超(chao)材(cai)料(liao)（Metamaterials）發展得益(yi)於多(duo)學科交叉(cha)融(rong)合(he)，通過(guo)人(ren)工(gong)結(jie)構構建(jian)而實(shi)現(xian)超越(yue)天然材料(liao)的特(te)性。在制(zhi)造與前沿材料(liao)深(shen)度(du)融(rong)合(he)發展浪(lang)潮中(zhong)，超材料(liao)“超(chao)自(zi)然"能(neng)力(li)成為科研界、工程界關註(zhu)的熱(re)門學科，其(qi)衍(yan)生技(ji)術也(ye)逐步(bu)深(shen)入航(hang)空(kong)航天、人(ren)形(xing)機(ji)器(qi)人(ren)、無(wu)線(xian)通信、隱身(shen)材料(liao)、高(gao)精(jing)度(du)成像等多(duo)個(ge)科技(ji)領域。

超(chao)材(cai)料(liao)性(xing)能實(shi)現(xian)從改變構成(cheng)材(cai)料(liao)的微觀粒子(zi)屬性(xing)和排列形式(shi)開始，那麽(me)微觀物理(li)尺寸的極(ji)限(xian)，該(gai)如(ru)何(he)突(tu)破？微納3D打印(yin)在(zai)跨越(yue)傳(chuan)統(tong)制(zhi)造工藝(yi)精(jing)度(du)桎(zhi)梏下，為超材料(liao)從(cong)拓撲結構的設計失(shi)準，到復雜晶格(ge)的三維成型失(shi)控提供(gong)了壹種微尺度快(kuai)速成型解決方案，進(jin)而加速了超(chao)材料(liao)理(li)論模(mo)型向產業(ye)化應(ying)用的跨(kua)越(yue)。

高(gao)精(jing)度(du)、輕量化是超(chao)材(cai)料(liao)發展的必經(jing)之路(lu)

當(dang)全(quan)球科技(ji)競爭(zheng)進(jin)入"微米級(ji)戰(zhan)場(chang)"，超材(cai)料(liao)研(yan)發已(yi)不(bu)僅是(shi)材料(liao)科學的獨(du)角(jiao)戲(xi)，更(geng)是精(jing)密制(zhi)造、智能控制(zhi)、跨學(xue)科融合的系(xi)統工(gong)程。

摩(mo)方(fang)精(jing)密創新(xin)研(yan)發的面(mian)投影(ying)微立體光(guang)刻(ke)（PμSL）技(ji)術不(bu)僅實(shi)現(xian)了2微米級(ji)超(chao)高(gao)光(guang)學(xue)精(jing)度(du)，還(hai)自(zi)主(zhu)研(yan)發出(chu)復合精(jing)度(du)光固化技(ji)術，通過(guo)創(chuang)新(xin)性(xing)地融合多(duo)精(jing)度(du)層(ceng)級(ji)加(jia)工(gong)策略，實(shi)現(xian)了2μm至(zhi)100mm*100mm*50mm的跨(kua)尺度加(jia)工(gong)能力，解(jie)決了高(gao)精(jing)度(du)制(zhi)造中“精(jing)度(du)越(yue)高(gao)、尺寸越(yue)小(xiao)"的固有(you)矛盾。

01 正負泊(bo)松(song)比(bi)超(chao)材料(liao)

西安(an)交通大學(xue)的洪(hong)軍/李(li)寶(bao)童課(ke)題組通過(guo)對巨(ju)量高(gao)精(jing)度(du)性能數據的分(fen)析，建立了(le)壹種精(jing)準計算(suan)力(li)學(xue)性能(neng)的理(li)論模(mo)型，並基於模(mo)型進壹步(bu)提出(chu)了(le)用於獲(huo)取(qu)可編(bian)程極限(xian)性(xing)能(neng)的幾(ji)何設計準則。

團(tuan)隊(dui)采用摩方(fang)microArch® S240（精(jing)度(du)：10μm）3D打印(yin)設備(bei)，完(wan)成(cheng)了在楊(yang)氏(shi)模(mo)量上具有(you)兩個(ge)數量級(ji)以(yi)上增(zeng)強(qiang)效(xiao)果(guo)的材(cai)料(liao)樣(yang)件的制(zhi)備(bei)，並實(shi)現(xian)了樣(yang)件在(zai)長(chang)度(du)尺度上由微米尺度到(dao)宏(hong)觀尺度的跨(kua)越(yue)。

02 三維內(nei)凹負(fu)泊松比結構材(cai)料(liao)

中(zhong)國(guo)工程物理(li)研(yan)究院唐昶(chang)宇研究員(yuan)團(tuan)隊(dui)和西南(nan)交通大學(xue)許陽(yang)光副(fu)教授(shou)團(tuan)隊(dui)共同設計了(le)壹種新型的三維內(nei)凹負(fu)泊松比結構材(cai)料(liao)並對其(qi)結構參(can)數與等效(xiao)彈(dan)性模(mo)量和泊松比的關(guan)聯機理開(kai)展(zhan)了(le)系(xi)統的研(yan)究。

通過(guo)在(zai)典(dian)型的三維內(nei)凹結(jie)構上添加箭頭(tou)結(jie)構來(lai)實(shi)現(xian)增(zeng)強(qiang)目(mu)的，團(tuan)隊利用摩方(fang)nanoArch® P150（精(jing)度(du)：25μm）3D打印(yin)系(xi)統制(zhi)備(bei)了增(zeng)強(qiang)型結構。研(yan)究通過(guo)特(te)別的結(jie)構設計，實(shi)現(xian)了在(zai)幾(ji)乎(hu)不(bu)犧(xi)牲負(fu)泊(bo)松比(bi)效(xiao)應(ying)的前(qian)提下顯(xian)著(zhu)提高(gao)材(cai)料(liao)的剛(gang)度，為進壹步(bu)拓寬負(fu)泊(bo)松比(bi)結(jie)構材(cai)料(liao)的應(ying)用範(fan)圍(wei)提供(gong)了壹種有(you)效(xiao)的解(jie)決方案。

DOI：10.1088/1361-665X/acb1e4

03 親(qin)鋰(li)氧(yang)化石墨(mo)烯多通道結(jie)構

北(bei)京理工(gong)大(da)學的研(yan)究團(tuan)隊提出(chu)了(le)壹種加速梯(ti)度力(li)學(xue)超(chao)材料(liao)逆(ni)向設計的深(shen)度(du)學(xue)習(xi)方法。發展了(le)壹種由對抗神(shen)經網(wang)絡(GAN)、性(xing)能預測網絡(luo)(PPN)和結構生(sheng)成(cheng)網(wang)絡(SGN)組成(cheng)的多(duo)重(zhong)網絡(luo)深(shen)度(du)學(xue)習(xi)框架，可實(shi)現(xian)力學(xue)性(xing)能(neng)參數和拓撲構型的快(kuai)速雙向映(ying)射。

基(ji)於此(ci)深(shen)度(du)學(xue)習(xi)框架，將各向異性材(cai)料(liao)楊(yang)氏(shi)模(mo)量、剪切(qie)模(mo)量和泊松比組成(cheng)的屬(shu)性空(kong)間(jian)，類(lei)比(bi)於R-G-B色(se)彩空(kong)間(jian)，進而將梯(ti)度力(li)學(xue)超(chao)材料(liao)逆(ni)向設計轉(zhuan)換為色(se)彩匹(pi)配問題。團(tuan)隊(dui)利用摩方(fang)nanoArch® S140（精(jing)度(du)：10μm）制(zhi)備(bei)了超(chao)材料(liao)結(jie)構樣(yang)件，采(cai)用數字(zi)圖(tu)像相(xiang)關(guan)（DIC）方(fang)法(fa)驗(yan)證(zheng)了逆(ni)向設計的有(you)效(xiao)性(xing)。

DOI：10.1016/j.ijmecsci.2022.107920

04 混(hun)合(he)多層(ceng)級(ji)點(dian)陣(zhen)材料(liao)

清華(hua)大學李(li)曉(xiao)雁教授(shou)課(ke)題組采(cai)用桁(heng)架(jia)和平板單(dan)胞(bao)作(zuo)為基本單元(yuan)構築設計了(le)多種新型的混(hun)合(he)多層(ceng)級(ji)點(dian)陣(zhen)結構，並采用摩方(fang)microArch® S240（精(jing)度(du)：10μm）制(zhi)備(bei)了相(xiang)應(ying)的多(duo)層(ceng)級(ji)微米點(dian)陣(zhen)材料(liao)。研(yan)究中(zhong)的復合分(fen)級(ji)結(jie)構，整(zheng)體尺寸8*8*8mm³，最(zui)小(xiao)特(te)征尺寸40.6-140.8μm。

相(xiang)比(bi)於單(dan)壹層(ceng)級(ji)的平板點(dian)陣(zhen)，桁(heng)架(jia)-平板混(hun)合(he)多層(ceng)級(ji)點(dian)陣(zhen)具有(you)密度更(geng)低、易於制(zhi)備(bei)的優(you)點(dian)，在構築輕質且(qie)具(ju)有(you)優異力學(xue)性(xing)能的新(xin)型結構材(cai)料(liao)方(fang)面(mian)具有(you)重(zhong)要的應(ying)用前景(jing)。

DOI：10.1002/smll.202206024

創(chuang)新(xin)賦能(neng)，產學(xue)研深(shen)度(du)融(rong)合(he)加速技(ji)術轉(zhuan)化

超(chao)材(cai)料(liao)從(cong)實(shi)驗(yan)室走(zou)向產業(ye)化，遵循“技(ji)術驗(yan)證(zheng)-中試(shi)放大(da)-產業(ye)落(luo)地(di)"的發展路(lu)徑(jing)。摩方(fang)精(jing)密構建(jian)的“設備(bei)+材料(liao)+服務"全(quan)生態(tai)解(jie)決(jue)方案(an)體系(xi)，為科研團隊提供(gong)了成(cheng)果(guo)轉(zhuan)化全(quan)鏈(lian)條(tiao)支(zhi)持。

隨(sui)著(zhe)摩方(fang)全(quan)新智(zhi)能化技(ji)術升(sheng)級(ji)，搭載(zai)復合精(jing)度(du)光固化技(ji)術的新(xin)壹代(dai)3D打印(yin)系(xi)統：microArch® D0210（精(jing)度(du)：2&10μm）和D1025（精(jing)度(du)：10&25μm），不(bu)僅支(zhi)持雙(shuang)精(jing)度(du)智能化切(qie)換，全(quan)系(xi)匹(pi)配增(zeng)速提效(xiao)的自(zi)動化水(shui)平調節系(xi)統，結(jie)合(he)高(gao)精(jing)度(du)運動控制(zhi)與智能液(ye)面(mian)調節系(xi)統，在(zai)保(bao)持高(gao)光(guang)學(xue)精(jing)度(du)的同時(shi)，支(zhi)持跨(kua)尺度大(da)幅(fu)面(mian)與重(zhong)復陣(zhen)列打印(yin)模(mo)式，顯(xian)著(zhu)提升(sheng)了制(zhi)造效(xiao)率與工藝(yi)普(pu)適(shi)性，為實(shi)驗(yan)室研發到工(gong)業(ye)制(zhi)造提供(gong)了全(quan)面(mian)系(xi)統化的解(jie)決方案。

從(cong)實(shi)驗(yan)室的微觀結構到(dao)產業(ye)界的宏(hong)觀應(ying)用，摩方(fang)精(jing)密以微納3D打印(yin)為支(zhi)點(dian)，從2-25μm超高(gao)精(jing)度(du)系(xi)統構建(jian)，到(dao)多(duo)材料(liao)體系(xi)的生(sheng)態(tai)布(bu)局(ju)，再到科研產業(ye)化落地(di)的閉(bi)環(huan)打(da)通，每壹步(bu)都印(yin)證(zheng)著中(zhong)國智(zhi)造從跟跑(pao)到(dao)創新(xin)自(zi)主(zhu)的時(shi)代(dai)軌(gui)跡(ji)。

未(wei)來(lai)，隨(sui)著摩方(fang)微納3D打印(yin)技(ji)術的持續(xu)創(chuang)新叠(die)代(dai)，超材(cai)料(liao)將在更(geng)多維度釋(shi)放潛能(neng)，為全(quan)球產業(ye)升(sheng)級(ji)與人(ren)類(lei)文(wen)明(ming)進(jin)步(bu)提供(gong)不(bu)竭(jie)動力(li)。