西湖大学，重磅Nature Materials！
文摘
2024-11-14 07:31
青海
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多尺度结构广泛存在于生物系统中，且其在光管理、湿润控制、传感器等多个领域有着重要的应用。与传统材料相比，这些结构通常具备更为复杂的层级化设计，使得其在力学、物理等性能方面具有显著优势。然而，人工制造具有可控多尺度特征的结构，尤其是能在纳米尺度上精准调控的结构，一直面临着巨大挑战，这限制了它们在集成和多功能器件中的应用。因此，如何实现高效且精确的多尺度结构制造，成为了当前材料科学和纳米技术领域的研究难题。近日，来自西湖大学未来产业研究中心、工学院的文燎勇课题组的研究人员在多尺度结构的制造技术方面取得了新进展。该团队设计了一种基于铝的三维光刻技术（AL-3DLitho），该方法结合了顺序纳米-微-宏印刷（S-NMMI）和多尺度阳极铝氧化（M-AAO）模板的形成，从而精确制造出从纳米到宏观尺度的多尺度材料。利用表面加工硬化现象，该团队成功提升了铝的机械性能，在整个过程中保持了纳米和微观图案的高保真度。此外，通过阳极化处理，这些纳米图案可以进一步精细化，形成高纵横比和可调的纳米孔，从而提供了更多的功能性选择。该技术不仅实现了不同材料（如碳、半导体和金属）在多个尺度上的精确制造，还成功将这种多尺度碳网络应用于压力传感器和生物传感器。利用这些材料的多尺度特性，传感器展现出了优异的性能，包括超低检测限、宽线性范围和出色的稳定性。这一新技术为开发具有高度定制化的多尺度结构和材料提供了全新的路径，有望在机械、物理等多领域带来广泛应用，解决现有制造方法中的不足，并推动相关技术的快速发展。
