借(jie)助中空AFM懸(xuan)臂(bi)梁(liang)實(shi)現亞微(wei)米(mi)-亞毫米(mi)金屬微(wei)結構(gou)的(de)增材制(zhi)造(zao)

目(mu)前，微(wei)米尺度(du)金屬結構(gou)的(de)增材制(zhi)造(zao)主(zhu)要采(cai)用(yong)三(san)種(zhong)策(ce)略(lve)：微立體(ti)光(guang)刻(ke)模(mo)板的(de)金(jin)屬化(hua)、金屬材料(liao)的(de)轉(zhuan)移-燒(shao)結以(yi)及原(yuan)位(wei)金屬(shu)合成(cheng)。其中，基(ji)於(yu)金屬(shu)離(li)子(zi)局部電化學還原(yuan)反應(ying)的(de)電(dian)化學沈積(ji)3D打印(yin)技術采(cai)用(yong)原(yuan)位(wei)金屬(shu)合成(cheng)的(de)方(fang)式(shi)，無(wu)需進(jin)行(xing)任何後(hou)處(chu)理。該技術使用金(jin)屬(shu)鹽溶液(ye)作為(wei)原(yuan)料，在(zai)打印過程(cheng)中，金(jin)屬鹽溶液(ye)通(tong)過打(da)印(yin)噴嘴噴(pen)射到(dao)導電(dian)基(ji)底上(shang)，當(dang)溶液(ye)接觸到(dao)基底時，金屬離子(zi)發(fa)生(sheng)還原(yuan)反應(ying)形(xing)成(cheng)金(jin)屬沈積(ji)層。

本研究論(lun)文(wen)介紹了(le)壹(yi)種(zhong)基於(yu)力學控制(zhi)的(de)金(jin)屬電(dian)化學沈積(ji)3D打印(yin)技術，該技術采(cai)用(yong)中空原(yuan)子(zi)力(li)顯(xian)微鏡(jing)(AFM)懸(xuan)臂(bi)梁(liang)在(zai)標(biao)準三(san)電極(ji)電(dian)解(jie)池(chi)中局部噴塗(tu)金(jin)屬(shu)離(li)子(zi)，從(cong)而(er)發生(sheng)局部電鍍(du)反應(ying)。中空懸(xuan)臂(bi)梁(liang)偏轉反饋(kui)信號(hao)可(ke)以(yi)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)體(ti)素(su)的(de)生(sheng)長(chang)，進(jin)而(er)實(shi)現打印(yin)過程(cheng)的(de)自(zi)動(dong)化；而(er)且該技術無(wu)需進(jin)行(xing)參數(shu)校(xiao)準(zhun)，可在(zai)導(dao)電基(ji)底任意(yi)位(wei)置進(jin)行(xing)打印。基(ji)於(yu)以(yi)上(shang)優勢(shi)，該技術可自動(dong)成(cheng)型任意(yi)形狀的(de)3D結構(gou)。研究人員(yuan)利用該技術打印了(le)兩(liang)個(ge)不(bu)同(tong)比例的(de)大衛(wei)雕像(xiang)銅(tong)復制(zhi)品(pin)。雖然銅(tong)是最合適(shi)的(de)電(dian)沈積(ji)金屬(shu)，但該技術同樣(yang)適(shi)用於(yu)可宏(hong)觀(guan)電(dian)鍍(du)的(de)所(suo)有(you)金(jin)屬(shu)。

圖(tu)1. 基於(yu)力學控制(zhi)的(de)電(dian)化學沈積(ji)3D打印(yin)技術制(zhi)備(bei)兩個(ge)並(bing)排支柱的(de)示(shi)意(yi)圖

圖(tu)2. 比例為(wei)1:10000和1:70000的(de)大衛(wei)雕像(xiang)復制(zhi)品(pin)的(de)SEM圖(tu)。a-c：比例為(wei)1:10000、高(gao)度(du)為(wei)700μm的(de)復制(zhi)品(pin)；圖a插圖、圖(tu)b插(cha)圖及d圖：比例為(wei)1:70000、高(gao)度(du)為(wei)100μm的(de)復制(zhi)品(pin)