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更新時(shí)間：2023-04-03
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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，并廣泛應用于光學(xué)、微機器人、微電子學(xué)等領(lǐng)域。目前，微米尺度3D金屬結構可以采用聚焦電子/離子束誘導沉積、激光感應光致還原等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)還原反應的電化學(xué)沉積技術(shù)被認為具有極大的優(yōu)勢：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，在保持電場(chǎng)電勢和體素高度不變的情況下，研究了施加壓力和噴嘴直徑對體素水平尺寸的影響。研究結果發(fā)現，在打印過(guò)程中保持噴嘴直徑不變，針對施加壓力的實(shí)時(shí)調整可以實(shí)現體素面積兩個(gè)數量級的跨越，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(xiàn)徑不同的銅線(xiàn)圈?；谝陨涎芯?，該技術(shù)通過(guò)精確調整體素尺寸不僅可以實(shí)現同一打印樣件從亞微米級到亞毫米級的跨尺度制作，而且還可以顯著(zhù)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(xiàn)徑不同的銅線(xiàn)圈的SEM圖，其中，a圖和b圖是同一結構的兩種不同視圖
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