Электрофоретическое осаждение (ЭФО) используется как метод покрытия материала путем осаждения частиц различных веществ на поверхности различных промышленных изделий. Это была существующая технология в течение столетия. EPD использовался для нанесения широкого спектра материалов на поверхности с самого начала его использования: включая керамику, металлы, полимеры и даже живые клетки. Это процесс, который работает хорошо, но он ограничен, поскольку EPD может наносить материал только на всю поверхность, а не в определенные места. До сих пор.
Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса создали метод, который они назвали светонаправленным электрофоретическим осаждением, в котором используются фотопроводящие электроды и электрические поля постоянного тока для динамического формирования рисунка на поверхности материала. Это позволяет накапливать материал в целевых областях, где свет соприкасается с поверхностью фотопроводника.
«Мы представили новый метод электрофоретического осаждения, основанный на использовании света для создания рисунка материалов на фотопроводящем слое. Это представляет собой большой шаг в развитии электрофоретического осаждения как метода изготовления сложных композитов с трехмерным рисунком», - сказал Эндрю Паскал, инженер-исследователь и ведущий автор.
Исследователи использовали светонаправленное электрофоретическое осаждение для получения композита наночастиц глинозема, керамики и вольфрама. Сначала на фотопроводящую поверхность осаждали наночастицы вольфрама. Затем они освещались через алюминиевую маску, вырезанную лазером. Затем была заменена маска другой формы для нанесения керамического материала. Вскоре алюминиевые маски будут заменены масками с цифровой проекцией, аналогичными тем, которые используются в телевизорах DLP, для полностью автоматизированной системы осаждения.
Потенциал светонаправленного электрофоретического осаждения заключается в том, чтобы поднять традиционную EPD от однослойного процесса нанесения покрытия из одного материала до технологии аддитивного производства, которая позволяет создавать композиты, которые нельзя формировать с использованием других методологий. Этот потенциал имеет обширные разветвления с точки зрения приложений. Например, можно точно создать пустые области, чтобы контролировать поведение полимерного материала при поглощении энергии или внутри клеточного материала, что позволяет создавать вены и кровеносные сосуды в изготовленных и биопечатных человеческих органах.
Исследование является предметом статьи «Светонаправленное электрофоретическое осаждение: новая технология аддитивного производства для произвольно структурированных 3D-композитов», опубликованной в журнале Advanced Materials.