作為(wei) 一種既經濟又靈活的新型金屬或導體(ti) 零部件表麵塗裝技術,電泳沉積(EPD,Electrophoretic deposition)技術已獲得越來越多的關(guan) 注。這個(ge) 工藝如今用得最多的是為(wei) 汽車車身塗裝底漆。基本原理很簡單,就是在汽車車身上加上正電,然後使液體(ti) 底漆帶上負電荷,從(cong) 而使其吸附在金屬表麵上。
EPD工藝適用的材料很多,包括陶瓷、金屬、聚合物和甚至活細胞都可以。不過,當前的EPD技術也有其局限性:它隻能將材料沉積在對象的整個(ge) 表麵,而不能指定其沉積在特定的位置。
日前,美國勞倫(lun) 斯·利弗莫爾(Lawrence Livermore)國家實驗室的研究人員在原有的EPD的基礎上更進一步,開發出了一種光引導(light-directed)EPD技術。這種技術采用光導電極和直流電場動態模仿表麵物質,使材料沉積在由光與(yu) 感光表麵接觸形成的目標區域。這種技術可以使用多種材料在較大麵積區域內(nei) 以超高的分辨率創建任意圖案。

使用光引導EPD技術打印的概念驗證LOGO,深棕色的是鎢納米粒子,白色的是陶瓷材料
研究人員利用光引導EPD技術生產(chan) 出了氧化鋁陶瓷結合鎢納米粒子的複合材料。最初,鎢納米顆粒沉積在整個(ge) 光敏表麵,通過激光切割鋁製掩模進行光引導。然後再使用另一種不同形狀的掩模沉積陶瓷材料(見上圖)。在未來,鋁製掩模會(hui) 被數字投影所取代,類似於(yu) DLP投影技術,可以變成一個(ge) 完全自動化的沉積係統。

光引導EPD技術把EPD這種傳(chuan) 統的平麵材料塗覆工藝變成了一種實打實的複合材料增材製造(即3D打印)技術。例如,可以通過控製高分子材料的行為(wei) 從(cong) 而在一個(ge) 零件上精確地製造出空泡麵積(void area)以吸收能量,或者控製細胞物質在3D打印的器官裏生成靜脈或血管。
“這代表了EPD技術大大向前邁進了一步,可以使用複合材料製造出複雜的3D圖案。”研究工程師Andrew Pascall說,他也是這次研究論文的主要作者。
研究論文《光引導電泳沉積:一種使用複合材料製造任意3D圖案的新的增材製造技術的任意圖案的3D複合材料(Light-Directed Electrophoretic Deposition: A New Additive Manufacturing Technique for Arbitrarily Patterned 3D Composites)》發表在《Advanced Materials》雜誌上。
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