传统的印刷电路板几乎都是平面和二维的。但是，新加坡国立大学的一个研究小组利用一种名为 CHARM3D 的智能新技术，将电路打印提升到了三维空间。不仅是三维，这些印刷电路还能自我修复。

通过垂直而非平面的方式，元件可以堆叠起来，这意味着我们的电子产品占地面积要小得多--如今我们都希望我们的设备更小巧、更时尚。但要实现三维电路，现有的直接墨水写入（DIW）等方法是一个挑战。这些技术使用特殊的复合墨水，需要辅助材料，而且粘度高、速度慢。

CHARM3D 利用一些巧妙的材料特性，采用了一种完全不同的方法。它使用一种由铟、铋和锡制成的名为菲尔德金属的金属合金。这种合金的熔点非常低，约为 62°C，流动顺畅，并能快速自凝固。

这些特性的独特组合有助于 CHARM3D 打印出超光滑、均匀的三维金属微结构，宽度从 100 微米到 300 微米不等，大约只有几根头发那么细。这些结构还包括立方体框架、垂直字母和可伸缩螺旋。

这种印刷结构还能自我修复损伤。如果电路被刮伤或变形，只需将其加热到超过低熔点，它们就会重新凝固成原来的形状。这使得电路更加耐用，甚至可以回收利用。

这里的可能性是巨大的。正如研究人员所提到的，高分辨率、快速打印（每秒可打印 100 毫米）以及创建复杂 3D 形状的能力，使其可以用于各种很酷的东西。

研究人员注意到的最大应用可能是医疗保健。想象一下，穿着带有 3D 打印传感器的智能衣服，这些传感器可以在不接触皮肤的情况下监测你的生命体征。它还能带来更精确的医学成像，比如利用微波提前检测乳腺癌肿瘤。该团队已经利用这项技术制造出了可穿戴的无电池温度传感器、用于无线生命体征监测的天线以及用于操纵电磁波的超材料。

领导这项研究的该大学副教授本杰明-蒂（Benjamin Tee）说："CHARM3D 提供了一种更快、更简单的三维金属打印方法，作为先进电子电路制造的解决方案，为复杂三维电子电路的工业化生产和广泛采用带来了巨大的希望。"

当然，研究人员还有很多工作要做。他们希望将 CHARM3D 应用于其他各种金属和结构应用。研究小组还在探索商业化途径，以便将这项技术更广泛地应用于工业领域。您可以在《自然》（Nature）杂志上发表的论文中找到完整的研究内容。