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(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)，為實現(xiàn)此類器件產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)。

近日，廈門大學航空航天學院孫道恒教授帶領(lǐng)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(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。

拓展超材料應(yīng)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(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。

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(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/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，*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(shù)攻關(guān)項目(JSGG20201102165202007)的支持。

孫道恒教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊長期從事微納增材制造技術(shù)與裝備、微納機電系統(tǒng)等研究工作，相關(guān)成果先后在NanoLetters、Nanoscale、Microsystems&Nanoengineering和JournalofMicroelectromechanicalSystems等國際期刊發(fā)表。