研究人员3D打印出具有独特微波或光学特性的超材料

2019-04-10 16:19

据南极熊了解，塔夫茨大学的一个工程师团队开发了一系列具有独特微波或光学特性的3D打印材料，他们从飞蛾的复眼中获得灵感，制作出一种半球形装置，可以在选定的波长上从任何方向吸收电磁信号，这项研究发表在斯普林格自然出版的《微系统与纳米工程》杂志上。

超材料是维克多·维塞莱戈于1968年提出的人工设计材料，可以用来显示独特的电磁特性，在自然界中很难找到。超材料利用比被探测或影响的能量波长更小的尺度排列在重复模式中的几何特征，扩展了设备中传统材料的能力。3D打印技术的新发展使人们有可能创造更多的超材料形状和图案，并以更小的规模。

塔夫茨纳米实验室的研究人员提出了一种混合制造方法，利用3D打印、金属涂层和蚀刻技术，在微波范围内制造具有复杂几何结构和新功能波长的超材料。例如，他们创造了一系列微小的蘑菇状结构，每一个都在一个茎杆的顶部有一个小的金属谐振器。这种特殊的安排允许特定频率的微波被吸收，这取决于“蘑菇”的选定几何形状及其间距。这种超材料的使用在诸如医疗诊断中的传感器、电信中的天线或成像应用中的探测器等应用中可能很有价值。

研究人员开发的其他设备包括抛物面反射镜，它可以选择性地吸收和传输特定的频率，这种概念可以通过将反射和过滤功能结合到一个单元中来简化光学设备。”塔夫茨大学工程学院的电气和计算机工程教授Sameer Sonkusale说，使用超材料巩固功能的能力可能非常有用，他是塔夫茨大学纳米实验室的负责人，也是该研究的相应作者。有可能我们可以使用这些材料来减小分光计和其他光学测量设备的尺寸，以便将它们设计成便携式现场研究。”

另一个贡献是能够将多个电磁功能融合到一个嵌入几何光学或MEGO设备的超材料中，3D打印的其他形状、尺寸和方向可以设想为创建吸收、增强、反射或弯曲波的megos，这种方式很难用传统的制作方法实现。研究人员目前利用光固化3D打印技术，使光固化树脂聚打印所需形状，其他3D打印技术，例如双光子聚合，可以提供200纳米的打印分辨率，这使得制造出更精细的超材料，可以检测和处理更小波长的电磁信号，可能包括可见光。

塔夫茨大学工程学院（Tufts University School of Engineering）三库赛尔实验室（Sankusale＇s Labora）的研究生、该研究的主要作者Aydin Sadeqi说：“目前还没有意识到Megos 3D打印的全部潜力。”我们可以利用现有技术做更多的事情，随着3D打印不可避免地发展，我们有着巨大的潜力。”