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微納金屬結(jié)構(gòu)電流體及電化學(xué)復(fù)合3D打印方法與裝置

文檔序號:40574348發(fā)布日期:2025-01-03 11:38閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種微納金屬結(jié)構(gòu)電流體及電化學(xué)復(fù)合3d打印方法,其特征在于,包括:以注有金屬離子-納米顆粒混合液的非金屬微噴嘴(13)作為打印工具,將接電壓源(5)正極的微絲電極(14)懸空插入所述非金屬微噴嘴(13)內(nèi)的所述金屬離子-納米顆?;旌弦?,將基材(21)接所述電壓源(5)的負(fù)極;所述電壓源在所述微絲電極(14)與所述基材(21)之間施加電場,所述非金屬微噴嘴(13)內(nèi)的金屬離子-納米顆?;旌弦涸谒鲭妶鰻恳ψ饔孟乱园饘兕w粒的離子液滴的形式噴出并沿電場線方向高速飛至所述基材(21)的待沉積表面,在所述金屬納米顆粒撞擊自燒結(jié)和所述離子液滴中的金屬離子氧化還原析出的協(xié)同作用下,實(shí)現(xiàn)金屬微納結(jié)構(gòu)的分層成型;通過控制打印間距實(shí)現(xiàn)所需的金屬微納結(jié)構(gòu)的逐層累加打印。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金屬結(jié)構(gòu)電流體及電化學(xué)復(fù)合3d打印方法,其特征在于,所述電壓為周期性脈沖電壓序列,包括高階脈沖組和低階脈沖組,所述高階脈沖組和所述低階脈沖組交替連續(xù)出現(xiàn),其中所述高階脈沖組用于控制所述金屬納米顆粒的撞擊自燒結(jié),所述低階脈沖組用于控制所述離子液滴中的金屬離子的氧化還原析出,通過調(diào)節(jié)所述高階脈沖組中各高階脈沖的幅值和所述低階脈沖中各低階脈沖的幅值,以調(diào)節(jié)工件中堆疊的金屬顆粒和所述還原得到的金屬元素的比例;所述周期性脈沖電壓序列的包絡(luò)線為方波、階梯波、正弦波或三角波。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金屬結(jié)構(gòu)電流體及電化學(xué)復(fù)合3d打印方法,其特征在于,所述電壓為恒壓模式,所述電壓的幅值用于控制所述包裹金屬顆粒的離子液滴的飛行速率、所述離子液滴中的金屬離子還原速率和顆粒燒結(jié)程度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金屬結(jié)構(gòu)電流體及電化學(xué)復(fù)合3d打印方法,其特征在于,通過控制所述電場、打印間距、所述非金屬微噴嘴(13)的背壓和噴嘴內(nèi)徑恒定,以實(shí)現(xiàn)等截面的三維金屬微納結(jié)構(gòu)的逐層累加打印;所述等截面的三維金屬微納結(jié)構(gòu)為微柱陣列結(jié)構(gòu)、格柵結(jié)構(gòu)或多孔結(jié)構(gòu);

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金屬結(jié)構(gòu)電流體及電化學(xué)復(fù)合3d打印方法,其特征在于,所述非金屬微噴嘴(13)為單噴頭噴嘴或者用于制備陣列微納結(jié)構(gòu)的多噴頭噴嘴;

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金屬結(jié)構(gòu)電流體及電化學(xué)復(fù)合3d打印方法,其特征在于,所述打印間距包括初始打印間距和過程打印間距,所述初始打印間距決定所述離子液滴在所述待沉積表面上的沉積位置,是根據(jù)噴嘴內(nèi)徑選取;所述過程打印間距決定所述電場的分布和強(qiáng)度,通過調(diào)節(jié)所述過程打印間距控制所述電場的分布和強(qiáng)度,以使所述電場能夠均勻地控制所述離子液滴的沉積軌跡。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微納金屬結(jié)構(gòu)電流體及電化學(xué)復(fù)合3d打印方法,其特征在于,通過施加背壓控制溶液在噴嘴出口處的壓力和流速,從而控制噴嘴的流量。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金屬結(jié)構(gòu)電流體及電化學(xué)復(fù)合3d打印方法,其特征在于,通過調(diào)節(jié)所述電場的強(qiáng)度控制經(jīng)所述電場牽引力作用噴出的所述離子液滴的狀態(tài),當(dāng)所述電場為強(qiáng)電場時,所述電場牽引出多個連續(xù)的液滴,形成液滴鏈或液柱;當(dāng)所述電場為弱電場時,所述電場牽引單一且不連續(xù)的液滴。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金屬結(jié)構(gòu)電流體及電化學(xué)復(fù)合3d打印方法,其特征在于,所述金屬離子-納米顆粒混合液還包括低熔點(diǎn)燒結(jié)劑,所述低熔點(diǎn)燒結(jié)劑選自金屬基燒結(jié)劑、無機(jī)化合物燒結(jié)劑和有機(jī)化合物燒結(jié)劑中的任意一種或兩種以上的組合。

10.一種微納金屬結(jié)構(gòu)電流體及電化學(xué)復(fù)合3d打印裝置,其特征在于,包括:


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開微納金屬結(jié)構(gòu)電流體及電化學(xué)復(fù)合3D打印方法與裝置,其中打印方法包括:以注有金屬離子?納米顆?;旌弦旱姆墙饘傥娮熳鳛榇蛴」ぞ撸瑢⒔与妷涸凑龢O的微絲電極懸空插入非金屬微噴嘴內(nèi)的金屬離子?納米顆?;旌弦海瑢⒒慕与妷涸吹呢?fù)極;電壓源在微絲電極與基材之間施加電場,金屬離子?納米顆?;旌弦涸陔妶鰻恳ψ饔孟乱园饘兕w粒的離子液滴的形式噴出并沿電場線方向高速飛向基材的待沉積表面,在金屬納米顆粒撞擊自燒結(jié)和金屬離子氧化還原析出的協(xié)同作用下,實(shí)現(xiàn)金屬微納結(jié)構(gòu)的分層成型;通過控制打印間距實(shí)現(xiàn)微納米級尺度復(fù)雜三維金屬結(jié)構(gòu)的逐層累加打印,可實(shí)現(xiàn)多材料陣列結(jié)構(gòu)的高精度、高強(qiáng)度、無后處理、高效低成本制備。

技術(shù)研發(fā)人員:張彥,成先鋒,倪勤,王國乾,何世權(quán)
受保護(hù)的技術(shù)使用者:南京工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/1/2
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