简介
导电3D打印材料为下一代3D打印项目开辟了一个新的领域，有了可导电的材料，就可以打印出简单的低压电路项目，如发光二极管和传感器等。
只要通过双喷嘴打印机，配合标准PLA打印材料，你就可以在打印机上直接打印出普通电路板来。
如果你需要使用导电ABS材料，市场上也有同样的选择。
材料组成与工作原理
导电3D打印材料是通过在非导电聚合物基体中添加导电填料制成的复合材料。常见的聚合物包括聚乳酸（PLA）和丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS），而导电填料则包括碳黑、石墨、金属颗粒（如银、铜、镍）、碳纳米管或石墨烯。这些填料在聚合物中形成导电网络，使材料能够导电，从而使打印零件具备电气功能。根据All3DP的比较，导电丝材的电阻因品牌和几何形状而异，例如Protopasta的导电PLA在1.75mm丝材10cm长度的电阻为2.0-3.5千欧。
导电PLA打印材料特性
- 主要特性是可以打印低压电路
- LED，传感器，普通电路和低压Arduino项目的理想材料
- 耐用性较低
- 弹性中等，反复弯曲可能会断裂
- 不可溶解
- 可以循环利用
- 不建议用作食品容器
- 打印温度范围215°C – 230°C
- 冷却时轻微收缩
- 无需热床
- 打印难度简单，非常接近于标准PLA
最新发展与未来趋势
根据2024年3月的Women in Tech Network报道，导电3D打印材料领域正在快速发展，包括：
- 利用纳米材料提升导电性。
- 开发可拉伸导电墨水，特别适用于可穿戴设备。
- 创造多材料设备，支持自愈合材料和可持续性。
- 高分辨率技术，如SLA和DLP打印的导电树脂，用于微电子器件。
- 与传统制造的集成，以及先进设计软件的支持。
这些发展表明，导电3D打印材料将在电子制造和设计中发挥转型性作用。
对比与局限
与传统金属导体相比，导电3D打印材料的导电性较低，但其优势在于灵活性和快速原型制作能力。根据3DPrinting.com，其表面电阻率小于1 x 10^5 Ω/sq，适合低电流应用，但远低于铜的导电性。局限包括耐久性较低和机械性能较弱，需根据具体应用选择合适材料。
表格：导电PLA与标准PLA对比
| 特性 | 导电PLA | 标准PLA |
|---|---|---|
| 导电性 | 是，适合低压电路 | 否，绝缘体 |
| 打印温度 | 190°C至220°C（可能更高，如215°C-230°C） | 180°C至220°C |
| 耐久性 | 较低，易在弯曲下断裂 | 较高，适合一般结构 |
| 柔韧性 | 中等，适度弹性 | 较低，较脆 |
| 回收利用 | 是，但不建议食品容器 | 是，广泛用于各种应用 |
| 打印难度 | 简单，与标准PLA相似 | 简单，易于初学者 |
结论
导电3D打印材料为电子和3D打印领域带来了革命性变化，特别适合低压电路和快速原型制作。尽管存在耐久性和导电性限制，但其在可穿戴设备、软机器人和物联网中的潜力巨大。随着研究的深入，未来有望看到更高性能和更广泛应用的材料。