Name: 通过电子压图进行本地化无浴金属复合电镀 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-09-22T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 5 s
Description: 了解无浴金属复合电镀技术，通过电子压图将复合颗粒高负载嵌入金属基质。该方法适用于任意形状导电物体，可制备荧光涂层用于低光环境照明。

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本工作得到了飞机设备可靠性与维修性提升计划以及帕图克森特合作伙伴项目的支持。汤森德（Townsend）获得了美国海军研究办公室（ONR）教师研究奖学金的支持。作者们还感谢圣玛丽学院化学与生物化学系师生提供的普遍支持，包括圣玛丽学院橄榄球队的支持。

1. 准备包被盐
警告：镍盐和硼酸具有毒性，操作时应佩戴适当的个人防护装备，包括腈类手套、护目镜和实验服。强酸和强碱应在通风橱中操作，所有废弃化学品应作为危险废物妥善处理。
<ol>
	<li>使用天平按以下比例称取下列粉末：10.000 g NiSO₄·6H₂O、5.000 g CoSO₄·7H₂O、5.000 g FeSO₄·7H₂O4·6H2O，2.120 g NiCl₂·6H₂O2·6H2O，1.600 g H3BO3 并将它们一同加入到一个样品瓶中。参见 表1 用于浓度。</li>
	<li>称取 1.800 g SrAl2O4铕2+，Dy3+ 磷光体或替代性磷光体，包括掺铕的氧化钇、掺铕的铝酸钡镁，或根据所需效果替换为其他氧化物、金属或有机复合材料。 
	注意：此处添加的量可能因复合材料的性质及金属-复合薄膜的期望特性而异。</li>
	<li>使用瓷研钵和研杵研磨复合粉末约10分钟，直至其成为细粉。 
	注意：这不会改变颗粒大小，但可分离聚集的颗粒。</li>
	<li>同样，将步骤1.1中的盐混合物分批研磨，直至成为细粉。</li>
	<li>将研磨后的荧光粉与研磨后的盐混合物在容器中混合储存。</li>
	<li>称取混合物0.188克/平方厘米2 步骤1.5中制备的包被区域，并将其加入易于操作的敞口容器中。</li>
	<li>加入以下内容 40 µL 每厘米水2 涂布区域，并搅拌至盐部分溶解，形成浓稠糊状物。将其放置一旁备用。 
	注意：此处可暂停实验方案。</li>
</ol>
2. 准备电极
<ol>
	<li>使用剪刀将阳极裁剪成与待镀物件相匹配的尺寸和形状。在本示例中，我们准备对一块面积为 4 cm2 的镍箔进行镀层，因此裁剪出一块面积为 4 cm2 的镍阳极以与之对应。 
	注意：也可对其他物体（包括大型物体）进行镀层。此时应选定物体上需要镀层的区域，并将阳极裁剪成与该镀层区域相匹配的尺寸。</li>
	<li>使用棉签或布料，用浓（10 M）氢氧化钾或氢氧化钠碱液清洁阳极箔和阴极（镀层物体表面），以去除有机物。随后，用水冲洗表面以除去多余的碱液。</li>
	<li>使用棉签或布料，用浓酸活化物体表面。对于镍，可使用体积分数为 37% 的 HCl；而对于钢，体积分数为 10% 的盐酸水溶液可能更为合适。请参考其他文献中关于金属表面活化的建议，以确定适用于特定金属或合金的适当活化方法23,24。 
	注意：此步骤完成后，金属表面具有反应活性，会开始与空气中的氧气反应生成氧化层。这将导致表面失活，因此后续步骤（2.4 – 3.5）应在接下来的 5 分钟内完成；否则，在继续操作前应重复步骤 2.3。 
	警告：此步骤应在通风橱中进行，以避免接触 HCl 蒸气。</li>
	<li>迅速将涂层膏体涂覆到阴极物体上。在本例中，阴极为放置在实验台上的面积为 4 cm2 的镍箔。应均匀覆盖待镀区域，并尽量避免膏体中出现间隙。 
	注意：在本示例中，我们使用两把刮刀涂抹该膏体，但也可采用喷涂、浸渍或刮涂等其他方法，以提高此步骤的速度和效率。</li>
	<li>使用棉签或布料，将棉签浸入浓酸后轻轻擦拭阳极表面，以活化阳极。对于镍，可使用体积分数为 70% 的 HNO3。 
	注意：然而，对于特定金属和合金，其他酸可能更为合适。请参考其他文献中提供的建议，选择适合活化特定阳极表面的适当试剂23,24。 
	警告：此步骤应在通风橱中进行，以避免接触反应过程中产生的有毒棕色气体 NO2。持续处理表面直至其变为灰色且具有纹理。此步骤完成后，金属表面具有反应活性，会开始与空气中的氧气反应生成氧化层，因此后续步骤应迅速进行，以避免阳极失活。</li>
	<li>若需计算电流效率，应使用分析天平记录阳极和阴极的质量。</li>
</ol>
3. 组装与包被
<ol>
	<li>将电源预设为恒定电流模式下的所需电流，或在需要恒定电压模式时预设为所需电压。本示例中采用恒定电流模式，电流为 0.1 安培（0.1 A 每 4 cm2 = 0.025 A/cm2）。 
	注意：对于较大或形状不规则的物体，可通过网格法或使用带有标尺的图像及 ImageJ 等图像分析软件预先测定涂层面积。可按比例调整施加的电流，以提供涂层面积所需的相同电流密度。</li>
	<li>裁剪一块尼龙膜（或其他亲水性膜），使其尺寸大于阳极，以防止阳极与阴极物体直接接触。
	<ol>
		<li>将尼龙膜放置在涂层膏体上方，然后在此处添加少量膏体。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>接下来，用移液器滴加 1–2 滴水，使盐部分溶解。步骤 3.2.1 至 3.3 可使尼龙膜具备导电性，并允许离子通过电解质进行传质，这是平衡涂层反应中电荷所必需的。</li>
	<li>最后，将活化的阳极置于上方，并将负极导线连接至阴极物体，正极导线连接至阳极。 
	注意：可用胶带固定这些导线，以保持装置稳定，特别是在实验涉及小片金属箔时尤为重要。对于较大的物体，此步骤重要性较低。</li>
	<li>用塑料覆盖或密封整个系统，以帮助保持水分，并施加适度压力（约每 cm2 100 g），开启电源并持续涂层至所需时间。</li>
	<li>关闭电源并打开系统。</li>
	<li>断开导线，分离电极，并用水冲洗阴极物体至废液容器中。
	<ol>
		<li>将其他物品浸泡于水中以去除盐分，并将该水溶液倒入正确标记的危险废物容器中处理</li>
		<li>佩戴手套，用手轻轻擦拭阴极物体，以去除任何未涂层的复合颗粒。涂层已完成，可进行表征。</li>
		<li>使用分析天平记录阳极和阴极的质量，并计算其与原始质量之间的差值。</li>
		<li>利用法拉第电解定律计算电流效率。可通过公式 1 确定理论金属涂层摩尔数。 
		<img alt="法拉第定律公式 n=It/Fz，用于电化学反应分析。" src="/files/ftp_upload/61484/61484equ01.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="公式 1">    公式 1 
		其中 n 为沉积金属的量（单位：mol），I 为施加电流，t 为涂层时间，F 为法拉第常数（96485 库仑/摩尔），z 为金属离子的电荷。根据实验参数计算该值。</li>
		<li>将通过阴极或阳极质量实验测得的沉积物质量（步骤 2.6 和 3.7.3）除以理论质量损失（阳极）或增益（阴极），利用公式 2 计算电流效率。 
		<img alt="电流效率公式：实验沉积质量 / 理论沉积质量 × 100，公式。" src="/files/ftp_upload/61484/61484equ02.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="公式 2">    公式 2 
		[注意：在电流效率为 100% 时，若采用恒定电压模式，在 0.04 A 和 4 cm2 面积条件下，理论上每小时可沉积约 1.095 g 镍或 12.3 µm 厚的镍层。同样，在恒定电流模式下，理论上每 1 A∙cm-2 电流密度作用 30 分钟，可沉积约 614.6 µm 的镍层。]</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 电化学表征
<ol>
	<li>使用恒电流法监测恒定电流下电压的变化，使用恒电位法监测恒定电压下电流的变化。
	<ol>
		<li>开启恒电位仪，并设定持续时间和施加的电流或电压。</li>
		<li>重复步骤 3.2 – 3.5 以制备涂层。</li>
		<li>使用校准的三电极系统将电压归一化至参考标准。
		<ol>
			<li>将铂丝伪参考电极置于尼龙片上方、阳极下方。为确保参考电极不与阳极直接接触，需在参考电极上方另加一片尼龙片（或其他替代膜），然后滴加几滴水、少量涂层膏体（重复步骤 3.2 – 3.3），最后放置阳极。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>连接电极导线，密封、加压，开始涂覆并监测电压或电流的变化。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. 采用量子产率荧光光谱法进行表征
<ol>
	<li>如果涂层含有荧光复合颗粒，请使用配备积分球的荧光计进行绝对量子产率测量。
	<ol>
		<li>将涂层放置在荧光计样品台上，使荧光涂层面向激发光源成45°角，面向检测器成315°角。</li>
		<li>从低于激发波长的波长开始记录荧光光谱，以获取激发峰和荧光峰的面积。</li>
		<li>从荧光计中取出样品，并重复步骤5.1.2以记录空白样品的激发峰。根据激发峰和发射峰面积的比值计算量子产率（QY）（公式3和图3B）。 
		<img alt="发射分析的量子产率方程 QY(%)；公式显示 Aem/(A0−Aex)×100，示意图。" src="/files/ftp_upload/61484/61484equ03.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation 3">    公式 3 
		其中 Aem、Aex 和 Ao 分别为样品在发射波长处、样品在激发波长处以及空白样品在激发波长处的峰面积。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
6. 使用光学显微镜进行表征
<ol>
	<li>将样品放置在已校准的光学显微镜载物台上，使涂层面向物镜，并调节至样品表面清晰对焦。</li>
	<li>在所需放大倍数下，记录样品表面不同区域的显微图像。</li>
	<li>使用图像分析软件（例如 ImageJ (IJ 1.46r)）计算并绘制表面覆盖率及平均复合颗粒尺寸。</li>
	<li>为测定涂层厚度和横截面特征，用剪刀剪取阴极箔，将涂层侧朝上放置，重新调节焦距，并重复步骤 6.2 – 6.3。</li>
</ol>

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</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

电印的关键步骤。 无浴电印与传统的槽式电镀有许多相同的关键步骤。这些步骤包括对电极进行适当的清洗，将金属离子混入电解液，以及施加外部电势或化学电势（化学镀），以使金属在阴极上还原。此外，在酸活化后，应通过快速用水冲洗并将电极加入装置中，避免阳极和阴极发生氧化。
电印制备与传统电镀浴法的比较。 已有少数关于通过电镀浴法制备金属-复合荧光金属薄膜的报道16,17,28。然而，为了克服复合材料在阴极上物理吸附较弱的问题，已提出一些创新方法。这些方法包括去除水相并使用干燥有机溶剂17、在复合颗粒表面修饰带电表面活性剂以破坏其水合层16，或仅使用非吸湿性颗粒进行该过程22,<s...

传统的电镀技术被广泛用于在导电表面沉积多种金属、合金及金属复合材料的薄膜，以使这些表面具备特定应用所需的性能1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12。该方法可为航空航天、汽车、军事、医疗和电子设备制造中使用的零部件提供金属表面层。待镀物件作为阴极，被浸入含有金属盐前驱体的水溶液中，在化学势或电势作用下，金属离子在物件表面被还原为金属。在镀层过程中，可通过向镀液中添加不带电的复合颗粒，将其掺入金属膜中，从而改善膜层性能，例如金属氧化物和碳化物可提高硬度，聚合物可增强光滑性，液态油则可提供润滑性12,13。然而，由于这些颗粒本身对阴极缺乏固有吸引力，因此在镀液电镀中，复合材料掺入金属的比例仍然较低13,14,15。对于较大的颗粒而言，这一问题尤为突出，因为它们在阴极表面吸附时间不足，难以被生长中的金属膜包埋。此外，吸湿性颗粒会在水溶液中发生溶剂化，其周围的水合层会形成物理屏障，阻碍颗粒与阴极的直接接触16。
一些有前景的方法已被证明可通过使用干燥的非极性溶剂完全去除水合层17，或通过在复合颗粒表面修饰带电表面活性剂分子16来破坏水合壳层，从而实现颗粒与阴极之间的接触，以缓解这一效应。然而，由于这些方法涉及有机材料，薄膜中可能存在碳污染，且这些有机材料在电极处可能发生分解。例如，所使用的有机溶剂（DMSO2 和乙酰胺）需在惰性气氛中加热至 130 °C 以实现无氧涂覆；但我们发现它们在空气中涂覆时不稳定。由于电极处的电阻加热，有机材料可能发生氧化还原反应，导致杂质产生，或成为金属纳米颗粒异质成核与生长的位点18。因此，亟需一种不含有机物的水相电沉积方法，以解决颗粒与阴极吸附这一长期存在的难题。迄今为止，金属复合镀液涂覆技术已实现嵌入直径达数微米的颗粒19，且颗粒负载量最高可达 15%16,17。
针对这一问题，我们描述了一种无机无浴电印刻方法，该方法能够迫使复合颗粒嵌入薄膜中，实现高表面覆盖率，即使这些颗粒尺寸较大且具有吸湿性20。通过去除电解液浴，该过程无需使用盛装危险涂层液体的容器，待镀物体也无需浸入液体中。因此，可对大型、笨重或对腐蚀和水敏感的物体，在选定区域进行复合材料的镀覆或“印刻”。此外，由于去除了过量水分，减少了液态危险废物的清理工作。
本文展示了通过共沉积无毒且在空气中稳定的掺杂铕和镝的铝酸锶（87 ± 30 µm）与镍（高负载量可达80%），制备高亮度荧光金属薄膜的方法。这与以往在电镀液中进行沉积、因而仅限于使用小尺寸（纳米至数微米）荧光粉的方法形成鲜明对比12。此外，此前报道的电沉积荧光薄膜仅能在短波紫外光下发出荧光，仅有一项最新研究通过等离子体电解氧化法在氧化铝薄膜中生长出1–5 µm的发光铝酸锶晶体作为例外21。荧光金属薄膜在多种低光照环境相关的工业领域具有广泛的应用前景，包括道路标志照明21、飞机维修设备的定位与识别20、汽车及玩具装饰、隐形信息标记、产品防伪22、安全照明、力致变色应力检测10以及摩擦学磨损的可视化检测12,16。尽管发光金属表面已有诸多潜在应用，该方法还可进一步拓展，以包含其他大尺寸和/或易吸湿的复合颗粒，从而制备出以往通过电镀技术无法实现的新型金属-复合功能涂层。

<table><tbody><tr><td>37% M 盐酸（水溶液）</td><td>SigmaAldrich</td><td>320331-500ML</td><td>腐蚀性——在通风橱中操作</td></tr><tr><td>70% 硝酸（水溶液）</td><td>SigmaAldrich</td><td>438073-500ML</td><td>腐蚀性——在通风橱中操作</td></tr><tr><td>掺铕的钡镁铝酸盐（固态）</td><td>SigmaAldrich</td><td>756512-25G</td><td>细粉末</td></tr><tr><td>硼酸（固态）</td><td>SigmaAldrich</td><td>B6768-500G</td><td>有毒</td></tr><tr><td>棉签</td><td>Q-tips</td><td>Q-tips Cotton Swabs</td><td></td></tr><tr><td>ImageJ</td><td>美国国立卫生研究院</td><td>IJ 1.46r</td><td>免费软件</td></tr><tr><td>六水合氯化镍（II）（固态）</td><td>SigmaAldrich</td><td>223387-500G</td><td>有毒</td></tr><tr><td>六水合硫酸镍（II）（固态）</td><td>SigmaAldrich</td><td>227676-500G</td><td>有毒</td></tr><tr><td>镍箔（固态）</td><td>AliExpress</td><td>Ni99.999</td><td></td></tr><tr><td>腈类手套</td><td>Fisher Scientific</td><td>19-149-863B</td><td></td></tr><tr><td>尼龙膜（固态）</td><td>Tisch Scientific</td><td>RS10133</td><td></td></tr><tr><td>配备FTIC滤光片（470 &amp;plusmn; 20 nm）的光学显微镜</td><td>Nikon</td><td>Eclipse 80i</td><td></td></tr><tr><td>塑料薄膜</td><td>Fisher Scientific</td><td>22-305654</td><td></td></tr><tr><td>瓷研钵</td><td>Fisher Scientific</td><td>FB961A</td><td></td></tr><tr><td>瓷研杵</td><td>Fisher Scientific</td><td>FB961K</td><td></td></tr><tr><td>氢氧化钾（固态）</td><td>SigmaAldrich</td><td>221473-25G</td><td>腐蚀性</td></tr><tr><td>带铂丝的恒电位仪</td><td>Gamry Instruments</td><td>1000E</td><td></td></tr><tr><td>药匙</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-357Q</td><td></td></tr><tr><td>荧光分光光度计</td><td>Photon Technology International</td><td>QM-40</td><td></td></tr><tr><td>掺铕和镝的铝酸锶（固态）</td><td>GloNation</td><td>756539-25G</td><td>粉末</td></tr><tr><td>可调线性直流电源</td><td>Tekpower</td><td>TP3005T</td><td></td></tr><tr><td>掺铕的氧化钇（固态）</td><td>SigmaAldrich</td><td>756490-25G</td><td>细粉末</td></tr></tbody></table>

通过电冲印实现局部无浴金属-复合镀层

Localized Bathless Metal-Composite Plating via Electrostamping

将颗粒嵌入金属基体的复合电镀可增强金属涂层的性能，使其导电性、硬度、耐久性、润滑性或荧光性得到提升或降低。然而，与普通金属电镀相比，复合电镀更具挑战性，原因在于复合颗粒可能：1）不带电荷，因而对阴极缺乏强静电吸引力；2）具有吸湿性，被水合层包裹而阻碍沉积；或 3）颗粒过大，在搅拌条件下难以在阴极表面保持静止。本文介绍一种无镀液电镀方法的详细步骤，该方法采用阳极和阴极镍板夹住含有大尺寸吸湿性磷光颗粒、高浓度水性电解质膏体以及亲水膜的结构。施加电压后，镍金属在静止的磷光颗粒周围沉积，从而将颗粒固定在镀层中。通过光学显微镜对所得复合涂层进行表征，评估其表面粗糙度、厚度及复合颗粒表面负载量。此外，可采用荧光光谱法量化这些镀层的发光亮度，以评估不同电流密度、镀层时间及磷光颗粒负载量对性能的影响。

按照本方案操作后，阴极表面应形成一层薄金属镀层，并包含添加至涂覆浆料中的复合颗粒。通过肉眼观察，可发现由于外观变化而证实了荧光或有色颗粒的掺入，与未涂覆表面相比具有明显区别（图1A1-A3）。为分析复合颗粒在表面的覆盖百分比并观察镀层的表面形貌，可采用光学显微镜进行检测（图1）。样品可从顶部观察（图1B1-B3 和 1C1-C3），或切割以显示横截面结构（图1D1-D3）。该方法适用于观察微米级复合颗粒及金属镀层中的微米级结构特征。然而，纳米级复合颗粒及纳米级形貌特征应使用扫描电子显微镜进行观察19,25,<sup class="...

本文介绍了一种无浴电镀工艺，该工艺通过还原含有复合颗粒的静止金属盐膏，形成高负载量的金属复合材料。该方法解决了其他常见电镀方式（如喷射电镀、刷镀和槽镀）在将复合颗粒嵌入金属基体过程中所面临的技术难题。

将颗粒嵌入金属基体的复合电镀可增强金属涂层的性能，使其导电性或高或低、硬度增加等。

电印技术通过在电解液中捕获复合颗粒，使其与金属共沉积来实现。利用这一新技术，即使是对水敏感的物体，也能实现高含量的复合颗粒负载。与传统的电镀不同，该技术无需将物体浸入液体浴中。任何导电物体，无论其尺寸或形状如何，均可涂覆功能材料。荧光金属复合涂层在弱光环境中具有广泛的应用，包括飞机维修设备定位、道路标志照明以及机械零部件中的行程逻辑标记。首先，按照文稿中所述称取硫酸镍、六水合氯化镍和硼酸，并将它们一同放入一个样品瓶中。将这些盐类混合物充分研磨成细粉。操作时务必使用适当的个人防护装备，在通风橱中进行，并配备危险废物处理系统。接下来，称取1.8克掺铕的铝酸锶镝、掺铕的氧化钇或掺铕的铝酸钡镁，使用瓷研钵和研杵研磨约10分钟，直至形成细粉。将研磨后的复合粉末与盐混合物一同放入容器中储存。根据涂层面积，每平方厘米称取0.188克该混合物，加入敞口容器中，并按每平方厘米涂层面积加入40微升水，搅拌至盐完全溶解，形成浓稠糊状物。使用剪刀将阳极裁剪成与待镀层物体相匹配的尺寸和形状，以去除阳极箔表面的有机物；使用棉签或布料，用10摩尔的氢氧化钾或氢氧化钠清洁阴极。用水冲洗表面以去除多余的碱液，然后用棉签或布料蘸取适量的浓酸擦拭，活化金属表面以利于镀层附着，并遵循针对特定金属表面及合金的活化建议。该操作应在通风橱中进行，以避免接触氯化氢蒸气。迅速将制备好的涂层膏体涂覆到阴极物体上，覆盖整个区域，并确保无遗漏或间隙。使用棉签或布料蘸取浓酸擦拭阳极表面以进行活化。若需计算电流效率，请使用分析天平记录阳极和阴极的质量。将电源预设为所需的电流或电压模式。剪下一小块亲水性膜（如尼龙膜），将其放置在阳极涂层浆料上方，以避免与阴极直接接触。在膜片上加入少量浆料或干燥的盐混合物。接着，加入两滴水以使盐部分溶解。该过程使尼龙膜具有导电性，从而允许离子通过电解质进行传质，这是涂层反应中电荷平衡所必需的。此步骤也可通过将尼龙膜浸入水性镍盐混合液中来实现。将活化的阳极置于上方，并将阴极物体连接至负极和正极导线。用塑料覆盖整个系统以帮助保持水分，并施加适中压力。打开电源，继续镀膜至所需时长。关闭电源，使系统暴露。断开导线，用水冲洗阴极物体，并将系统的其他组件浸泡在水中进行清洗，随后将该水溶液倒入贴有适当标签的有害废物容器中。为去除未包覆的复合颗粒，佩戴手套后用手轻轻擦拭阴极物体。使用分析天平称量阳极和阴极的质量，并计算其与原始质量的差值。使用紫外灯观察荧光涂层，以验证金属复合材料的亮度和均匀性。采用恒电流法监测恒定电流下的电压变化，采用恒电位法监测恒定电压下的电流变化。打开电位桩，并设定持续时间以及施加的电流或电压。按照先前所述方法制备涂层。使用校准的三电极系统将电压归一化至参考标准。在阳极和尼龙膜之间放置一根铂丝作为伪参考电极。用单独的尼龙膜覆盖以避免接触。在阳极上滴加几滴水和少量涂覆膏。最后将导线连接至电极，然后按照文稿中所述进行密封、加压并开始涂覆。监测电压或电流的变化。由于与未包被表面相比外观发生变化，可观察到荧光或有色颗粒的掺入。采用光学显微镜检测表面覆盖情况，并观察包被层的表面形貌。通过俯视观察样品或将其切割以显示横截面， chronoamperometry（计时电流法）中复合颗粒表面覆盖率随时间的变化以及 chronopotentiometry（计时电位法）中随电流密度的变化在涂层过程中均有所增加。表面覆盖率还与涂层厚度相关。可采用计时电流法在恒定电压下监测涂层参数，或采用计时电位法在恒定电流下进行监测。金属复合涂层的亮度通过荧光光谱法进行量化，发光量子产率的计算基于峰面积的比值完成。在尝试本方案时，涂覆前必须正确清洁并活化电极。此外，充分研磨前驱体电解质混合物有助于形成均匀光滑的涂层。前驱体复合电解质浆料还可通过喷涂或粉末涂覆的方式进行沉积，以节省时间和材料。通过这种方法，可实现对物体的大规模包覆。这一新技术有望推动科学研究，将其他此前无法适用于浸镀、喷镀或刷镀的大型或吸湿性复合颗粒纳入应用范围。

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Research

科研

JoVE Journal

Chemistry

化学

通过电子压图进行本地化无浴金属复合电镀

在金表面由长链烷烃硫醇形成的自组装单分子层（SAMs）为蛋白质图案化和细胞限域提供了明确的基底。使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）印章对十六烷硫醇进行微接触印刷，随后用端基为乙二醇的烷烃硫醇单体进行反向填充，可形成一种图案，其中蛋白质和细胞仅吸附于印章转移的十六烷硫醇区域。...

创建用于蛋白质和细胞限制的二维图案化基底

我们介绍一种纳米模塑技术，该技术可实现功能材料、材料堆叠层及完整器件的低成本纳米级图案化。纳米模塑可在任何纳米压印设备上进行，并适用于多种材料和沉积工艺。...

功能材料的纳米模塑：一种用于纳米压印的通用互补图案复制方法

边缘场静电微机电系统执行器的坚固器件设计在使用传统阶跃偏置进行开关操作时，会导致固有的低挤压膜阻尼条件和较长的稳定时间。采用直流动态波形实现实时开关时间优化，可缩短边缘场微机电系统执行器在从上至下和从下至上状态切换过程中的稳定时间。...

严重欠阻尼边缘场静电MEMS执行器中用于改善开关时间的实时直流动态偏置方法

利用生物配体的微米级图案功能化的细胞培养基底在组织工程领域具有广泛的应用价值。本文展示了多种具有微米图案的聚乙二醇刷状结构组织培养基底的多功能且自动化制备方法，这些聚乙二醇刷具有正交化学特性，可实现生物配体的空间精确定位和位点特异性固定。...

利用机器人微接触印刷（R-µCP）与连续亲核取代反应制备复杂细胞培养基底

本文介绍了一种通过去除复合材料表面富树脂区域以暴露纤维的方案。该方法在复合材料制备过程中直接暴露纤维，而非通过后续表面处理实现。所获得的暴露纤维碳复合材料在厚度方向上表现出高电导率和优异的力学性能。...

一种新型复合材料制备方法的实验实现：通过软层法在复合材料表面暴露裸露纤维

本方案描述了一种基于溶液法的高性能柔性透明电极制备策略，该电极具有完全嵌入式厚金属网格结构。通过该工艺制备的柔性透明电极表现出目前已报道中最高的性能之一，包括极低的方块电阻、高光学透过率、弯曲条件下的机械稳定性、强基底附着力、表面平滑性以及环境稳定性。...

可扩展的溶液法加工嵌入式金属网格高性能柔性透明电极制备策略

报道了用于在表面图案化沉积叠氮内酯嵌段共聚物纳米级厚度刷状层或微米级厚度交联薄膜的制备方法。讨论了每种方法的关键实验步骤、代表性结果及其局限性。这些方法可用于构建具有定制物理结构和可调表面反应性的功能化界面。...

利用含唑啉酮功能化嵌段共聚物的刷状与交联薄膜制备反应性表面

提供了一种简单的方法，用于制备不同尺寸、形状和材料的半浸润微结构。该方法结合了物理压印、PDMS molding（聚二甲基硅氧烷成型）以及薄膜表面修饰技术。 通过 常见的材料沉积技术...

可扩展的印章印刷与定向导流表面的制备

本文介绍了一种在实心及多孔硅片上实现亚20纳米形状精度的三维微结构金属辅助化学刻印技术方案。...

金属辅助电化学纳米压印多孔与实心硅片

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通过快速超临界萃取法制备二氧化硅气凝胶整料

了解无浴金属复合电镀技术，通过电子压图将复合颗粒高负载嵌入金属基质。该方法适用于任意形状导电物体，可制备荧光涂层用于低光环境照明。

通过电冲印实现局部无浴金属-复合镀层

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