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CN106041078B - 一种彩色金属3d打印线材及其制备方法 - Google Patents

一种彩色金属3d打印线材及其制备方法 Download PDF

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CN106041078B
CN106041078B CN201610549969.3A CN201610549969A CN106041078B CN 106041078 B CN106041078 B CN 106041078B CN 201610549969 A CN201610549969 A CN 201610549969A CN 106041078 B CN106041078 B CN 106041078B
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Abstract

本发明涉及一种彩色金属3D打印线材及其制备方法，其由低熔点金属、颜料和纳米导电颗粒混合后冻结成型，继而制成特定机械强度、横截面形状和长度尺寸的线材，在实现导电和机械强度的同时还可呈现各种特定色彩。本发明首次提供的同时兼具导电性和丰富色彩的金属打印线材，可显著提升所制成终端功能器件的美观性和体验感，既保证了线材的3D机械打印特性，又具备了金属的导电性，同时还保证了彩色导电打印件的直接制造，可开启新的3D打印范畴，应用价值显著。

Description

一种彩色金属3D打印线材及其制备方法
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种彩色金属3D打印线材及其制备方法。
背景技术
3D打印也称增材制造，由于其在快速成型和制造方面拥有一系列独特优势，业已成为国内外广泛重视的核心领域。在各类3D打印中，金属打印尤其被公认为其中的王冠。当前，现有的3D打印工艺中常用的材料主要为并不导电的塑料线材，如ABS、PLA等，它们一般用来制作塑料模型或零件，却无法用于制造导电类电子器件。而另一方面，采用传统的金属耗材，因其熔点过高比如上千度，所依赖的特殊打印设备通常较为昂贵复杂，难以推广到广大普通用户层面。为此，近年来学术界和工业界也在不断尝试新途径。其中的一个突破性进展是引入低熔点金属，用以实现金属件的室温快速打印；或将低熔点金属制成线材，再采用普通3D打印机打印出具体对象。
然而，遗憾的是，最新取得进展的用来制作线材的液态金属自身色彩比较单一，无法满足各种场合下用户对色彩的要求。在3D打印界，基于这样的因素，工业界推出了色彩丰富的3D打印线材，但迄今已有的线材主要均为由塑料、聚合物等制成的非金属线材，因而尚不能直接用于需要导电的物体的打印。与此同时，业界近期逐渐提出了彩色液态金属油墨的概念(如中国专利公布号CN105220013A公布的彩色液态金属)，但这种墨水是以液态形式体现，不能像塑料线材那样用于3D打印机；也就是说，墨水与线材承担的功能完全不同，在最终功能产品的组分、制作方式及应用环节上也存在实质性区别；而且，即便将已有的液态金属墨水作成线材，其机械强度往往无法满足现有3D打印机对机械强度的要求。总的说来，迄今国内外尚未提供可用于常规3D打印机的彩色金属打印线材。
为此，本发明首次提出了彩色金属3D打印线材的技术概念，其目的正在于提供具有各种色彩的金属3D打印线材及其制备方法，以期改观现有3D打印的既有技术范畴。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为克服现有3D打印耗材技术的缺点和改变传统3D打印线材并不同时具备导电性和色彩的现状，本发明提供一种彩色金属3D打印线材，通过在低熔点金属中加载本身带有色彩的颜料和具备特定强度的纳米导电颗粒，继而冻结成型来获得预期色彩的金属3D打印线材，可制成机械强度和硬度各异，以及各种横截面形状和不同长度情形，可用于制作色彩绚丽的3D导电体或更多用途。本发明还提供了该彩色金属3D打印线材的制备方法。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供一种彩色金属3D打印线材，其原料包括低熔点金属、颜料和纳米导电颗粒；
所述低熔点金属应在室温下不熔化，以便保持固体线材从而用于3D打印机，其包括铟铋合金In66.3Bi33.7、铋锡合金Bi58Sn42、铋基合金BiIn21Sn12Pb18等中的一种或几种；
所述纳米导电颗粒包括纳米级的钛、铌、钽、钨、金刚石、氮化硅等中的一种或几种；
优选地，所述纳米导电颗粒直径为1nm-900nm；进一步优选为500nm-900nm。
优选地，所述纳米导电颗粒形状为棒状、锥形状、球状、丝状、管状、壳状或多角形，以强化线材机械强度。
优选地，所述低熔点金属与所述纳米导电颗粒的质量比为30-95∶1。
本发明所述铟铋合金In66.3Bi33.7是指该合金中In和Bi的质量含量分别为66.3％和33.7％。其它合金含义与此类似。
所述颜料包括天然颜料、人工合成颜料中的一种或几种；
优选地，所述天然颜料包括天然矿物颜料朱砂、红土、雄黄、孔雀绿、重质碳酸钙、硅灰石、重晶石粉、滑石粉、云母粉、高岭土中的一种或几种；或动物来源颜料胭脂虫红、天然鱼鳞粉中的一种或几种；或植物来源颜料藤黄、茜素红、靛青中的一种或几种；
优选地，所述人工合成颜料包括钛白、锌钡白、铅铬黄、铁蓝中的一种或几种；或大红粉、偶淡黄、酞菁蓝、喹吖啶酮中的一种或几种。
所述颜料可以直接添加到呈液态的所述金属中；优选地，所述低熔点金属与所述颜料的质量比为10-100∶1，由此可以根据具体配比获得不同色度的液态金属材料。
优选地，所述颜料的颗粒直径为10nm-1000nm；进一步优选为10nm-500nm。
所述彩色金属3D打印线材的横截面为圆形、方形或片状，等效半径为0.01-3cm。
所述彩色金属3D打印线材的长度为1-30000cm。
以下列举几种具体的彩色金属3D打印线材。
一种彩色金属3D打印线材，其原料包括低熔点金属铟铋合金In66.3Bi33.7、颜料和纳米导电颗粒；所述纳米导电颗粒包括钛、铌、钽、钨、金刚石、氮化硅等中的一种或几种；所述纳米导电颗粒直径为500nm-900nm；所述纳米导电颗粒形状为棒状、锥形状、球状、丝状、管状、壳状或多角形；所述低熔点金属与所述纳米导电颗粒的质量比为30-95∶1；所述低熔点金属与所述颜料的质量比为10-100∶1。
一种彩色金属3D打印线材，其原料包括低熔点金属铋锡合金Bi58Sn42、颜料和纳米导电颗粒；所述纳米导电颗粒包括钛、铌、钽、钨、金刚石、氮化硅等中的一种或几种；所述纳米导电颗粒直径为500nm-900nm；所述纳米导电颗粒形状为棒状、锥形状、球状、丝状、管状、壳状或多角形；所述低熔点金属与所述纳米导电颗粒的质量比为30-95∶1；所述低熔点金属与所述颜料的质量比为10-100∶1。
一种彩色金属3D打印线材，其原料包括低熔点金属铋基合金BiIn21Sn12Pb18、颜料和纳米导电颗粒；所述纳米导电颗粒包括钛、铌、钽、钨、金刚石、氮化硅等中的一种或几种；所述纳米导电颗粒直径为500nm-900nm；所述纳米导电颗粒形状为棒状、锥形状、球状、丝状、管状、壳状或多角形；所述低熔点金属与所述纳米导电颗粒的质量比为30-95∶1；所述低熔点金属与所述颜料的质量比为10-100∶1。
本发明还提供上述彩色金属3D打印线材的制备方法，包括以下步骤：
S1：按需要选取所需原料，即低熔点金属、颜料和纳米导电颗粒；
S2：将所述低熔点金属加热升温至液体状态；优选地，所述加热处理温度高于或等于所述低熔点金属的熔点；进一步优选地，所述加热处理温度高于所述低熔点金属的熔点30-600℃。
S3：将所述颜料按所需加入到液态的所述低熔点金属中，搅拌均匀；优选地，用磁力搅拌器搅拌0.5-5h；再按配比加入所述纳米导电颗粒，搅拌均匀，得彩色液态金属混合物；优选地，用磁力搅拌器搅拌0.5-5h；
S4：将所得彩色液态金属混合物经深冷处理后注入模具中，冷却成型，即可。
步骤S4具体包括将所得彩色液态金属混合物注入特定空隙尺寸的组合模具槽道中，伺其充填完整后，将模具置于低温环境，至所述液态金属混合物冷却冻结，之后揭去模具上半部分，将冻结成型的线材从模具下半部分的槽道中剥离出来，即可得到线材粗胚；优选地，槽道横截面可为原型、方形、片状；优选地，低温环境可为水冷、制冷机提供的冷却空气。将所述线材粗胚表面毛刺去除，即得到所述的彩色金属3D打印线材；绕制在特定支撑件上备用即可。
本发明进一步研究发现，将所得彩色液态金属混合物进行深冷处理可以更好地改善所述彩色金属3D打印线材的强度，强度可提升10-60％以上。
具体地，所述深冷处理包括将所得彩色液态金属混合物先升温至180-300℃，保持30-90min，然后再置于-190℃至-230℃的环境下快速冷却。优选地，将所得彩色液态金属混合物先升温至300℃，保持60min，然后再置于-190℃的环境下快速冷却。
更进一步地，可进行多次深冷处理，即将上述升温、冷却过程多次循环，由此确保最终3D打印线材的质量。实验表明，经所述深冷处理可使3D打印线材强度提升10-60％以上。
上述深冷处理具体步骤可以为所得彩色液态金属混合物升温至所需温度，保持一定时间，然后滴落到预先采用液氮冷却至所需温度的不锈钢板槽道中，这时彩色液态金属可发生快速冻结。
必须指出的是，尽管在前期的研究中(中国专利公布号CN105220013A)已提出彩色液态金属油墨的概念，但这种液态墨水在使用形态、打印方式、功能和材料组分与本发明提供的彩色金属3D打印线材完全不一样。首先，现有彩色液态金属墨水是以瓶装液态形式体现，而本发明3D打印线材则是以丝状固体细线方式工作；其次，彩色液态金属墨水是以喷射方式实现打印，而且是在平面上形成目标对象；而本发明彩色金属线材则通过3D打印的齿轮等机械机构或传送带上推出，再挤出堆叠成三维目标构件。所以，二者在最终功能产品的组分、制作方式及应用环节上存在实质性区别。即便将现有彩色液态金属墨水作成线材，其机械强度也往往无法满足现有3D打印机对机械强度的要求。
不同于现有彩色液态金属墨水的是，彩色金属3D打印线材工作温度、粘度、输送和打印方式与之有实质性区别。也就是说，普通的液态金属不适合作为3D打印线材。
以往，3D打印线材主要是塑料，人们很少考虑到采用纳米颗粒去强化其机械强度，而对于低熔点金属，因其本身已是金属，人们也就不再考虑进一步添加纳米颗粒来改变物性，但实际上这样的低熔点金属固化后往往不能满足3D打印机使用。
本发明意外地发现，一些特定的液态金属可作为3D打印线材，且具有优异的性能。通过选择特定的液态金属、添加特定纳米导电颗粒以及采用深冷处理技术可以显著改善和提升3D打印线材的机械强度，满足3D打印需求。研究表明，随着目标材料中添加的纳米粒子的细化，晶界数量的大幅度增加，目标材料的强度、韧性和超塑性都会得到大幅改进，通过调控纳米颗粒来源和添加方式成为研制新型材料的重要途径。
特别是，选用导电性优于低熔点金属的纳米颗粒材料，显著提升了终端线材的导电性。例如，向铋铟合金中添加5-90％的直径50纳米钛、铌、钽、钨颗粒，使其机械强度提升约10-80％。另外，添加棒状、锥形状等形状的纳米导电颗粒，可使液态金属产生不同的铰链状态，获得更好地机械强度，实现预期的功能。
下面列出一些常见液态金属的熔点：
镓，29.28℃ Ga75.5In24.5，16℃ Ga62.5In21.5Sn16，11℃
Bi49In21Pb18Sn12，58℃ In66.3Bi33.7，72℃ Bi52Pb30Sn18，96℃
Bi58Sn42，138℃ Bi35In48.6Sn15.9Zn0.4，58.3℃
(三)有益效果
1、本发明改观了现有3D打印线材的既有应用概念和技术范畴，首次提供了彩色金属打印线材这一崭新概念的材料，兼具金属良好导电性和颜料的丰富色彩性；
2、本发明提供的3D打印线材，与现有的塑料或聚合物类线材相比，在拥有斑斓的色彩之外，导电性大大加强，可用于对电导率和丰富色彩有要求的功能器件打印；
3、彩色金属打印线材既保证了3D机械打印特性，又具备了金属的导电性，同时还满足了人们对色彩的需求，应用价值显著；
4、彩色金属3D打印线材可以方便的直接应用于家用便携式的3D打印机中，在室温下制造出功能器件。
5、彩色金属打印线材的提出是对传统金属材料、3D打印耗材的观念性革新，可由此引申出大量全新应用。
附图说明
图1本发明实施例低熔点金属与颜料、纳米导电颗粒组成的混合物示意图(图a)，图b为局部放大图；
图2本发明实施例液态下制备彩色金属3D打印线材的模具截面示意图；
图3本发明实施例制备的彩色金属3D打印线材示意图；
图4对比例1低熔点金属与颜料组成的混合物示意图(图c)，图d为局部放大图。
图中：1—低熔点金属；2—颜料颗粒；3—低熔点金属与颜料的混合物；4—低熔点金属与颜料、纳米导电颗粒的混合物；5—纳米导电颗粒；61—制备线材的上模具；62—制备线材的下模具；7—制成的彩色金属3D打印线材。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1-2所示，一种彩色金属3D打印线材，其原料包括低熔点金属1、颜料2和纳米导电颗粒5；所述低熔点金属为铟铋合金In66.3Bi33.7；所述颜料为朱砂；所述纳米导电颗粒为颗粒直径600nm的纳米钛；
其中所述低熔点金属、颜料和纳米导电颗粒的质量比例为40∶4∶1。
本实施例还提供该彩色金属3D打印线材的制备方法，包括以下步骤：
S1：按配比称取所述低熔点铟铋合金In66.3Bi33.7、颜料朱砂和纳米导电颗粒钛；
其中，铟铋合金In66.3Bi33.7的制备方法包括按质量配比66.3：33.7将金属铟和铋置于在300℃高温真空炉环境中混合，冷却而成；
S2：将所述铟铋合金In66.3Bi33.7加热升温至180-300℃；
S3：将所述颜料朱砂制成直径为600nm的颗粒，按配比加入到上述液态状态的铟铋合金In66.3Bi33.7中，然后用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为5h；再按配比加入所述纳米导电颗粒，用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为5h，得彩色液态金属混合物4；
S4：将所述彩色液态金属混合物4升温至300℃，保持60min，然后注入一定空隙尺寸的由上模具61和下模具62组合而成的长度为1米的0.8mm直径圆孔形槽道中(参见图3)，槽道事先用液氮冷却至-190℃，伺其充填完整后，将模具置入-190℃至-230℃的环境下快速冷却，至彩色液态金属混合物4冷却冻结，之后揭去模具上半部分，将冻结成型的线材从模具下半部分的槽道中剥离出来，即可得到彩色金属线材粗胚；
S5：将彩色金属线材粗胚表面毛刺去除，即得到长度为1米、直径为0.8mm的圆形彩色金属3D打印线材7(参见图3)。绕制在特定支撑件上备用。
所得彩色金属3D打印线材的径向电导率为6.3×106S/m，挤出温度为192℃，密度为4.31g/cm3；强度满足3D打印线材的要求。
实施例2-11
彩色金属3D打印线材，其原料包括低熔点金属、颜料和纳米导电颗粒，与实施例1的区别仅在于颜料种类不同(颜料颗粒直径相同)。该彩色金属线材的制备方法同实施例1。实施例2-11彩色金属3D打印线材强度均满足3D打印线材的要求。
实施例12-20
彩色金属3D打印线材，其原料包括低熔点金属1、颜料2和直径为300nm纳米的导电颗粒5，与实施例1的区别仅在于纳米导电颗粒种类不同(见下表)。该彩色金属3D打印线材的制备方法同实施例1。实施例12-20彩色金属3D打印线材强度均满足3D打印线材的要求。
实施例21
彩色金属3D打印线材，其原料包括低熔点金属1、颜料2和纳米导电颗粒5，与实施例1的区别仅在于低熔点金属不同，该彩色金属打印线材的低熔点金属为铋锡合金Bi58Sn42。
本实施例彩色金属3D打印线材的制备方法同实施例1的区别仅在于步骤S2不同，本实施例制备方法步骤S2包括将铋锡合金Bi58Sn42置于260℃的真空恒温箱中恒温2小时，然后用磁力搅拌器搅拌120分钟，制得液态的铋锡合金Bi58Sn42。
其中，铋锡合金Bi58Sn42的制备方法包括：按照质量比58∶42的比例分别称取纯铋和纯锡，放入不锈钢容器中，将容器置于230℃的真空恒温箱中恒温1小时，随后用磁力搅拌器搅拌100分钟，即制得铋锡合金Bi58Sn42，其熔点为138℃。
所得彩色金属3D打印线材的强度满足3D打印线材的要求。
实施例22
彩色金属3D打印线材，其原料包括低熔点金属1、颜料2和纳米导电颗粒5，与实施例21的区别仅在于所述纳米导电颗粒为直径300nm的纳米铌；其中，其中所述低熔点金属1、颜料2和纳米导电铌5颗粒的质量比例为95∶4∶1。
该彩色金属3D打印线材的制备方法同实施例1。
所得彩色金属3D打印线材的强度满足3D打印线材的要求。
实施例23
彩色金属3D打印线材，其原料包括低熔点金属1、颜料2和纳米导电颗粒5，与实施例1的区别仅在于低熔点金属不同，该彩色金属线材的低熔点金属为铋基合金BiIn21Sn12Pb18。
本实施例彩色金属3D打印线材的制备方法同实施例1的区别仅在于步骤S2不同。本实施例制备方法步骤S2包括将铋基合金BiIn21Sn12Pb18置于250℃的真空恒温箱中恒温4小时，然后用磁力搅拌器搅拌50分钟，制得液态的铋基合金BiIn21Sn12Pb18。
其中，铋基合金BiIn21Sn12Pb18的制备方法包括：按照质量比49:21:12:18的比例分别称取纯铋、纯铟、纯锡和纯铅，放入不锈钢容器中，将容器置于250℃的真空恒温箱中恒温4小时，随后用磁力搅拌器搅拌50分钟，即制得铋基合金BiIn21Sn12Pb18，其熔点为58℃。
所得彩色金属3D打印线材的径向电导率为5.4×106S/m，挤出温度为183℃，密度为5.23g/cm3，强度满足3D打印线材的要求。
实施例24-35
彩色金属3D打印线材，其原料包括低熔点金属、颜料和纳米导电颗粒，与实施例1-11的区别仅在于颜料类型不同。本实施例将所述颜料(直径为600nm的颗粒)预先添加到一些溶剂中制成液态颜料，之后再与液态金属混合在经冷却成型后制成所需彩色金属线材。这里所述的溶剂可为透明的硅橡胶、环氧树脂、PDMS(聚二甲基硅氧烷)等材料甚至是通过彩色油漆和涂料调色而成，所述颜料与溶剂的质量比为1：10。
实施例36
彩色金属3D打印线材，其原料包括低熔点金属、颜料和直径500nm纳米钛颗粒，与实施例1的区别仅在于低熔点金属与颜料的质量比例为20∶1，熔点金属与纳米钛颗粒的质量比例为60∶1。
该彩色金属线材制备方法与实施例1相同。
所得彩色金属3D打印线材的径向电导率为6.2×106S/m，挤出温度为176℃，密度为5.67g/cm3，强度满足3D打印线材的要求。
实施例37
本实施例基于已有彩色金属线材，通过调色配制成所需色彩的液态金属。具体将按上述实施例1-25制得的2-6类彩色金属制成液态后再度混合，不同彩色金属之间的质量比为1-10范围，用以调色成特定色彩的金属线材。
实施例38
本实施例与实施例1-37的区别在于，线材横截面形状为0.8mm*0.8mm的线材。
实施例39
本实施例与实施例1-37的区别在于，线材横截面形状为边长为1.5mm的线材。
实施例40
本实施例与实施例1-37的区别在于，用于冷却线材的环境为采用温度的5℃的冷水降温。
对比例1
如图4所示(其中3表示低熔点金属与颜料的混合物)，与实施例1的区别仅在于原料不包括纳米导电颗粒金。按实施例1方法制备后发现其不能形成线材或强度差，无法通过常规3D打印机推送。
对比例2
与实施例1的区别仅在于将低熔点金属铟铋合金In66.3Bi33.7替换为镓或镓铟合金。按实施例1方法制备后发现其不能形成线材或强度差，主要原因在于熔点低，在挤送过程中已发生熔化，无法用于3D常规打印机。
对比例3
与实施例36的区别仅在于不包括纳米导电颗粒。按实施例1方法制备后发现其不能形成线材或强度差，且表面摩擦力过大，无法通过常规3D打印机推送。
对比例4
与实施例1的区别仅在于制备方法不经深冷处理，即将步骤所述S4彩色液态金属混合物不经升温处理直接注入到模具中，然后置于-80℃环境中冷却。
发现其不能形成线材或强度差，线材过软，机械强度偏低，且表面摩擦力过大，无法通过常规3D打印机推送。
实验例
彩色金属3D打印线材的导电特性测试方法参考电工学教科书中描述的常规方法进行。本发明从典型实验数据中，可以得到铟铋合金In66.3Bi33.7掺混朱砂颜料和纳米导电颗粒制成线材后的电阻率随着低熔点金属体积分数的变化情况，其中一个案例为，若低熔点金属和颜料的质量比例为20∶1(对比例3)时，所制成的彩色金属线材电阻率为2.1×10- 6ohm·m，为电的良导体。在此基础上，再按质量比60∶1加载500nm直径纳米钛(实施例36)，可得到经过混合工艺制备出的彩色金属线材的电阻率提升约为6.6×10-7ohm·m，说明纳米颗粒的加载，使得导电性优于之前的彩色金属线材，也说明本发明的可行性。其余，由更多不同低熔点金属基组分和颜料乃至纳米颗粒的制备出的彩色金属线材，也得到类似的组分关系。此处不一而足。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (16)

1.一种彩色金属3D打印线材，其特征在于，其原料包括低熔点金属、颜料和纳米导电颗粒；所述低熔点金属包括铟铋合金In66.3Bi33.7、铋锡合金Bi58Sn42、铋基合金BiIn21Sn12Pb18中的一种或几种；所述纳米导电颗粒包括纳米级的钛、铌、钽、钨、金刚石、氮化硅中的一种或几种；
所述彩色金属3D打印线材的制备方法，包括以下步骤：
S1：按需要选取所需原料；
S2：将所述低熔点金属加热升温至液体状态；
S3：将所述颜料按所需加入到液态的所述低熔点金属中，搅拌均匀；再按配比加入所述纳米导电颗粒，搅拌均匀，得彩色液态金属混合物；
S4：将所得彩色液态金属混合物经深冷处理后注入模具中，冷却成型，即可；
所述深冷处理包括将所得彩色液态金属混合物先升温至180-300℃，保持30-90min，然后再置于-190℃至-230℃的环境下快速冷却。
2.根据权利要求1所述的彩色金属3D打印线材，其特征在于，所述彩色金属3D打印线材的制备方法中，所述深冷处理包括将所得彩色液态金属混合物先升温至300℃，保持60min，然后再置于-190℃的环境下快速冷却。
3.根据权利要求1所述的彩色金属3D打印线材，其特征在于，所述彩色金属3D打印线材的制备方法中进行多次深冷处理。
4.根据权利要求1-3任一项所述的彩色金属3D打印线材，其特征在于，所述纳米导电颗粒形状为棒状、锥形状、球状、丝状、管状、壳状或多角形。
5.根据权利要求1-3任一项所述的彩色金属3D打印线材，其特征在于，所述纳米导电颗粒直径为1nm-900nm；和/或，所述颜料的颗粒直径为10nm-1000nm。
6.根据权利要求1-3任一项所述的彩色金属3D打印线材，其特征在于，所述纳米导电颗粒直径500nm-900nm；和/或，所述颜料的颗粒直径为10nm-500nm。
7.根据权利要求1-3任一项所述的彩色金属3D打印线材，其特征在于，所述低熔点金属与所述纳米导电颗粒的质量比为30-95∶1，和/或，所述低熔点金属与所述颜料的质量比为10-100∶1。
8.根据权利要求1-3任一项所述的彩色金属3D打印线材，其特征在于，所述颜料包括天然颜料、人工合成颜料中的一种或几种。
9.根据权利要求1-3任一项所述的彩色金属3D打印线材，其特征在于，所述彩色金属3D打印线材的横截面为圆形、方形或片状，等效半径为0.01-3cm。
10.权利要求1-9任一项所述彩色金属3D打印线材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按需要选取所需原料；
S2：将所述低熔点金属加热升温至液体状态；
S3：将所述颜料按所需加入到液态的所述低熔点金属中，搅拌均匀；再按配比加入所述纳米导电颗粒，搅拌均匀，得彩色液态金属混合物；
S4：将所得彩色液态金属混合物经深冷处理后注入模具中，冷却成型，即可。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述加热处理温度高于或等于所述低熔点金属的熔点。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述加热处理温度高于所述低熔点金属的熔点30-600℃。
13.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌为磁力搅拌0.5-5h。
14.根据权利要求10-13任一项所述的制备方法，其特征在于，所述深冷处理包括将所得彩色液态金属混合物先升温至180-300℃，保持30-90min，然后再置于-190℃至-230℃的环境下快速冷却。
15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述深冷处理包括将所得彩色液态金属混合物先升温至300℃，保持60min，然后再置于-190℃的环境下快速冷却。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，进行多次深冷处理。
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