在LENS 3D打印技術中，金屬粉末隨著噴嘴被噴射出來，在激光的作用下瞬時間熔化，緊接著這些液態(tài)的金屬液滴會凝固在固體表面上。近日，麻省理工學院的研究人員已經找到了一種控制液滴撞擊固體表面活動的方法，從而確定液滴是否會粘附，反彈或“自剝離”固體表面。研究液滴與固體表面的附著屬性，麻省理工學院的這一新發(fā)現，可能對未來的3D打印技術和其他技術產生影響。

麻省理工學院的發(fā)現將幫助加工過程中調整加工表面的性質，有時候需要加工出非常光滑的表面，以減少機械部件的摩擦?；蛘咄ㄟ^調整表面熱導率等方式，使得表面質量變得更加可控。這種研究金屬液滴與固態(tài)表面的相互作用為可控表面提供了實現的途徑。對于麻省理工學院的研究人員來說，精確控制表面性質的能力使得他們能夠做出非常不尋常的事情：控制和影響液滴的行為。

凝固過程中的液滴傾向于在碰到固體表面時發(fā)生兩種行為：粘附或反彈。而在某些工程應用中，包括3D打印工藝，理解與控制行為的結果是非常重要的。痛點在于，很難預測或控制液滴的流向。麻省理工學院的研究人員嘗試用另外一個角度來理解液滴的行為：研究人員研究那些固體表面的熱性能，認為通過對這些固體表面的熱性能“調諧”從而控制液滴的各種行為。

根據麻省理工學院機械工程系副教授Kripa Varanasi，研究人員發(fā)現了很有趣的現象。研究對象是兩種具有相似的潤濕性質的基材，但具有不同的熱性能。研究人員發(fā)現熔融的金屬液滴“脫落”硅樹脂基材，但是緊貼玻璃基材表面。由于玻璃是一種良好的絕熱材料，這個實驗使研究人員相信，可以通過調整沖擊表面的熱性能來控制液滴的附著力。

研究人員所指的熱性能，不僅僅是溫度情況。更多的是熱效率因素，材料傳遞熱量的速率對控制液滴的附著力起到了關鍵作用。這就像我們坐在木板和石頭上的感受是不一樣的：即使木板和石頭的溫度相同，但我們會感覺坐在石頭上更冷，這是因為具有較高熱導效率的石材表面可以更快地將熱量從我們身上吸走。

圖片：熔融的金屬液滴在硅樹脂和玻璃基材表面上的不同表現行為

麻省理工學院研究人員的主要實驗包括研究熔融金屬液滴在各種表面時的行為。這是令人特別感興趣的領域，因為涉及到金屬噴涂的沉積行為，更好地理解和控制金屬液滴的粘附力意味著更好的加工結果。根據研究人員發(fā)表的研究論文，這些見解在熱噴涂和增材制造以及極紫外光刻的過程中具有廣泛的應用前景。

根據Varanasi教授，液滴形成斑塊的方式決定了涂層本身的完整性。如果不完美，可能會對部件的性能產生巨大的影響，尤其是在諸如渦輪葉片這樣的核心零部件的應用領域。

為了實際應用這項研究結果，研究人員設想了一個能夠立即調整表面特性能夠控制液滴發(fā)生粘附或反彈行為。根據研究人員的設想，通過電場或磁場可以實現實時調整熱性能的場景，以使得液滴與固體基材的相互作用變得更加可控。