納米級(jí)3D打印技術(shù)：光引導(dǎo)EPD

作為一種既經(jīng)濟(jì)又靈活的新型金屬或?qū)�體零部件表面涂裝技術(shù)，電泳沉積（EPD，Electrophoretic deposition）技術(shù)已獲得越來(lái)越多的關(guān)注。這個(gè)工藝如今用得最多的是為汽車車身涂裝底漆�；�本原理很簡(jiǎn)單，就是在汽車車身上加上正電，然后使液體底漆帶上負(fù)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(xì)胞都可以。不過(guò)，當(dāng)前的EPD技術(shù)也有其局限性：它只能將材料沉積在對(duì)象的整個(gè)表面，而不能指定其沉積在特定的位置。
日前，美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾（Lawrence Livermore）國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員在原有的EPD的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，開發(fā)出了一種光引導(dǎo)（light-directed）EPD技術(shù)。這種技術(shù)采用光導(dǎo)電極和直流電場(chǎng)動(dòng)態(tài)模仿表面物質(zhì)，使材料沉積在由光與感光表面接觸形成的目標(biāo)區(qū)域。這種技術(shù)可以使用多種材料在較大面積區(qū)域內(nèi)以超高的分辨率創(chuàng)建任意圖案。


使用光引導(dǎo)EPD技術(shù)打印的概念驗(yàn)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(dǎo)EPD技術(shù)生產(chǎn)出了氧化鋁陶瓷結(jié)合鎢納米粒子的復(fù)合材料。最初，鎢納米顆粒沉積在整個(gè)光敏表面，通過(guò)激光切割鋁制掩模進(jìn)行光引導(dǎo)。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(lái)，鋁制掩模會(huì)被數(shù)字投影所取代，類似于DLP投影技術(shù)，可以變成一個(gè)完全自動(dòng)化的沉積系統(tǒng)。



光引導(dǎo)EPD技術(shù)把EPD這種傳統(tǒng)的平面材料涂覆工藝變成了一種實(shí)打?qū)嵉膹?fù)合材料增材制造（即3D打印）技術(shù)。例如，可以通過(guò)控制高分子材料的行為從而在一個(gè)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(xì)胞物質(zhì)在3D打印的器官里生成靜脈或血管。
“這代表了EPD技術(shù)大大向前邁進(jìn)了一步，可以使用復(fù)合材料制造出復(fù)雜的3D圖案。”研究工程師Andrew Pascall說(shuō)，他也是這次研究論文的主要作者。
研究論文《光引導(dǎo)電泳沉積：一種使用復(fù)合材料制造任意3D圖案的新的增材制造技術(shù)的任意圖案的3D復(fù)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(lái)源于天工社）