?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新、功能創新及應用創新奠定基礎。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，通過優化液態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。相關工作以題為“3D Printed Embedded Metamaterials”發表于國際期刊Small (IF：13.281)上。

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

該研究將3D打印的靈活性與液態金屬的易流動、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等國際期刊發表。

來源：廈門大學， 新材料資訊

論文鏈接

https://doi.org/10.1002/smll.202103262