厦门大学孙道恒教授团队：提出“微尺度3D打印+液态金属填充”方法

多材料、跨尺度、共形/共体是超材料、软体机器人、柔性电子、天线以及微流控等一类应用的共性特征。传统制造工艺，如MEMS、激光直写等技术难以完成。面对此类应用的巨大需求，亟需研发低成本、高效一体化制造新工艺，突破多材料、跨尺度、一体化制造技术，为实现此类器件产业化应用奠定坚实基础。

近日，厦门大学航空航天学院孙道恒教授带领的科研团队提出“微尺度3D打印+液态金属填充”方法，突破了多材料(聚合物-金属)、跨尺度(μm~cm)、共形、结构-功能一体化微结构增材制造技术，为富含这类共性特征器件的结构创新、功能创新及应用创新奠定基础。以3D复杂电磁超材料为对象验证了工艺的鲁棒性及有效性，通过优化液态金属填充流道布局及表面后处理工艺提升了超材料器件的传输性能。

该项工作相关论文发表于国际期刊Small 上，论文题为：“3D Printed Embedded Metamaterials”

相关论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202103262

拓展超材料应用范围

研究团队采用高精度光固化3D打印含有超材料微结构空腔的复杂宏观结构，填充液态金属制备金属导电超材料微结构。

△嵌入式超材料3D打印工艺

嵌入式超材料3D打印工艺制造出嵌入式正交开口谐振环超材料结构，单元截面尺寸为100μm×200μm，嵌入式5层宽带宽仿复眼曲面共形超材料。

△嵌入式超材料结构示意图

△填充液态金属前/后的3D打印超材料

该研究将3D打印的灵活性与液态金属的易流动、易填充性相结合，开辟了一类复杂微结构制造新方法，为结构-功能一体化柔性电子、软体机器人、天线等富含多材料、跨尺度结构的制造奠定了基础，也为拓展超材料应用范围(如3D光学/电磁隐身衣、智能蒙皮、超透镜等)提供了新的解决方案。
论文通讯作者为航空航天学院孙道恒教授和陈沁楠助理教授，第一作者为博士生张昆鹏。该研究得到了国家自然科学基金(51975498、U1505243、U2005214)和深圳市科技创新委员会技术攻关项目(JSGG20201102165202007)的支持。

孙道恒教授领导的团队长期从事微纳增材制造技术与装备、微纳机电系统等研究工作，相关成果先后在Nano Letters、Nanoscale、Microsystems & Nanoengineering和Journal of Microelectromechanical Systems等国际期刊发表。