Fabrication of copper- and silver-coated triply periodic minimal surface structures through 3D printing, electroplating and electroless processes
Notice bibliographique
Résumé
This research presents an innovative approach that offers an accessible method for directly coating metallic layers onto 3D-printed parts for point-of-use (POU) water treatment applications. This provides more control over the final geometry while concentrating the disinfecting agent on the surface—rather than using a massive piece—ensuring effective treatment while reducing material costs and minimizing waste of expensive metallic resources. TPMS (Triply Periodic Minimal Surface) infill meshes were generated via a Schwarz P function coded in Python and then fabricated with a commercial-grade PLA-based composite filament with conductive properties. This made the electrochemical deposition of copper ions onto the printed infill surfaces possible via a DC-powered electroplating process. Initially, four different approaches were tested under four different electrolyte bath concentrations—sixteen experiments (four under static conditions and twelve under agitation)—with the outcomes evaluated through visual inspection, digital microscopy, and scanning electron microscopy (SEM), which was also used as a tool for quantifying the fraction of the surface area with metal deposition. Energy-dispersive spectroscopy (EDS) and ImageJ-based surface quantification were employed to validate coating composition and coverage. The optimal electroplating conditions were then refined by incorporating a postprint annealing treatment and reconfiguring the disposition of the components to enhance coating uniformity. The deposition process was monitored by measuring the electric current, allowing for the quantification of copper mass deposited through Faraday’s law of electrolysis. Finally, a silver-over-copper (Ag@Cu) deposition was successfully performed, with the resulting silver mass assessed via inductively coupled plasma‒mass spectrometry (ICP‒MS). Application tests demonstrated >99% disinfection efficiency against E. coli within a calculated exposure of minutes, with statistical analysis confirming the significance of bacterial reduction, and ICP-MS assessing minimal metal leaching, supporting the safety and durability of the system. The results confirm that the proposed methodology not only achieves a homogeneous metallic coating on complex TPMS structures but also provides a durable, scalable and reproducible solution for developing effective water treatment devices tailored for local farmers and isolated areas.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».