廈門大學孫道恒教授團隊：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、軟體機器人、柔性電子、天線以及微流控等一類應用的共性特征。傳統(tǒng)制造工藝，如MEMS、激光直寫等技術難以完成。面對此類應用的巨大需求，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，為實現此類器件產業(yè)化應用奠定堅實基礎。

近日，廈門大學航空航天學院孫道恒教授帶領的科研團隊提出“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、結構-功能一體化微結構增材制造技術，為富含這類共性特征器件的結構創(chuàng)新、功能創(chuàng)新及應用創(chuàng)新奠定基礎。以3D復雜電磁超材料為對象驗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。

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

相關論文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202103262

拓展超材料應用范圍

研究團隊采用高精度光固化3D打印含有超材料微結構空腔的復雜宏觀結構，填充液態(tài)金屬制備金屬導電超材料微結構。

△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)超材料結構，單元截面尺寸為100μm×200μm，嵌入式5層寬帶寬仿復眼曲面共形超材料。

△嵌入式超材料結構示意圖

△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、易填充性相結合，開辟了一類復雜微結構制造新方法，為結構-功能一體化柔性電子、軟體機器人、天線等富含多材料、跨尺度結構的制造奠定了基礎，也為拓展超材料應用范圍(如3D光學/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基金(51975498、U1505243、U2005214)和深圳市科技創(chuàng)新委員會技術攻關項目(JSGG20201102165202007)的支持。

孫道恒教授領導的團隊長期從事微納增材制造技術與裝備、微納機電系統(tǒng)等研究工作，相關成果先后在Nano Letters、Nanoscale、Microsystems & Nanoengineering和Journal of Microelectromechanical Systems等國際期刊發(fā)表。