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纳米级3D打印技术:光引导EPD

已有 527 次阅读2014-4-12 11:53 |个人分类:3d| 关键词: 纳米, 3d打印

作为一种既经济又灵活的新型金属或导体零部件表面涂装技术,电泳沉积(EPD,Electrophoretic deposition)技术已获得越来越多的关注。这个工艺如今用得最多的是为汽车车身涂装底漆。基本原理很简单,就是在汽车车身上加上正电,然后使液体底漆带上负电荷,从而使其吸附在金属表面上。

EPD工艺适用的材料很多,包括陶瓷、金属、聚合物和甚至活细胞都可以。不过,当前的EPD技术也有其局限性:它只能将材料沉积在对象的整个表面,而不能指定其沉积在特定的位置。

日前,美国劳伦斯·利弗莫尔(Lawrence Livermore)国家实验室的研究人员在原有的EPD的基础上更进一步,开发出了一种光引导(light-directed)EPD技术。这种技术采用光导电极和直流电场动态模仿表面物质,使材料沉积在由光与感光表面接触形成的目标区域。这种技术可以使用多种材料在较大面积区域内以超高的分辨率创建任意图案。

使用光引导EPD技术打印的概念验证LOGO,深棕色的是钨纳米粒子,白色的是陶瓷材料

研究人员利用光引导EPD技术生产出了氧化铝陶瓷结合钨纳米粒子的复合材料。最初,钨纳米颗粒沉积在整个光敏表面,通过激光切割铝制掩模进行光引导。然后再使用另一种不同形状的掩模沉积陶瓷材料(见上图)。据天工社了解,在未来,铝制掩模会被数字投影所取代,类似于DLP投影技术,可以变成一个完全自动化的沉积系统。

光引导EPD技术把EPD这种传统的平面材料涂覆工艺变成了一种实打实的复合材料增材制造(即3D打印)技术。例如,可以通过控制高分子材料的行为从而在一个零件上精确地制造出空泡面积(void area)以吸收能量,或者控制细胞物质在3D打印的器官里生成静脉或血管。

“这代表了EPD技术大大向前迈进了一步,可以使用复合材料制造出复杂的3D图案。”研究工程师Andrew Pascall说,他也是这次研究论文的主要作者。

研究论文《光引导电泳沉积:一种使用复合材料制造任意3D图案的新的增材制造技术的任意图案的3D复合材料(Light-Directed Electrophoretic Deposition: A New Additive Manufacturing Technique for Arbitrarily Patterned 3D Composites)》发表在《Advanced Materials》杂志上。

转载自e讯网


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