當前進行培訓，超材料制造工藝主要有印刷電路板(PCB)、光刻長效機製、電子束刻蝕等法治力量，然而這些工藝在3D超材料結構制造方面普遍存在步驟繁瑣、成本高分享、耗時長等問題共享，不易與曲面共形，難以滿足實際應用條件方式之一。3D生動、曲面共形一體化超材料的制造仍然是一項重大挑戰(zhàn)。

近日創新能力，廈門大學航空航天學院孫道恒教授課題組基于面投影微立體光刻(PµSL)3D打印技術（microArch S240新品技，摩方精密）結合液態(tài)金屬填充方法制備了3D正交開口諧振環(huán)及曲面共形超材料結構，其嵌入式結構特征可有效保護金屬諧振層免受外部環(huán)境影響求得平衡，且具有宏-微紮實做、結構-功能一體化成型的優(yōu)勢。

圖1 3D打印嵌入式超材料制備流程

圖2 正交開口諧振環(huán)超材料結構及尺寸：(a) 平面型領先水平；(b) 半球形仿復眼超材料 (單元尺寸為1.25mm)

工藝流程如圖1所示，首先使用精度為10μm的3D打印機（microArch S240，摩方精密）制備帶有超材料微結構空腔的模型設計能力，再利用液態(tài)金屬真空填充方法制備超材料金屬微結構品牌。超材料結構尺寸如圖2所示，開口諧振環(huán)截面尺寸為0.1mm×0.2mm更為一致，頂部開口尺寸為0.3mm等形式，諧振環(huán)外徑為1mm。

圖3 液態(tài)金屬填充及超材料性能測試：(a-b) 平面型及仿生復眼曲面共形超材料液態(tài)金屬填充前與填充后研究與應用；(c-d) 超材料傳輸性能測試

圖3(a)為3D打印的3D正交開口諧振環(huán)飛躍、仿復眼曲面共形超材料及局部放大圖，圖3(b)為填充液態(tài)金屬后的超材料結構及其局部放大全面協議。在液態(tài)金屬填充滿超材料結構空腔后重要部署，采用光敏樹脂涂覆在液態(tài)金屬填充入口處并用紫外燈照射固化以密封入口。圖3(c-d)為平面型及曲面共形超材料測試結果工具。

該研究將3D打印的靈活性與液態(tài)金屬的易流動智慧與合力、易填充性相結合，使超材料制造不再受限于復雜結構重要的角色，開辟了一類復雜超材料結構制造新方法開放要求。為超材料的結構創(chuàng)新向好態勢、功能創(chuàng)新及應用創(chuàng)新奠定工藝基礎，拓展了共形超材料的應用范圍服務機製，如3D光學/電磁隱身衣貢獻力量、智能蒙皮、超透鏡等大幅拓展。

該成果以題為“3D Printed Embedded Metamaterials"發(fā)表于國際期刊《Small》(IF = 13.281)上發行速度，論文通訊作者為廈門大學航空航天學院孫道恒教授和陳沁楠助理教授，第一作者為廈門大學航空航天學院博士生張昆鵬與時俱進。該研究得到了國家自然科學基金(51975498奮勇向前、U1505243、U2005214)和深圳市科技創(chuàng)新委員會技術攻關面上項目(JSGG20201102165202007)的支持與資助實施體系。

原文鏈接：

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