《Adv. Eng. Mater.》：跨尺度金屬微結(jié)構(gòu)增材制造

來(lái)源：摩方精密


近年來(lái)，微米尺度金屬增材制造技術(shù)得到了快速的發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于光學(xué)、微機(jī)器人、微電子學(xué)等領(lǐng)域。目前，微米尺度3D金屬結(jié)構(gòu)可以采用聚焦電子/離子束誘導(dǎo)沉積、激光感應(yīng)光致還原等3D打印技術(shù)直接制備而成，或者采用雙光子聚合3D打印技術(shù)結(jié)合電鍍技術(shù)多步制備而成。其中，基于金屬離子局部電化學(xué)還原反應(yīng)的電化學(xué)沉積技術(shù)被認(rèn)為具有極大的優(yōu)勢(shì)：該技術(shù)無(wú)需進(jìn)行任何后處理，而且可制備致密性好、導(dǎo)電、無(wú)污染的金屬樣件。然而，如何在保持打印分辨率的情況下提高打印速率是該技術(shù)面臨的一個(gè)難題。

本研究論文是基于中空原子力顯微鏡(AFM)懸臂梁的金屬電化學(xué)沉積3D打印系統(tǒng)，在保持電場(chǎng)電勢(shì)和體素高度不變的情況下，研究了施加壓力和噴嘴直徑對(duì)體素水平尺寸的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在打印過(guò)程中保持噴嘴直徑不變，針對(duì)施加壓力的實(shí)時(shí)調(diào)整可以實(shí)現(xiàn)體素面積兩個(gè)數(shù)量級(jí)的跨越，并且通過(guò)改變施加壓力，使用孔徑為500nm的噴嘴成功制備了四根線徑不同的銅線圈�；�于以上研究，該技術(shù)通過(guò)精確調(diào)整體素尺寸不僅可以實(shí)現(xiàn)同一打印樣件從亞微米級(jí)到亞毫米級(jí)的跨尺度制作，而且還可以顯著提高打印速率。該技術(shù)使用銅作為金屬打印材料，但同樣適用于其他電鍍金屬。

圖1. 基于中空AFM懸臂梁金屬電化學(xué)沉積3D打印系統(tǒng)示意圖及打印過(guò)程示意圖


圖2. 使用孔徑為500nm的噴嘴打印的四根線徑不同的銅線圈的SEM圖，其中，a圖和b圖是同一結(jié)構(gòu)的兩種不同視圖

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adem.201900961