一、参赛作品概述

展品名称：独立镓线状结构

材料类别：液态金属镓

创作者名称：王新鹏

所属学校：北京航空航天大学

参赛论文：Electrochemically enabled embedded 3D printing of freestanding gallium wire-like structures.

二、展品简介

1、展品简介/创新点： 论文中，为了制造具有大尺寸和高分辨率的平面且独立的镓结构，提出了一种电化学诱导的嵌入式3D打印（3e-3DP）方法。并开发了一种简捷的固化方法，以有效地从支撑凝胶中转移镓结构。简言之，该方法通过喷嘴将液态镓挤出到支撑水凝胶中。利用电化学方法在液态镓表面诱导形成表面氧化层，将液态镓打印为具有相同直径而不是小液滴的连续导线。同时，借助支撑体系，可以制成各种2D和3D结构。在固化和去除支撑基质之后，固化的镓结构可以独立放置。这些镓结构具有高导电性和良好的延展性，可以无缝组装成弹性体，从而制造出柔性导体和压力传感器，进而更加灵活方便地适应各种应用。

2、性质：3D打印+成核凝固+柔性应用结果验证

3、展品应用领域：基于液态金属镓的柔性电子器件设计。

4、展品参数：

中文名	独立镓线状结构	英文名	Freestanding gallium wire-like structure
使用方法	作用机理
电化学诱导	①Lippmann’s equation：γ=γ_0−1/2C(φ−φ_0)^2 ②电化学氧化：Ga − 3e^−→ Ga^3+  3H_2O + 3e^− → 3H_2 + 3OH^−

 

三、科研笔记

仰望星空，脚踏实地

     “念念不忘，必有回响”，我的博士生涯是我工作了四年后才最终下定决心去读的。当年读完硕士，我有很大的执念就是不想待在学校里了，想去社会上打拼感受。我的硕士导师苦口婆心劝了我好久，认为我还是适合做科研的，但是仍然没有让我改变主意。后来想想当时真的是固执。兜兜转转，几年的工作经历（当然也跟科研有关）让我内心读博的声音越来越强大，后来还是来了。有过工作经历的我，除了压力比直接读博的人要大很多，会更加懂得对学校学习生活的珍惜，对时间有更合理的规划，也更能融合自己的科研目标不断前进。

       再次来到校园的我，在合理安排了必需的课程外，就积极与导师沟通想法，并着手实施，因为课题组是初创的，所以一切的实验设备和器材都是临时采购的，包括从实验桌椅开始。自己的科研热情还是比较高涨的，解决了实验室的基本问题，下一步就是实验想法的实施了，当时在上课之余的时间就闷在实验室做实验，记得十一的时候妹妹来北京找我玩，却陪我在另一个实验室待了一个假期，最后一天才陪她去了附近的公园逛了逛，我这个人有点后知后觉，后来想想有点对不起她，不过她还是很理解我的。一开始我们的3D打印是从镓铟锡开始的，想做细胞传感器的。在不断的尝试下，镓铟锡的悬浮3D打印的参数慢慢摸索出来了。但是，实验过程当然不是一帆风顺的，并不会如愿地向我们预期的方向发展，我们发现要实现最初想的一直悬浮是有点困难，并且也无法用于后续应用啊，实验遇到了瓶颈，后来无意间就使用了固体镓作为成核剂在室温下完成了对液态金属镓的固化，就想能不能打印纯镓然后固化了取出来呢，这样用于后续应用就方便了。跟老师沟通之后，觉得可行，然后就重新摸索镓的的悬浮3D打印参数，打印出来之后就是对产品的表征分析，但是怎么表征制样又是需要探索和尝试的，打了几圈电话因为液态金属是流动的液体，几家表征机构怕污染损伤仪器，就不给检测，也询问了一些做过这个材料表征的师兄师姐，最后在培训后才最终自己硬着头皮去尝试了，很开心最后得到了比较好的结果。理论上的一点很小的事，都有可能会成为实际科研实验中的大石头啊，这就是“实践出真知”吧。基本上前期工作做的差不多了，很自然进入了寒假七天模式。记得在我坐车回家的火车上，看到新闻说武汉封城的消息，就这样新冠疫情爆发了，在家一而再再而三被告知回校延迟了，因为后续设想应用实验做不了，和导师讨论后，把之前的结果整理成了初稿，增补了两个可以做的实验，不得已进行了投稿。最后在家待了八个月后回到学校，很庆幸，文章在不断投稿中，最后被接收了。对于我来说，发表文章的新鲜感是硕士期间就经历了，就不多说了。

      有句话说“理想往往很美好，现实却很骨感”，是的，一个科研想法从提出，到实验的实施，再到成果的发表，通常不是一帆风顺的，需要我们不断地在实践中矫正，最终得到切实可行的科研成果。“仰望星空，脚踏实地”，科研不是简短的路程，是要持续奋斗的过程，如果选择了，就坚持下去吧，大家一起继续加油！