현재 초재료 제조 공정에는 주로 인쇄회로판이 있다(PCB), 광각, 전자빔 각식 등 그러나 이러한 공예는3D초재료구조제조면에는 절차가 번거롭고 원가가 높으며 시간이 오래 걸리는 등 문제가 보편적으로 존재하여 곡면과 공형하기 어려우며 실제응용조건을 만족시키기 어렵다.3D, 곡면 공형 일체화 초재료 제조는 여전히 중대한 도전이다.

최근 샤먼대학 항공우주학원 쑨다오헝 교수 과제팀은 면투영 마이크로 입체 광각 (P µSL) 3D 프린팅 기술 (microArch S240, 모방정밀) 과 액체 금속 충전 방법을 결합하여 3D 직교 개구 공명 고리 및 곡면 공형 초재료 구조를 제조하였는데, 그 삽입식 구조 특징은 금속 공명층을 외부 환경의 영향으로부터 효과적으로 보호할 수 있으며, 매크로-마이크로, 구조-기능 일체화의 우세를 가지고 있다.

그림1개의 3D인쇄 내장형 초재료 제조 프로세스

그림2 직교 개구 공명 루프 초재료 구조 및 크기:(a)평면형(b)반구형 모조 복안 초재료(셀 크기는1.25mm)

공정 과정은 그림 1과 같이 우선 정밀도 10μm의 3D 프린터(microArch S240, 모방정밀)를 사용하여 초재료 마이크로 구조의 빈 챔버가 있는 모형을 제조하고, 다시 액체 금속 진공 충전 방법을 이용하여 초재료 금속 마이크로 구조를 제조한다.초재료 구조 크기는 그림 2와 같이 개구 공명 루프 단면 크기는 0.1mm×0.2mm, 상단 개구 크기는 0.3mm, 공명 루프 외경은 1mm이다.

그림3 액체 금속 충전재 및 초재료 성능 테스트:(a-b)평면형 및 생체모방 복안곡면 공형 초재료 액상 금속 충전 전과 충전 후;(c-d)초재료 전송 성능 테스트

그림3(a)위3D인쇄의3D직교 개구 공명 고리, 모조 복안 곡면 공형 초재료 및 국부 증폭도, 그림3(b)액체 금속을 채운 후의 초재료 구조와 그 부분적인 확대.액체금속이 초재료구조의 공강을 가득 채운후 광민수지를 사용하여 액체금속으로 입구를 채우고 자외선등으로 비추어 고화시켜 입구를 밀봉한다.그림3 (c-d)평면형 및 서피스 공형 초재료 테스트 결과입니다.

이 연구는3D인쇄의 유연성은 액체 금속의 유동성, 충전성과 결합하여 초재료 제조가 더 이상 복잡한 구조에 국한되지 않도록 하고 복잡한 초재료 구조 제조의 새로운 방법을 개척하였다.초재료의 구조 혁신, 기능 혁신 및 응용 혁신을 위해 공예 기초를 다지고 공형 초재료의 응용 범위를 넓혔다. 예를 들어3D광학/전자기 스텔스 옷, 스마트 커버, 하이퍼렌즈 등.

이 성과는 제목으로 "3D 인쇄 임베디드 메타 재료"국제 저널에 발표작은(IF = 13.281)에서 론문통신저자는 하문대학 항공우주학원 손도항 교수와 진심남 조교수이고 제1저자는 하문대학 항공우주학원 박사생 장곤붕이다.이 연구는 국가자연과학기금을 받았다(51975498、U1505243、U2005214)심수시 과학기술혁신위원회 기술난제해결면상 프로젝트와(JSGG20201102165202007)지원 및 지원.

원본 링크:

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