研究人员3D打印具有新颖光学特性的超材料|每日头条
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塔夫斯大学的工程师团队开发了一系列具有独特微波或光学特性的3D打印超材料，这些特性超出了传统光学或电子材料的可能性。研究人员开发的制造方法展示了3D打印的潜力，包括现在和未来，以扩展几何设计和材料复合材料的范围，从而使设备具有新颖的光学特性。在一个案例中，研究人员从飞蛾的复眼中汲取灵感，创造出一种半球形装置，能够吸收选定波长的任何方向的电磁信号。该研究发表在Springer Nature出版的微系统与纳米工程期刊上。
超材料通过利用以小于被检测或影响的能量波长的尺度的重复图案排列的几何特征来扩展装置中常规材料的能力。3D打印技术的新发展使得可以创建更多的超材料形状和图案，并且规模越来越小。在该研究中，塔夫茨大学纳米实验室的研究人员描述了一种采用3D打印，金属涂层和蚀刻的混合制造方法，以创建具有复杂几何形状和微波范围内波长的新功能的超材料。
例如，他们创造了一系列微小的蘑菇状结构，每个结构在茎顶部保持一个小的图案金属谐振器。这种特殊的布置允许吸收特定频率的微波，这取决于所选择的“蘑菇”的几何形状和它们的间距。这种超材料的使用在诸如医学诊断中的传感器和电信中的天线或成像应用中的检测器的应用中可能是有价值的。
作者开发的其他装置包括选择性地吸收和传输某些频率的抛物面反射器。这些概念可以通过将反射和滤波的功能组合成一个单元来简化光学装置。“利用超材料整合功能的能力可能非常有用，”塔夫斯大学工程学院电气和计算机工程教授Sameer Sonkusale说，他是塔夫茨大学纳米实验室的负责人，也是该研究的通讯作者。“我们可以使用这些材料来减小光谱仪和其他光学测量设备的尺寸，因此它们可以设计用于便携式野外研究。”
将光学/电子图案化与底层衬底的3D制造相结合的产品被作者称为嵌入有几何光学或MEGO的超材料。可以设想图案化3D打印的其他形状，尺寸和取向以产生MEGO，其以传统制造方法难以实现的方式吸收，增强，反射或弯曲波。
目前有许多技术可用于3D打印，目前的研究采用立体光刻技术，该技术将光聚焦于将可光固化树脂聚合成所需形状。其他3D打印技术，例如双光子聚合，可以提供低至200纳米的打印分辨率，这使得能够制造甚至更精细的超材料，其可以检测和操纵甚至更小波长的电磁信号，可能包括可见光。
“MEGO 3D打印的全部潜力尚未实现，”塔夫斯大学工程学院Sankusale实验室的研究生，该研究的主要作者Aydin Sadeqi说。“我们可以利用当前的技术做更多的事情，并且3D打印不可避免地发展出巨大的潜力。”
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