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本发明涉及一种基于CVD技术在异形件表面制备三维金属单质薄膜的设备及方法。该设备包括反应室腔体、喷液雾化系统、气体供给系统、真空系统、温控系统、数据采集系统以及计算机控制系统，其中反应室腔体分别与喷液雾化系统、真空系统、温控系统连通，气体供给系统分别与反应室腔体、喷液雾化系统连通，计算机控制系统与数据采集系统相连，数据采集系统与反应室腔体、喷液雾化系统、气体供给系统、真空系统、温控系统相连。液态前驱体随惰性气体输送至挥发罐顶部气化喷出，在载流气和还原保护气作用下进入反应室腔体内部并再次喷出，最终沉积在加热台上的异形件表面，得到三维金属单质薄膜。该方法具有沉积速率高、沉积范围广、绕镀性好等优点。