3D打�。ㄓ址Q增材制造）作為一種先進(jìn)制造技術(shù)，通過分層制造、增量成型的加工方式滿足人們對(duì)實(shí)體物品的個(gè)性化、定制化需求，被認(rèn)為是第三次工業(yè)革命的重要引擎。隨著首份國(guó)家級(jí)3D打印發(fā)展計(jì)劃《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（20152016年）》的發(fā)布以及《中國(guó)制造2025》規(guī)劃綱要的出臺(tái)，以數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造為基礎(chǔ)，與互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)服務(wù)和先進(jìn)材料技術(shù)緊密融合的3D打印技術(shù)，必將給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來顛覆式變革。加快3D打印技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，對(duì)于提升我國(guó)制造業(yè)自主創(chuàng)新能力，搶占未來科技和產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)，推進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的建設(shè)目標(biāo)具有重要意義。

金屬材料3D打印技術(shù)作為3D打印制造體系中較具前沿性和工程應(yīng)用潛力的技術(shù)，是加快發(fā)展智能制造新技術(shù)、新裝備的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。其中，專用金屬打印材料、工藝技術(shù)水平與制造裝備及核心器件的創(chuàng)新研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵。目前可用于3D打印的金屬材料主要為高熔點(diǎn)金屬粉末，以激光或高能電子束作為加工熱源，需要功率調(diào)控、送粉機(jī)構(gòu)、高真空或惰性氣體保護(hù)等配套裝置。與傳統(tǒng)加工方法相比，現(xiàn)有金屬3D打印技術(shù)雖極具優(yōu)勢(shì)，但仍存在成型溫度高、能源消耗大、金屬液固相變過程復(fù)雜、工藝影響因素多、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用昂貴等不足，且無法顧及與非金屬材料在熔點(diǎn)溫度上的巨大差異，難以用于直接打印終端功能性器件，特別是含有電子功能的器件制造仍需另外安裝電路板、布線及組裝電子元件。

在長(zhǎng)達(dá)十多年研究低熔點(diǎn)液態(tài)金屬的探索與實(shí)踐過程中，我們有幸于國(guó)內(nèi)外最早意識(shí)到液態(tài)金屬在3D打印以及更廣層面上的先進(jìn)制造中的重大價(jià)值，先后提出一系列全新的學(xué)術(shù)思想和技術(shù)理念，如液態(tài)金屬材料基因組、液相3D打印、液態(tài)金屬印刷電子學(xué)、金屬/非金屬/生物材料混合3D打印、柔性電子懸浮3D打印、植入電子或骨骼在體3D打印等，并于20122014年間推出了一系列硬件打印機(jī)原型或其產(chǎn)品化裝備，部分成果正逐步形成一定規(guī)模的市場(chǎng)化。系列原創(chuàng)性突破一經(jīng)發(fā)表就在國(guó)際上引發(fā)重要反響，被國(guó)際眾多知名科學(xué)新聞或?qū)�業(yè)網(wǎng)站如MIT　Technology　Review，　IEEE　Spectrum，　Discover，　ASME　Today，　Fox　News，　Geek，　Asian　Scientist，　Phys　Org，　Chemistry　World，　CCTV等廣泛專題評(píng)介，部分工作入圍2014年兩院院士評(píng)選中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞（全國(guó)20項(xiàng)）、美國(guó)科技界奧斯卡2015　R&D　100　Awards　Finalists（全球200項(xiàng)），以及入選2015年中關(guān)村十大科技創(chuàng)新成果獎(jiǎng)等。近期，我們欣喜地看到，全球在液態(tài)金屬增材制造領(lǐng)域的研究已然風(fēng)生水起，展示出一個(gè)極具活力和發(fā)展前景的新興科技前沿。正是在這樣的背景下，促成了我們將以往工作整理出版的初衷，愿能由此促成液態(tài)金屬3D打印這一新興領(lǐng)域的可持續(xù)健康發(fā)展，為液態(tài)金屬3D打印技術(shù)的進(jìn)步貢獻(xiàn)微薄之力。

本書集中介紹的液態(tài)金屬，學(xué)術(shù)上也稱低熔點(diǎn)金屬，有別于傳統(tǒng)的金屬3D打印材料，具體指的是一大類熔點(diǎn)低于300℃的金屬材料或由此制備的功能材料。前文已指出，低熔點(diǎn)金屬，特別是在常溫條件下呈液態(tài)的金屬，近期在先進(jìn)制造領(lǐng)域已呈現(xiàn)異軍突起之勢(shì)，展示出了大量獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，且研究和應(yīng)用還在不斷快速增長(zhǎng)。研究和開發(fā)以低熔點(diǎn)液態(tài)金屬為成型材料的3D打印技術(shù)及相關(guān)設(shè)備，突破傳統(tǒng)金屬3D打印材料的形狀和高溫限制，可實(shí)現(xiàn)常溫條件下金屬與非金屬功能材料的復(fù)合打印，推動(dòng)相應(yīng)技術(shù)和設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，必將在廣闊領(lǐng)域如可穿戴電子設(shè)備、柔性顯示器、可伸縮天線以及更多范疇功能器件的快速制造方面大有作為，將大大有助于充分發(fā)揮3D打印技術(shù)在智能生產(chǎn)和靈巧制造領(lǐng)域中的示范和帶動(dòng)作用，推動(dòng)先進(jìn)制造技術(shù)和人類生產(chǎn)、生活方式的變革，實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造業(yè)的智能升級(jí)和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。

全書內(nèi)容反映的主要是筆者實(shí)驗(yàn)室近年來的工作，同時(shí)對(duì)國(guó)際上涌現(xiàn)出的一些相關(guān)典型成果也作了必要介紹。其間，實(shí)驗(yàn)室許多同志為此做出了大量貢獻(xiàn)，如不完全列出的包括：　博士后于永澤、路金蓉、衣麗婷、湯劍波、劉福軍，研究生鄭義碩士、張琴碩士、金超博士、李海燕博士，以及青年教師高云霞博士、王倩博士等；研究工作開展過程中，實(shí)驗(yàn)室先后得到中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)基金、中國(guó)科學(xué)院前沿局3D打印項(xiàng)目與人才基金、北京市科委增材制造項(xiàng)目以及國(guó)家自然科學(xué)基金No．91748206等的支持。謹(jǐn)在此一并致謝。

由于時(shí)間倉(cāng)促，加之作者水平有限，本書不足和掛一漏萬之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

劉靜王磊2018年6月