混合策略通过自上而下的技术制造宏观结构和微观结构，然后以自组织方式在预制结构上构建纳米结构的方法。例如，微结构可以通过变形或光刻在铝基板上制造，纳米结构可以通过自阳极氧化和生长工艺实现，这些已被探索用于光管理、超疏水控制等应用。尽管混合策略在结构操纵和低成本制造之间实现了一定平衡，但多尺度结构中晶胞的纳米级形态和排列仍远不明确。因此，基于当前技术，要准确理解多个长度尺度上的结构与性能关系，以追求理想的机械和物理性能，仍然是一项挑战。
研究者的目标是在纳米至宏观的宽长度尺度上，使用各种材料制造出定义明确的结构。为此，研究者开发了一种铝基3D光刻混合技术（AL-3DLitho），该技术结合了顺序纳米-微米-宏观压印（S-NMMI）和多尺度阳极氧化铝（M-AAO）模板的形成，以实现多尺度材料的制造。利用表面加工硬化现象提高铝的机械性能，确保整个S-NMMI过程中纳米图案和微观图案的高保真度。随后，对S-NMMI图案的纳米图案进行阳极氧化，形成具有高纵横比和可控纳米孔的M-AAO模板。通过将AL-3DLitho技术与多种沉积技术相结合，研究者设计并精确制造了至少107个数量级长度尺度上的均匀和非均匀多尺度材料，包括碳、半导体和金属。作为验证，通过解耦阵列纳米纤维、微锥体和大圆顶，研究了基于均匀多尺度碳网络的压力传感器，这些传感器具有低检测限（0.09Pa）、宽线性范围（0-150kPa）和优异的稳定性（至少105个循环）。此外，研究者背对背集成了两个多尺度碳网络，充分利用不同长度尺度上多尺度碳网的优势，开发出具有按需定制性能的“片上”压力传感器和生物传感器。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41563-024-02036-2
