近日，南方科技大学纳米科学与应用研究院、电子与电气工程系孙小卫讲席教授团队联合德国埃尔朗根-纽伦堡大学Aldo R. Boccaccini教授团队，在国际学术期刊Nature Reviews Methods Primers上发表了题为“电泳沉积（Electrophoretic deposition）”的综述文章。该文章对电泳沉积技术进行了全面、系统的梳理与展望，涵盖其基本原理、实验方法、材料体系、跨领域应用、现存挑战与未来发展方向，为该技术从基础研究走向产业应用提供了重要指南。

文章详细阐述了电泳沉积的物理化学基础，包括颗粒表面电荷来源、双电层结构、Zeta电位的关键作用，以及在外加电场下颗粒的电泳迁移与最终沉积成膜的多种机制（如电荷中和、双电层畸变、局部pH变化诱导絮凝等），为精准控制沉积过程奠定了理论基础。

 图 1   电泳沉积的基本原理。a、带电粒子周围双电层示意图。b、悬浮液中颗粒的稳定机制：静电稳定、空间位阻稳定和电-空间位阻稳定。c、水溶液（上）和非水溶液（下）介质中电泳沉积的沉积机制。

综述系统回顾了EPD技术从早期用于制备宏观功能性涂层，发展到如今可实现高分辨率微图案化、单粒子精确组装乃至三维结构制造的技术飞跃。文章重点介绍了通过光刻、模板法、微电极阵列以及光辅助电泳沉积等创新策略，实现微米乃至纳米尺度精密图案化的最新进展。

文章以大量实例，展示了EPD技术在多个前沿领域的强大应用潜力：

能源领域：用于制备锂离子电池、固态氧化物燃料电池的高性能电极、电解质及梯度功能材料涂层，实现无粘结剂、三维结构电极制造，提升能量密度与循环寿命。

光电领域：实现量子点RGB像素阵列的高精度图案化沉积，用于微显示；制备无表面活性剂污染的染料敏化太阳能电池光电极；构建垂直排列纳米结构以提升光探测器性能。

生物医学领域：在金属植入体表面沉积羟基磷灰石、生物活性玻璃等涂层，增强骨整合与抗菌性能；用于生物分子（酶、蛋白质）、甚至活细胞的温和沉积，开发生物传感器与药物递送系统。

环境催化与传感：制备高活性、高比表面积的催化与传感薄膜，用于废水处理、气体检测等。

图2  电泳沉积的应用。a、EPD技术制造锂离子电池（LiBs）和固体氧化物燃料电池（SOFCs）的高性能组件。 b、 EPD制备的量子点（QD）像素化阵列集成到微发光二极管（μLED）芯片或Q LED显示。此外，EPD还可为太阳能电池制造无污染的光电极，以及用于光电探测器。c、EPD制备的传感器。d、通过电泡沫、电凝和电浮选等工艺去除带电纳米塑料和其他污染物的水处理。e、 EPD用于生物医学应用的生物材料的处理和表面修饰，例如金属植入物上的生物活性涂层，药物递送系统和生物传感器。

该文章客观分析了EPD技术在大规模应用时面临的挑战，如悬浮液稳定性控制、多组分共沉积的均匀性、沉积层与基底的结合强度、干燥开裂等问题，并系统总结了相应的优化策略。展望未来，文章指出EPD技术与增材制造（3D打印）、人工智能过程优化、绿色溶剂及可持续材料的结合，将成为重要发展方向，推动其向更智能化、精准化、环境友好的先进制造平台演进。

该篇综述是电泳沉积领域近年来最具系统性和前瞻性的论述之一，不仅总结了过往数十年的研究成果，更为未来技术突破与跨学科应用指明了方向。孙小卫教授团队长期致力于纳米材料与光电技术研究，尤其在量子点显示与电泳沉积精密图案化方面取得了一系列突破性成果。本综述凝聚了团队在该领域多年的积累与深入思考，旨在为相关领域的研究者与工程师提供系统、全面的技术参考与发展指引。

该论文第一作者为赵金阳博士，孙小卫教授为唯一通讯作者。南方科技大学为第一通讯单位。工作获得了国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市科技计划、深圳市量子点显示与照明重点实验室等项目的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s43586-025-00462-3

供稿单位：纳米科学与应用研究院

通讯员：王婧