目前，微米尺度金屬結構的增材制造主要采用三種策略：微立體光刻模板的金屬化、金屬材料的轉移-燒結以及原位金屬合成。其中，基于金屬離子局部電化學(xué)還原反應的電化學(xué)沉積3D打印技術(shù)采用原位金屬合成的方式，無(wú)需進(jìn)行任何后處理。該技術(shù)使用金屬鹽溶液作為原料，在打印過(guò)程中，金屬鹽溶液通過(guò)打印噴嘴噴射到導電基底上，當溶液接觸到基底時(shí)，金屬離子發(fā)生還原反應形成金屬沉積層。

本研究論文介紹了一種基于力學(xué)控制的金屬電化學(xué)沉積3D打印技術(shù)，該技術(shù)采用中空原子力顯微鏡(AFM)懸臂梁在標準三電極電解池中局部噴涂金屬離子，從而發(fā)生局部電鍍反應。中空懸臂梁偏轉反饋信號可以實(shí)時(shí)監測體素的生長(cháng)，進(jìn)而實(shí)現打印過(guò)程的自動(dòng)化；而且該技術(shù)無(wú)需進(jìn)行參數校準，可在導電基底任意位置進(jìn)行打印?；谝陨蟽?yōu)勢，該技術(shù)可自動(dòng)成型任意形狀的3D結構。研究人員利用該技術(shù)打印了兩個(gè)不同比例的大衛雕像銅復制品。雖然銅是最合適的電沉積金屬，但該技術(shù)同樣適用于可宏觀(guān)電鍍的所有金屬。

圖1. 基于力學(xué)控制的電化學(xué)沉積3D打印技術(shù)制備兩個(gè)并排支柱的示意圖

圖2. 比例為1:10000和1:70000的大衛雕像復制品的SEM圖。a-c：比例為1:10000、高度為700μm的復制品；圖a插圖、圖b插圖及d圖：比例為1:70000、高度為100μm的復制品