納米級3D打印技術：光引導EPD

作為一種既經(jīng)濟又靈活的新型金屬或導體零部件表面涂裝技術，電泳沉積（EPD，Electrophoretic deposition）技術已獲得越來越多的關注。這個工藝如今用得最多的是為汽車車身涂裝底漆。基本原理很簡單，就是在汽車車身上加上正電，然后使液體底漆帶上負電荷，從而使其吸附在金屬表面上。
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：它只能將材料沉積在對象的整個表面，而不能指定其沉積在特定的位置。
日前，美國勞倫斯·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(fā)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(tài)模仿表面物質，使材料沉積在由光與感光表面接觸形成的目標區(qū)域。這種技術可以使用多種材料在較大面積區(qū)域內以超高的分辨率創(chuàng)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技術生產出了氧化鋁陶瓷結合鎢納米粒子的復合材料。最初，鎢納米顆粒沉積在整個光敏表面，通過激光切割鋁制掩模進行光引導。然后再使用另一種不同形狀的掩模沉積陶瓷材料（見上圖）。據(jù)了解，在未來，鋁制掩模會被數(shù)字投影所取代，類似于DLP投影技術，可以變成一個完全自動化的沉積系統(tǒng)。



光引導EPD技術把EPD這種傳統(tǒng)的平面材料涂覆工藝變成了一種實打實的復合材料增材制造（即3D打印）技術。例如，可以通過控制高分子材料的行為從而在一個零件上精確地制造出空泡面積（void area）以吸收能量，或者控制細胞物質在3D打印的器官里生成靜脈或血管。
“這代表了EPD技術大大向前邁進了一步，可以使用復合材料制造出復雜的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：一種使用復合材料制造任意3D圖案的新的增材制造技術的任意圖案的3D復合材料（Light-Directed Electrophoretic Deposition: A New Additive Manufacturing Technique for Arbitrarily Patterned 3D Composites）》發(fā)表在《Advanced Materials》雜志上。
（來源于天工社）