跨尺度金属超材料

具有三维微纳跨尺度构筑体系的材料往往表现出高效的机械与能量转化性能以及优越的光学特性。然而，受制于现有加工技术的可扩展性，目前，这类三维结构的加工尺度一般只能是纳米级连续的扩大到几百微米级，或者是非连续的更大尺寸结构的加工。如此一来，具有良好力学性能的宏观尺寸材料便难以实现。

鉴此，美国弗吉尼亚理工大学（Virginia Tech）的X. Zheng等，发展了一种集成有紫外固化光刻、大面积投影立体光刻（Large Area Projection Microstereolithography (LAPμSL)）、可编程空间光调制器（spatial light modulator）以及坐标定位化光扫描系统（coordinated optical scanning system）的三维微纳跨尺度加工方法，实现了纳米量级至厘米尺度的3D多级次结构的可扩展加工。通过这一方法，可以加工具有纳米尺度的特征尺寸而宏观尺寸达厘米级的多级次支架状金属结构，突破传统的微纳加工技术以及双光子吸收激光加工技术的局限，获得跨尺度、高精度、大面积、高复杂性三维加工。结构具有比对应的块材大为提高韧性与刚度，在很多领域具有广阔的应用。该项研究成果发表在Nature Materials杂志上。

图1：加工原理示意图。

图2：纳米到厘米级跨尺度三维结构。