据外媒报道，杜克大学的研究人员利用一种与3D打印机兼容的导电材料，3d打印出有效的电磁超材料。该项技术可以为无线射频应用的快速设计和原型设计带来一场革命，比如无线网络、蓝牙、无线传感和通信设备。

超材料是由许多单独的特征结构单元组成的合成材料，具备了自然界中材料不存在的特性。当电磁波穿过超材料时，波就会被每一个特征结构单元所操纵，以决定波的整体行为。

为了具有超自然的特性，我们可以定制超材料，比如完全吸收特定波长的光，或将电磁波聚焦在多个区域，并向后弯曲光线。然而，先前的研究努力都局限在2D超材料电路板上，导致超材料的能力和效率受到限制。

杜克大学材料科学家和化学家在应用物理快报上发表的一篇新论文中，展示了一种利用普通3D打印机制备三维电磁超材料的方法。杜克大学电气和计算机工程学院Steve Cummer教授表示，人们可以想象、设计许多复杂的三维超材料结构，以证明它们是可行的。复杂设计的挑战便是制造过程。在普通的3D打印机上，任何人都可以在几小时内构建和测试一个潜在的原型，而且成本相对较低。

在3D打印电磁超材料成为现实之前，找到可在商业3D打印机上打印的完美的导电材料起着至关重要的作用。通常情况下，商业3D打印机使用塑料，而塑料导电性很差。

一些商业上可行的解决方案是将金属和塑料混合在一起，但是没有一种导电性足够产生可行的电磁超材料。尽管金属3D打印机已经上市，但其成本几乎为100万美元，而且设备巨大。

杜克大学化学的团队非常擅长制造导电材料，他们看到了这一差距，并意识到有一个巨大的未开发的空间。研究人员开发出一种可3D打印的材料,导电性是目前市场上其他3D打印材料的100倍。这种材料目前正由Multi3D公司（由研发人员创建）冠以Electrifi品牌对外销售。尽管它的导电性与常规铜有一定差距，研究人员认为它的导电性足够开发3D打印电磁超材料。测试结果表明，3D打印出的超材料立方体与电磁波的作用比二维对应超材料好14倍。

文章链接：

Yangbo Xie, et al, "Microwave metamaterials made by fused deposition 3D printing of a highly conductive copper-based filament," Appl. Phys. Lett. 110, 181903 (2017); doi: http://dx.doi.org/10.1063/1.4982718

（本文来源：国防科技信息网，作者：中国航空工业发展研究中心胡燕萍；）

如若转载，请注明e科网。

如果你有好文章想发表or科研成果想展示推广，可以联系我们或免费注册拥有自己的主页