廈門大學(xué)孫道恒教授團(tuán)隊(duì)：提出“微尺度3D打印+液態(tài)金屬填充”方法

多材料,、跨尺度、共形/共體是超材料,、軟體機(jī)器人,、柔性電子、天線以及微流控等一類應(yīng)用的共性特征,。傳統(tǒng)制造工藝，如MEMS,、激光直寫等技術(shù)難以完成,。面對(duì)此類應(yīng)用的巨大需求，亟需研發(fā)低成本,、高效一體化制造新工藝,，突破多材料、跨尺度,、一體化制造技術(shù),，為實(shí)現(xiàn)此類器件產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

近日,，廈門大學(xué)航空航天學(xué)院孫道恒教授帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)提出“微尺度3D打印+液態(tài)金屬填充”方法,，突破了多材料(聚合物-金屬)、跨尺度(μm~cm),、共形,、結(jié)構(gòu)-功能一體化微結(jié)構(gòu)增材制造技術(shù)，為富含這類共性特征器件的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,、功能創(chuàng)新及應(yīng)用創(chuàng)新奠定基礎(chǔ),。以3D復(fù)雜電磁超材料為對(duì)象驗(yàn)證了工藝的魯棒性及有效性，通過優(yōu)化液態(tài)金屬填充流道布局及表面后處理工藝提升了超材料器件的傳輸性能,。

該項(xiàng)工作相關(guān)論文發(fā)表于國際期刊Small 上,，論文題為：“3D Printed Embedded Metamaterials”

相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202103262

拓展超材料應(yīng)用范圍

研究團(tuán)隊(duì)采用高精度光固化3D打印含有超材料微結(jié)構(gòu)空腔的復(fù)雜宏觀結(jié)構(gòu)，填充液態(tài)金屬制備金屬導(dǎo)電超材料微結(jié)構(gòu),。

△嵌入式超材料3D打印工藝

嵌入式超材料3D打印工藝制造出嵌入式正交開口諧振環(huán)超材料結(jié)構(gòu),，單元截面尺寸為100μm×200μm，嵌入式5層寬帶寬仿復(fù)眼曲面共形超材料,。

△嵌入式超材料結(jié)構(gòu)示意圖

△填充液態(tài)金屬前/后的3D打印超材料

該研究將3D打印的靈活性與液態(tài)金屬的易流動(dòng),、易填充性相結(jié)合，開辟了一類復(fù)雜微結(jié)構(gòu)制造新方法,，為結(jié)構(gòu)-功能一體化柔性電子,、軟體機(jī)器人、天線等富含多材料,、跨尺度結(jié)構(gòu)的制造奠定了基礎(chǔ),，也為拓展超材料應(yīng)用范圍(如3D光學(xué)/電磁隱身衣,、智能蒙皮、超透鏡等)提供了新的解決方案,。
論文通訊作者為航空航天學(xué)院孫道恒教授和陳沁楠助理教授,，第一作者為博士生張昆鵬。該研究得到了國家自然科學(xué)基金(51975498,、U1505243,、U2005214)和深圳市科技創(chuàng)新委員會(huì)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目(JSGG20201102165202007)的支持。

孫道恒教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)長期從事微納增材制造技術(shù)與裝備,、微納機(jī)電系統(tǒng)等研究工作,，相關(guān)成果先后在Nano Letters、Nanoscale,、Microsystems & Nanoengineering和Journal of Microelectromechanical Systems等國際期刊發(fā)表,。