实验室自研铝基跨尺度3D压印设备。课题组供图

本报讯（记者温才妃）西湖大学工学院特聘研究员文燎勇课题组开发出一种新型铝基跨尺度3D制造技术。他们利用铝在加工过程中产生的硬化效应，首次实现了从纳米、微米到宏观全尺度范围内多种材料的高精度制造。这一技术在柔性电子、光学防伪、光电集成等领域展现出广阔的应用前景。近日，相关研究成果发表于《自然-材料》。

金属材料在加工变形后，力学强度和硬度都会升高，阻碍了金属进一步变形。在该研究中，研究人员将10厘米见方的铝片送进课题组定制的机器，接受至少3次“盖章”（压印）加工。铝金属在加工过程中展现出的硬化效应确保在一层又一层连续压印的过程中，各个尺度的精密结构都被精确保留。

在多层压印后，研究人员利用阳极氧化步骤调整第一层纳米结构的直径、深度和形貌。通过调配不同成分的电解液，他们能够精确控制纳米孔的特性。研究人员还通过在纳米孔中填充碳、半导体、金属及高分子等多种功能材料，赋予阳极氧化铝更多功能特性，使其不仅具有装饰效果，还可实现光电探测、触觉传感和光学防伪等功能。

通过多层压印和阳极氧化创新结合，铝基3D制造技术可以同时对纳米、微米、宏观多个“图层”进行自定义设计和精细调控，从而在全尺度材料结构制造中展现出极高的灵活性和精确性。

文燎勇表示，铝基跨尺度3D制造技术具有高度个性化定制的能力，非常适合与人工智能（AI）结合。“针对特定的应用场景和功能需求，让AI先完成结构和材料的智能化设计，再由铝基跨尺度3D制造技术精准实现，从而将柔性电子、光学防伪以及光电集成等领域带入高度智能化和定制化的时代。”

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41563-024-02036-2