美国劳伦斯利弗莫尔实验室推出一项新型纳米颗

光引导电泳沉积助力增材制造

[据3Ders网站2014年4月11日报道]作为金属或导电零件新型材料生产的一项经济型和多功能加工技术,电泳沉积已经得到越来越多的关注。这项工艺最大的应用就是作为汽车的第一涂层底漆。 多种材料可以用于电泳沉积工艺,包括陶瓷、金属、聚合物,甚至是活细胞。然而,EPD也有其自身的限制:目前为止,它只能对整个表面,并非具体的、预定位置的材料进行沉积。美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室研究人员已经创造出一种名为“光定向电泳沉积”的技术,该技术使用光导电极和DC电场,对表面材料进行动态仿制。这使得材料在目标区域进行堆积,光进入目标区域与光导体表面接触。这种工艺创造了大型区域高分辨率任意图案的3D多材料复合型材料。 研究人员使用光定向EPD生产一种氧化铝陶瓷钨纳米颗粒复合材料,钨纳米颗粒在整个光导表面进行沉积,然后通过激光切割铝掩膜进行照亮。另一种不同形状的掩膜随后被新材料取代,以沉积陶瓷材料。未来,与那些在DLP电视中看到的类似,铝掩膜将被完全自动化的沉积系统中的数字映射掩膜所取代。光定向电泳沉积可能将传统EPD从单层、单材料涂层工艺提升至真正的增材制造技术,允许形成独特的复合材料。例如,空白区域可在某个部分精确地创建,以控制能量吸收的高分子材料行为。 研究工程师安德鲁·帕斯卡表示,“我们已经演示了一种新型电泳沉积技术,这种技术使用光来绘制光导层材料。作为制造复杂3D打印复合材料的一种方式,这项技术在推动电泳沉积方面取得重大进步。” 这项名为“光定向电泳沉积:任意图案3D复合材料的新型增材制造技术”发表在《先进材料》上。

电泳沉积可将包括陶瓷、金属、聚合物,甚至活体细胞等在内的多种材料沉积到各种表面,最常见的应用是在装配线上,用于车身底漆的喷涂。然而,该技术也有局限性:只能将材料沉积在整个表面,而不能在指定的特定区域。

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室工程师Andrew Pascall率领研发团队开发出一种被称为光引导电泳沉积的新技术,利用光导电极和直流电场来动态调整表面物质的模型。材料在光线与感光表面相接触的目标区域逐步积聚,使得利用多种材料在较大面积上以较高分辨率创造任意图形成为可能。

研究人员利用该方法,制备出氧化铝陶瓷—钨纳米颗粒组成的复合物。研究人员先将钨纳米颗粒沉积在光导表面,然后通过激光切割铝掩模进行光引导,再利用另一种不同形状的掩模沉积陶瓷材料。

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