种突破性的光聚合技术，通过水凝胶支架的金属离子反复注入与沉淀过程，成功制造出高密度陶瓷与金属3D打印结构，并显著降低了收缩率。

该技术解决了传统光聚合技术制备非高分子材料时长期存在的打印分辨率低、材料选择有限及热转化过程中高收缩率等问题。

新工艺由研究人员Yiming Ji、Ying Hong、Dhruv R. Bhandari和Daryl W. Yee共同开发，通过化学转化3D打印的水凝胶支架，经过多次金属离子注入和原位纳米颗粒沉淀循环，形成高金属含量复合材料，再经热处理转化为致密陶瓷或金属构件。



该方法实现了高达79wt%的金属离子负载量，远超现有光聚合兼容技术的水平。

最终陶瓷氧化物的线性收缩率最低降至20%，金属结构收缩率为38-46%，理论密度超过84%。微计算机断层扫描实验证实了材料密度的显著提升。

收缩率降低直接带来了机械性能的改善：新工艺制备的铁结构抗压强度高达5MPa，比早期水凝胶注入增材制造技术提高了25倍以上。



与倾向于微型化的传统耐收缩策略不同，该低收缩工艺拓展了可制造几何形状和构件尺寸的范围。

研究团队成功打印出厘米级铁螺旋结构、支架、齿轮以及亚100微米壁厚的银晶格结构。

该工艺还可扩展至硬磁陶瓷（如锶铁氧体SrFe₁₂O₁₉）的制造，证明了在不改变基础树脂配方的条件下生产复杂功能材料的能力。

团队强调了该方法的模块化与成本效益优势——仅需标准DLP打印机、商用金属盐和管式炉，避免了粉末床熔融或选择性激光烧结相关的高成本基础设施和材料限制。

EPFL助理教授、该研究资深作者Daryl W. Yee表示：“这项工作通过克服光聚合增材制造中长期存在的收缩率、保真度和材料多样性之间的权衡，为结构化材料设计开辟了新能力。”

发表于《Advanced Materials》的研究指出，该注入-沉淀方法可适配其他对光学清晰度和特征分辨率要求极高的增材制造平台，包括体积打印和双光子光刻。

作者提到，自动化注入循环和水凝胶处理将进一步增强工业应用的规模化能力。