現在、メタマテリアル製造プロセスには主にプリント基板がある（PCB）、リソグラフィ、電子ビームエッチングなどがあるが、これらのプロセスは3Dメタマテリアル構造の製造には一般的に手順が煩雑で、コストが高く、時間がかかるなどの問題があり、曲面との共形が難しく、実際の応用条件を満たすことが難しい。3D、曲面共形一体化メタ材料の製造は依然として重大な挑戦である。

アモイ大学航空宇宙学院の孫道恒教授の課題グループはこのほど、面投影マイクロ立体リソグラフィ（PµSL）3 D印刷技術（microArch S 240、モジュラス精密）と液体金属充填方法を結合して3 D直交開口共振リングと曲面共形メタ材料構造を製造し、その埋め込み式構造特徴は金属共振層を外部環境の影響から効果的に保護でき、マクロ-マイクロ、構造-機能一体化成形の優位性を持っている。

図1 3D埋め込み型メタマテリアル製造プロセスの印刷

図2 直交開口共振リングメタマテリアルの構造及び寸法：（a）平面タイプ（b）半球型複眼超材料(セルサイズは1.25mm）

プロセスフローは図1に示すように、まず精度10μmの3 Dプリンタ（microArch S 240、モアレ精密）を用いてメタマテリアル微細構造空洞を有するモデルを製造し、さらに液体金属真空充填方法を用いてメタマテリアル金属微細構造を製造する。メタマテリアルの構造寸法は図2に示すように、開口共振リングの断面寸法は0.1 mm×0.2 mm、上部開口寸法は0.3 mm、共振リングの外径は1 mmである。

図3 液体金属充填及びメタマテリアル性能試験：（a-b）平面型及び擬生複眼曲面共形メタマテリアルの液状金属充填前と充填後、（c-d）メタマテリアル輸送性能試験

図3（a）ために3D印刷された3D直交開口共振リング、擬似複眼曲面共形メタマテリアル及び部分拡大図、図3(b)について液体金属を充填した後のメタマテリアル構造及びその局所増幅のために。液体金属がメタマテリアル構造のキャビティに充填された後、液体金属充填入口に感光性樹脂を塗布し、紫外線ランプを照射して硬化させて入口を密封した。図3（c-d）平面型と曲面共形メタマテリアルのテスト結果です。

この研究は3D印刷の柔軟性と液体金属の流動性、充填性を結合し、メタ材料の製造を複雑な構造に制限されないようにし、複雑なメタ材料構造の製造方法を開発した。メタマテリアルの構造革新、機能革新及び応用革新のために技術基礎を築き、共形メタマテリアルの応用範囲を広げ、例えば3D光学/電磁隠衣、スマートスキン、超レンズなど。

この成果は「3Dプリント嵌入メタマテリアル」国際定期刊行物に発表小さい（IF=13.281）上、論文通信の著者はアモイ大学航空宇宙学院の孫道恒教授と陳沁楠助教授で、第1著者はアモイ大学航空宇宙学院博士生の張昆鵬氏である。この研究は国家自然科学基金を獲得した(51975498、U1505243、U2005214）深セン市科学技術革新委員会技術難関攻略プロジェクト（JSGG20201102165202007）を使用してインポートしたストロークVSラム速度のデータ点を示します。

原文リンク：

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