(Phys.org) — Bijna een eeuw lang elektroforetische depositie (EPD) is gebruikt als een methode om materiaal te coaten door deeltjes van verschillende stoffen op de oppervlakken van verschillende vervaardigde artikelen af ​​te zetten. Een van de meest voorkomende en oudste processen waarbij EPD wordt gebruikt, is het aanbrengen van een grondlaag op nieuwe carrosserieën op een productie-assemblagelijn. De carrosserie van de auto is positief geladen, terwijl de vloeibare primer in de dunktank negatief is geladen, waardoor de aantrekkingskracht van de primer op het metalen oppervlak wordt geforceerd.

Sinds het vroegste gebruik, EPD is gebruikt om een ​​breed scala aan materialen op oppervlakken te deponeren, inclusief keramiek, metalen, polymeren en zelfs levende cellen. Dit beproefde proces werkt goed, maar is beperkt. EPD kan alleen materiaal over het gehele oppervlak afzetten en niet specifiek, vooraf bepaalde locaties, tot nu.

Onderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory hebben een techniek ontwikkeld die lichtgestuurde elektroforetische depositie wordt genoemd. die fotogeleidende elektroden en elektrische DC-velden gebruikt om het oppervlaktemateriaal dynamisch te vormen. Hierdoor kan zich materiaal ophopen in gerichte gebieden waar het licht in contact komt met het oppervlak van de fotogeleider. Dit maakt de creatie van willekeurig gevormde 3D-multimateriaalcomposieten over grote gebieden met een fijne resolutie mogelijk.

Het onderzoek is het onderwerp van een paper, "Light-Directed Electrophoretic Deposition:een nieuwe additieve productietechniek voor willekeurig gevormde 3D-composieten, " gepubliceerd in Geavanceerde materialen .

Onderzoekers gebruikten lichtgestuurde EPD om een ​​composiet van aluminiumoxide keramisch-wolfraam nanodeeltjes te produceren. aanvankelijk, de wolfraam nanodeeltjes werden afgezet over het fotogeleidende oppervlak, vervolgens verlicht door een lasergesneden aluminium masker. Een ander gevormd masker werd vervolgens vervangen samen met het nieuwe materiaal, om het keramisch materiaal te deponeren. In de toekomst, de aluminium maskers worden vervangen door een digitaal geprojecteerd masker, vergelijkbaar met die in DLP-televisies, voor een volledig geautomatiseerd depositiesysteem.

Lichtgestuurde elektroforetische depositie heeft het potentieel om traditionele EPD uit een enkele laag te verheffen, coatingproces van één materiaal tot een echte additieve fabricagetechniek waarmee unieke composieten kunnen worden gevormd. Bijvoorbeeld, lege gebieden kunnen precies in een deel worden gecreëerd om het gedrag van polymeermateriaal te regelen voor energieabsorptie of in celmateriaal voor het creëren van aderen of bloedvaten voor gefabriceerde organen.

"We hebben een nieuwe elektroforetische depositietechniek gepresenteerd die is gebaseerd op het gebruik van licht om materialen op een fotogeleidende laag te modelleren. Dit vertegenwoordigt een grote stap in het bevorderen van elektroforetische depositie als een methode voor het fabriceren van complexe 3D-patrooncomposieten, " zei Andrew Pascall, onderzoeksingenieur en hoofdauteur.