3D printing of polymer-bonded anisotropic magnets in an external magnetic field and by a modified production process
借助3D打印等增材工艺生产聚合物粘结磁体的可能性开辟了许多新的应用领域。几乎任何结构和原型都可以低成本小批量生产。扩展3D打印过程允许通过沿着外部磁场对准糊状化合物材料内部的铁磁颗粒的易磁化轴来制造各向异性磁性结构。这通过两种不同的方法来实现：首先，用于排列颗粒的磁场由永磁体提供。其次，3D打印过程本身会产生结构的各向异性行为。一种廉价且可定制的最终用户熔丝制造3D打印机用于打印磁性样品。对不同磁各向异性的Sr铁氧体和SmFeN材料的磁性能进行了研究和讨论。
2019-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Facile patterning of functional materials via gas-phase 3D printing
空间原子层沉积（SALD）是一种比传统ALD快两个数量级的最新方法，并且可以在大气压下甚至在户外进行。以前的工作已经利用这些资产，专注于高速率，大面积沉积的可能性，以扩大到大规模生产。相反，在这里，我们表明，SALD确实代表了一个理想的平台，通过适当的设计和小型化的SALD近距离头的功能材料的选择性沉积。特别是，我们利用3D打印提供的潜力来制造定制的近距离SALD注射头。通过使用3D打印，可以轻松设计和修改头部，以获得不同的沉积区域、自由形式的图案，甚至复杂的多材料结构。可以用不同的材料打印头，以适应前体的化学性质和所使用的沉积条件。聚合物头可以用作便宜的（甚至是一次性的）头，其既用于执行沉积又用于原型制作和优化目的。最后，通过设计具有圆形同心气体通道的小型化头，可以在Z.这构成了一种基于气态前体的新3D打印方法。由于这里提出的选择性沉积策略是基于SALD工艺，因此可以在低温下以高沉积速率在露天中印刷功能材料的保形和连续薄膜。我们的方法代表了一种新的多功能的方式打印功能材料和设备的空间和拓扑控制，从而扩展了SALD和ALD的潜力，并开辟了一条新的途径，在功能材料的区域选择性沉积领域。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Evolutionary Algorithm Guided Voxel-Encoding Printing of Functional Hard-Magnetic Soft Active Materials
硬磁软活性材料（hmSAMs）由于其快速转换、无束缚控制以及良好的可编程性而引起了人们的极大兴趣。然而，目前的直接油墨写入（DIW）印刷为基础的制造hmSAM部件和结构只允许可编程的磁方向与恒定的磁密度。另外，现有的设计依赖于蛮力方法来产生磁化方向分布的分配，这只能产生直观的变形。这两个因素极大地限制了hmSAM的设计空间和应用潜力。在这项工作中，我们介绍了一个体素编码DIW打印方法的程序在hmSAM打印过程中的磁密度和方向分布。然后将体素编码DIW打印与基于进化算法（EA）的设计策略相结合，以实现具有复杂几何变化和曲率分布的所需磁致动和运动。随着新的EA引导的体素编码DIW打印技术，我们展示了功能hmSAM，产生复杂的形状变形与所需的曲率分布的高级应用，如仿生运动。这些演示表明，所提出的EA引导的体素编码DIW打印方法可以显着拓宽hmSAM的应用潜力。
2020-01-30 physics.app-ph
Electrochemical 3D Printing of Silver and Nickel Microstructures with FluidFM
具有微米级分辨率的导体电化学3D打印在广泛的应用中具有很大的前景，但用于这些技术的合适金属的选择仍然有限。到目前为止，大多数努力都集中在铜的沉积上，然而，其他金属也是令人感兴趣的，特别是当给定应用需要调整机械、电气或光学特性时。在这里，我们通过将材料库扩展到银和镍来解决电化学3D打印中材料选择有限的问题。独立式微尺度结构通过局部限制的电化学3D打印使用FluidFM -一种能够通过亚微米级开口输送电解质的微通道悬臂纳米移液管在一个步骤中制造。3D打印结构以逐层的方式构建，这允许复杂的几何形状，如双环，螺旋和金字塔。我们报告了印刷速度方面的工艺性能（银在7 - 40 nm s-1范围内，镍在27 - 42 nm s-1范围内），并揭示了印刷特征的致密内部结构和化学纯度。
2022-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Graphene Aerogel Ink for the Inkjet Printing of the Micro-Supercapacitors
通过喷墨印刷大规模制造微尺度能量存储装置的进展依赖于高质量可印刷油墨的开发。地球上丰富的无毒碳材料如石墨烯、碳纳米管（CNT）、还原氧化石墨烯（r-GO）已经显示出优异的电化学性能，因此作为合适的电极材料引起了极大的兴趣。在这里，我们报告了可印刷的石墨烯气凝胶油墨的配方和通过喷墨印刷方法在柔性聚酰亚胺基板上制造微型超级电容器（μ-SC）。使用原始石墨烯气凝胶的优点旨在避免复杂的加工步骤和在油墨配方中使用有毒化学品，并降低其他添加剂组分的浓度。因此，实现了可印刷油墨中活性功能材料的更高负载。气凝胶油墨直接用于在室温下经由喷墨印刷在柔性聚酰亚胺基底上写入叉指型y-SC器件。使用有机离子液体在0-1伏的电压范围内测量的电化学性能。这些印刷的μ-SC在6微安/cm 2的电流密度下显示出55 μF/cm 2的面积容量。印刷的器件显示出良好的稳定性，在10，000次循环后具有约80%的容量保持率。与基于石墨烯的μ-SC相反，气凝胶微型超级电容器即使在~ 2 Vs-1的非常高的扫描速率下也没有在CV扫描中显示出显著的失真。因此，我们提出石墨烯气凝胶作为大规模生产μ-SC的有前途的电极材料。
2020-07-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Microassembly of Multi-Material and 3D Integration Enabled by Programmable and Universal High-Precision Micro-Transfer Printing
本文提出一种基于相变聚合物与可寻址微加热器阵列的动态可编程微转印系统，实现多材料选择性转移、三维堆叠与异质集成，并成功用于microLED芯片的图案化转移与像素修复。
2025-08-19 physics.app-ph
Laws of 4D printing
3D和4D打印结构之间的主要区别是一个额外的维度，这是随着时间的推移智能进化。然而，目前还没有通用的公式来模拟和预测这个额外的维度。在这里，通过从基本概念出发，我们推导并验证了一个通用的双指数公式，该公式是建模和预测4D打印多材料结构的第四个D所必需的。4D打印是一种新的制造模式，用于在多材料结构中制作刺激响应材料，用于先进产品（和结构）的先进制造（和构造）。它保留了3D打印的一般属性（例如消除模具，模具和机加工），并进一步使产品和结构的第四维能够随着时间的推移提供智能行为。这种智能行为在打印过程中被编码（通常通过逆数学问题）到刺激响应的多材料中，并在打印后通过刺激实现。在这里，我们深入到第四个维度，揭示了三个一般规律，支配几乎所有的时间依赖性形状变化行为（光化学-，光热-，溶剂-，pH-，水分-，电化学-，生物-，超声-，酶-等。多材料4D结构。我们证明了两种不同类型的时间常数控制着几乎所有多材料4D打印结构随时间的形状变化行为。我们的研究结果从最基本的概念开始，以控制方程结束，可以作为4D打印领域未来研究的一般设计原则，其中应正确理解，建模和预测与时间相关的行为。未来4D打印的软件和硬件开发也可以从这些结果中受益。
2018-10-24 physics.app-ph
Multimaterial Inkjet Printing of Mechanochromic Materials
本研究探索多喷嘴按需压电喷墨技术制造力致变色材料，通过测试不同硬度聚氨酯与有机溶剂配制低粘度墨水，打印交替硬度图案并监测其机械形变响应，为相关材料开发提供助力。
2024-03-28 physics.app-ph
4D Printing of Programmable Digital Metamaterials
该研究提出一种双层主动/被动体素4D打印方法，可独立同步编程薄片的横向几何与参考曲率，实现可按需驱动的数字形状变换结构。
2025-03-13 cond-mat.soft physics.app-ph
Printing Flowers? Custom-tailored Photonic Cellulose Films with Engineered Surface Topography
由大自然的奇妙之手打造，表面形貌在生物的所有长度尺度上都被发现，并具有各种功能。受花卉条纹的启发，我们开发了一种可扩展的方法来制造定制的光子纤维素薄膜，该薄膜既包含生物组织又包含微观生物表面形貌。通过蒸发辅助纳米压印光刻将纤维素油墨成型到取向褶皱模板上，制备自支撑膜，产生短波长下的形态诱导光散射以及来自螺旋纤维素基质的光学可调结构色。因此，两种光子结构，光栅状表面和手征体之间的相互作用，导致具有特定旋向性的圆偏振光的选择性散射。此外，可精确控制纤维素薄膜上的褶皱表面浮雕，从而实现微观图案图像的工程印刷。
2019-10-26 cond-mat.soft physics.app-ph
Polymer-derived SiOC Replica of Material Extrusion-based 3-D Printed Plastics
用增材制造（AM）获得陶瓷部件的一种有前途的方法是使用两步工艺，首先在聚合物中印刷人工制品，然后使用热解将其转化为陶瓷以形成聚合物衍生的陶瓷（PDC）。使用PDC的陶瓷部件的AM已经用许多高成本技术证明，但是缺乏基于熔丝制造（FFF）的3D打印的数据。这项研究调查了使用更低成本，更广泛和更容易获得的基于FFF的PDCs 3D打印的潜力。低成本的FFF机器具有由喷嘴宽度设定的分辨率限制，其劣于使用昂贵的SLA或SLS AM系统获得的分辨率。为了匹配性能，这里使用部分PDC转换，其中仅印刷聚合物框架的外表面转换为陶瓷。在这里，基于FFF的3D打印样品涂有预陶瓷聚合物，然后通过高温热解过程将其转化为相应的PDC样品。对商业长丝进行筛选实验，以通过表面涂覆硬热塑性塑料（聚乳酸（PLA）、聚碳酸酯（PC）、尼龙合金、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETG）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和共聚酯）和柔性材料（包括柔性PLA、热塑性弹性体和热塑性聚氨酯长丝）来获得陶瓷3D打印物。量化浸泡和热解步骤的质量和体积变化以形成中空陶瓷表皮。所有在250微米挤压的3D打印材料都成功地生产出了小于100微米的陶瓷皮肤。详细讨论了不同的3-D打印聚合物前体的优点和缺点，这种处理制度。对研究结果进行了分析和讨论，以期为PDCs增材制造的更广泛应用提供指导。
2019-09-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Aligned Stacking of Nanopatterned 2D materials -- Towards 3D printing at atomic resolution
二维材料可以通过将各个层放置在彼此的顶部来组合，使得它们仅通过它们的范德华相互作用来结合。可以任意选择层的顺序，从而实现对材料的基本原子级控制，从而沿着一维提供广泛的特性选择。然而，在平面方向上对结构的同时控制到目前为止仍然相当有限。在这里，我们结合空间控制的修改的二维材料，使用聚焦电子照射或电子束诱导蚀刻，与范德瓦尔斯异质结构的逐层组装。一种新颖的组装工艺使得在组装成异质结构之前可以用任意图案来构造每一层。此外，在电子显微镜中观察下，其使得能够以精确的横向对准（目前精确度为10 nm）堆叠层。总之，这使得能够制造具有最高空间分辨率的几乎任意的3D结构。
2021-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Material characterization and precise finite element analysis of fiber reinforced thermoplastic composites for 4D printing
四维（4D）打印是增材制造（3D打印）中出现的一种新技术，因其能够将制造后的形状变化编程为工件而广为人知。特别是基于熔融沉积建模（FDM）的4D打印，使用热塑性塑料来生产工件，并需要计算分析来辅助复杂几何形状的设计过程。然而，这些人工制品对结构载荷是脆弱的，并且设计质量可能受到不太准确的材料模型和数值模拟的限制。为了解决这些问题，本文提出了一种由两种材料-聚乳酸（PLA）和碳纤维增强PLA（CFPLA）-制成的复合结构设计，以增加4D打印工件的结构强度，以及由几个物理实验和一系列动态力学分析（DMA）组成的工作流程来表征材料。我们将此工作流程应用于使用不同打印参数制造的3D打印样品，以准确表征材料，并实施顺序有限元分析（FEA）以实现准确的模拟。通过几个创新设计实例，计算和实验验证了触发过程引起的变形的准确性，准确性的95%置信区间为（0.972，0.985）。我们相信，所提出的工作流程是必不可少的几何，材料机制和设计的结合，并具有各种潜在的应用。
2020-11-06 cs.CG physics.app-ph
Bio-mimic four-dimensional printing of nanostructured interactive hydrogels
自然界已经展示了许多具有自适应或可重构形状的软交互植物或动物系统，然而，由于材料/结构的限制，具有相同优点的人工微/纳米材料是令人生畏的，对当前的化学/物理制造提出了多维挑战。在这里，我们提出了一种新的纳米结构水凝胶的四维（4D）打印功能集成和降维。交联基质在稳固的分级异质结中松弛或收缩，以消除双层设计的界面问题。
2020-06-13 physics.app-ph physics.optics
Zirconia UV-curable colloids for additive manufacturing via hybrid inkjet printing-stereolithography
目前，通过立体光刻（SLA）进行的陶瓷增材制造限于单一材料，并且受到强烈依赖于陶瓷颗粒-UV光相互作用的差的厚度分辨率的限制。结合选择性激光固化与喷墨印刷代表了一种新的策略，以克服这些限制。尽管如此，这种方法需要UV固化油墨，允许印刷材料硬化和烧结到高密度。在这项工作中，我们报告了如何设计一种喷墨打印的氧化钇稳定的氧化锆（YSZ），它可以通过添加紫外光固化单体留下深刻的印象。我们特别展示了油墨的配方，特别是UV单体浓度如何影响印刷适性和UV固化。这导致印刷品首先耐溶剂洗涤，烧结后致密化至96%致密的YSZ层。
2019-03-18 physics.app-ph
Structural Color 3D Printing By Shrinking Photonic Crystals
在一些蝴蝶、厚喙象鼻虫和许多变色龙身上发现的环、斑点和条纹是自然生物利用光子晶体产生彩色图案的显著例子。尽管纳米技术取得了进步，但我们仍然缺乏在这个微观长度尺度上打印任意颜色和形状的能力。基于双光子聚合的商业纳米级3D打印机无法图案化具有必要的~300 nm晶格常数的光子晶体结构，以实现可见光谱中的光子阻带/带隙并产生颜色。在这里，我们介绍了一种方法来生产3D打印的光子晶体，晶格常数减少了5倍（周期性小至280 nm），实现了全范围颜色的亚100 nm特征。这个过程的可靠性使我们能够设计出与实验相匹配的木材堆光子晶体的能带结构，表明观察到的颜色可以归因于慢光模式或阻带。使用这些晶格结构作为3D彩色体积元素（体素），我们打印了3D微观尺度的物体，包括埃菲尔铁塔的第一个多色微观模型，只有39微米高，彩色像素大小为1.45微米。在微观尺度上打印彩色3D结构的技术有望将光谱选择性器件（例如基于光子晶体的滤色器）直接图案化和集成到自由形式的光学元件和曲面上。
2019-05-15 physics.app-ph physics.optics
Multi-Beam Graded Dielectric Lens Antenna from Multi-Material 3D Printing
针对现代通信系统对自适应多功能天线的需求，提出一种可通过多材料3D打印制备的梯度折射率透镜天线，可实现360°方位覆盖、多波束及全向辐射，具备良好增益性能。
2020-04-08 physics.app-ph
3D photo-responsive optical devices manufactured by advanced printing technologies
响应于外部光刺激的光子器件正吸引越来越多的兴趣，因为它们的特性可以通过具有快速开关时间、高空间分辨率和潜在的遥控的光来操纵。这些方面可以通过新的架构来进一步增强，这些架构最近已经通过3D打印和增材机械制造工艺的可用性而实现。然而，目前的方法仍然局限于无源光学材料，而光响应材料需要开发3D打印技术，能够保持光敏化合物的光学特性，并实现高空间分辨率以精确控制光的传播。此外，3D打印材料中的光学损耗也是一个需要解决的问题。在这里，我们报告了先进的增材机械制造工艺，专门设计用于在3D光学器件中嵌入光响应化合物。3D打印设备的性能可以通过外部UV和可见光光束控制，特征切换时间在1-10 s范围内。
2019-04-12 physics.app-ph physics.optics
Corona-Enabled Electrostatic Printing for Ultra-Fast R2R Manufacturing of Binder-Free Multifunctional E-Skins
作为智能系统的重要组成部分，印刷软电子（PSE）在公共卫生，国家安全和经济中发挥着至关重要的作用。印刷技术的创新需要以低成本促进高性能PSE的广泛应用。然而，当前的打印技术在解决打印速度和性能之间的冲突方面仍然面临着长期的挑战。为了克服这一挑战，我们开发了一种新的电晕静电印刷（CEP）技术，用于超快（毫秒）卷对卷（R2R）制造无粘合剂的多功能电子皮肤。通过参数研究和微观结构观察，研究了CEP的打印能力和可控性。对电场的产生、物料的输送以及颗粒数量和尺寸的选择机理进行了数值模拟和实验研究。CEP印刷的石墨烯电子皮肤被证明具有出色的应变传感性能。CEP组装网络的无粘合剂特性使其能够提供低至2.5 Pa的压力灵敏度，并能够检测数百赫兹频率的声学信号。此外，CEP技术用于图案化不同类型的功能材料（例如，石墨烯和热致变色聚合物）到不同的衬底上（例如，胶带和纺织品）。总的来说，这项研究表明，CEP可以成为一种新型的非接触和超快制造平台，与R2R工艺兼容，用于制造高性能，可扩展和低成本的软电子产品。
2021-06-02 physics.app-ph
Capillary stamping of functional materials: parallel additive substrate patterning without ink depletion
用于光学、电子、传感、芯片实验室技术、生物分析、临床诊断以及转化和个性化医学的图案化基底通常通过包括弹道印刷和微接触印刷的增材基底制造来制备。然而，弹道印刷（例如，喷墨和气溶胶喷射印刷、激光诱导前向转印）涉及连续的逐像素油墨沉积。通过微接触印刷的平行添加剂图案化是用在几次印模-基底接触之后遭受油墨耗尽的固体弹性体印模进行的。因此产生的现有技术的加性图案化的生产量限制可以通过毛细管压印来克服-通过介孔二氧化硅印模在没有油墨耗尽的情况下平行加性基底图案化，这使得能够在压印期间的任何时候通过介孔供应油墨。因此，基底结合的纳米颗粒的阵列或分离的纳米颗粒的胶体纳米分散体是可获得的。我们处理了三种类型的模型油墨：1）药物溶液，2）含有金属聚合物和嵌段共聚物的溶液以及3）代表胶体纳米颗粒油墨的纳米金刚石悬浮液。因此，我们通过冲压后热解冲压金属聚合物前体纳米颗粒和规则排列的纳米金刚石纳米聚集体获得了冲压药物纳米颗粒、规则排列的陶瓷纳米颗粒的水性胶体纳米分散体。毛细管压印可以克服现有技术的增材基底制造的生产量限制，同时可以处理各种不同的油墨。
2020-12-27 physics.app-ph
Three-dimensional nanoprinting via charged aerosol focusing
一种强大而灵活的基于聚焦带电气溶胶的3D纳米打印方法已经开发出来。自洽的电场配置，创建一个多孔浮动掩模，并用作支架打印结构，没有限制的大小下降到纳米级。电场线用作书写工具。广泛的材料独立性为生产电子设备所必需的混合结构开辟了道路。该方法包含三种互补的模式：受控尖端定向3D生长打印，书写模式（也可以在重复通道中产生3D结构）和产生各种形状的壁状结构的模板模式。操纵它们可以自由地制造我们报告的复杂3D设计。生长结构的所需形态根据简单的现象学理论控制，该理论有助于组织2D平台运动和3D打印过程，以与聚合物基材料中的激光技术提供的3D打印竞争。
2018-12-13 physics.app-ph
Fabrication of Poly (ε-Caprolactone) 3D scaffolds with controllable porosity using ultrasound
本文提出选择性超声熔化（SUM）方法，通过聚焦超声打印与水混合的PCL粉末，实现孔隙率主动可控的3D支架制造，并验证其细胞相容性，为FDM和材料喷射提供替代方案。
2025-01-21 physics.app-ph
Laser-Liquid Interaction in Laser-Induced Forward Transfer (LIFT) Printing: A Multiscale Perspective on Bubble Dynamics and Material Ejection
Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of Houston（机械与航空航天工程系，休斯顿大学）
本文从多尺度视角综述激光诱导前向转移打印中气泡动力学与材料喷射的耦合机制，分析供体架构、激光参数、材料流变等对气泡成核、射流形成及沉积的影响，并讨论建模方法。
2026-06-11 physics.app-ph physics.flu-dyn
Low-loss Waveguide Fabrication by Inkjet Printing on Porous Silicon
我们报告的光波导嵌入在氧化多孔硅的无掩模工艺制造。通过喷墨印刷实现图案化的孔填充，使得能够横向修改波导的折射率和其他光学性质，从而提供光波导的完全二维折射率控制。通过材料打印机在多孔硅膜上施加KDP盐溶液来创建波导。在波长1.064和1.550微米处展示了光导。在这两个波长上的强度衰减测量值分别为2.5dB/cm和1.3dB/cm以下
2019-01-15 physics.app-ph physics.optics
4D printing of mechanical metamaterials
机械超材料由于其独特的性能和功能，其微/纳米级设计的形状，包括几何形状和拓扑结构，也许是最重要的方面。4D打印使机械超材料形状的可编程、可预测和精确变化成为可能，以实现多功能性、自适应特性以及使用简单3D打印无法实现的其他类型的所需行为。本文概述了4D打印在机械超材料中的应用。它首先提出了什么是4D打印和什么形状方面的系统定义（例如，几何形状、拓扑结构）与机械超材料的4D打印相关。本文没有关注不同的打印工艺和材料，而是解决了将平面构造转换为目标3D形状所需的变形行为的最基本方面（即，2D到3D变形）或将3D形状变换为另一3D形状（即，3D到3D变形）。在这两种情况下，我们将讨论刚体形状变形（例如，刚性折纸）以及可变形的身体变形。本文最后讨论了将4D打印应用于机械超材料所面临的主要挑战，并提出了未来研究的几个领域。
2021-05-23 cond-mat.soft physics.app-ph
Simultaneous spectral and spatial modulation for color printing and holography using all-dielectric metasurfaces
超颖表面具有以前所未有的高分辨率调整光的相位、振幅甚至光谱响应的出色能力，因此引起了人们的极大兴趣。在这里，我们提出并实验证明了一种新的元器件，该元器件通过同时调制亚波长尺度的光谱和空间响应，将彩色印刷和计算机生成的全息图集成在单层电介质元表面内。在我们的设计中，这种超表面在白光照明下表现为微观彩色图像，同时加密两种不同的全息图像，当用红色和绿色激光束照射时，可以在远场投影。我们选择非晶硅二聚体和纳米鳍作为建筑组件，并使用修改后的并行Gerchberg-Saxton算法获得多个子全息图与任意空间形状的图像索引安排。这种方法可以进一步扩展元表面的设计自由度。通过在单个像素的水平上利用光谱和空间控制，可以将多组独立的信息引入到单层设备中，额外的复杂性和扩大的信息容量对于诸如信息安全和防伪的新颖应用是有希望的。
2019-08-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Mechanical Properties of Diamond Schwarzites: From Molecular Dynamics Simulations to 3D Printing
黑云母是具有高斯负曲率的多孔晶体结构。在本工作中，我们研究了两种碳基金刚石施瓦茨矿（D 688和D8 bal）的力学行为和能量吸收特性。我们进行了完全原子分子动力学（MD）模拟。优化的MD原子模型用于通过熔融沉积建模（FDM）生成3D打印（聚乳酸（PLA）聚合物长丝）的宏观尺度模型。研究了原子模型和3D打印模型在单轴压缩下的力学性能。对3D打印的施瓦茨矿进行了机械测试，发现变形机制与MD模拟中观察到的相似。这些结果暗示了由结构拓扑支配的尺度无关的力学行为。该结构表现出高的比能量吸收和破碎力效率~0.8，这表明3D打印的金刚石施瓦济岩是能量吸收材料的良好候选者。
2020-04-16 physics.app-ph
3D printing of nanoceramics: Present status and future perspectives
本文综述了纳米陶瓷3D打印的现状，指出其密度低、力学性能差及成本高的挑战源于微观结构不均匀，并展望了通过关联表征建立结构-性能相关性的未来方向。
2022-09-01 physics.app-ph
Ethyl cellulose-based thermoreversible organogel photoresist for sedimentation-free volumetric additive manufacturing
液体光致抗蚀剂在基于光的增材制造（AM）领域中是丰富的。然而，在新兴的体积AM技术$-$中，由于较少的几何约束和较少的材料浪费，将无支撑的直接打印到材料的桶中通常是有益的，$-$在打印低粘度液体单体和多材料构造时由于部件漂移或沉降而可能是限制。以乙基纤维素（EC）为热塑性溶剂，制备了一种简单的三组分透明热可逆凝胶光刻胶，其熔点约为64 $°$ C。凝胶的物理交联网络导致对于10重量%的$\%$ EC凝胶光致抗蚀剂，储能模量在0.1 $-$ 10 kPa的范围内，最大屈服应力为2.7 kPa。非零屈服应力使得能够在低粘度单体中进行无沉积的层析成像体积图案化，而无需额外的硬件或设备的修改。另外，插入到打印容器中的物体可以悬浮在凝胶材料中，这使得能够在没有将物体连接到打印容器的锚的情况下叠印多材料设备。对于具有7重量%$\%$ EC的制剂，与纯单体相比，弯曲强度也提高了100%。
2022-11-08 physics.app-ph
On the application of components manufactured with stereolithographic 3D printing in high vacuum systems
本研究探索Formlabs Clear Resin立体光刻3D打印组件在高真空系统的兼容性，发现主要污染物为水，可通过简单处理控制，未烘烤系统达1.9e-8 mbar，并有望扩展至超高真空应用。
2024-11-05 physics.app-ph physics.ins-det
Reconfigurable Manipulation of Sound with a Multi-material 3D-Printed Origami Metasurface
本文提出基于Kresling折纸图案和多材料3D打印技术的双稳态可重构超表面，通过施加小轴向力或扭矩实现π反射相位差，在2000 Hz下实现声波的可编程操控，为多领域可切换器件提供新视角。
2024-11-18 physics.app-ph
Centimeter-scale superfine three-dimensional printing with femtosecond laser two-photon polymerization
如今，三维（3D）打印已被广泛用于从诸如陶瓷、金属、聚合物、半导体等广泛的材料生产几何复杂的3D结构。尽管已经证明在基于双光子聚合（TPP）的3D打印中可以实现高达~100 nm的制造分辨率，TPP的最终产品尺寸通常为毫米级，这受到高数值孔径聚焦透镜的短工作距离的限制。在这里，我们提出了一种方法的基础上同步时空聚焦（SSTF）的飞秒激光脉冲，使制造厘米级的三维结构的精细功能与TPP。我们还展示了一个各向同性的空间分辨率，它可以在~10 μ m和~40 μ m的范围内连续调谐，只需改变飞秒激光的功率，使这项技术非常灵活，易于实现。我们用这种方法制作了几个最大高度为0.6cm的中国守护狮子和一个高度为1.3cm的兵马俑。
2017-12-11 physics.app-ph physics.optics
Tailoring ink-substrate interactions via thin polymeric layers for high-resolution printing
基材的表面性质是功能材料印刷技术中最重要的参数之一，不仅决定了印刷分辨率，而且还决定了印刷特征的稳定性。本文讨论了润湿过程中遇到的困难，喷墨打印均匀的基板上，由于不适当的表面性能。我们表明，润湿的基板，因此，印刷图案的质量，可以介导通过沉积的聚合物层，是几个纳米厚。聚合物的化学性质决定了薄层的表面能和极性。然而，某些应用需要严格调整表面特性。我们提出了一种简单而精确的方法，表面能剪裁的基础上的聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）层的热分解。当PMMA层的厚度接近零时发生润湿的平滑过渡，这可能是由于使基底的下表面变薄，这使得能够以高分辨率喷墨打印复杂结构。特别是，使用薄聚合物层成功调节了三种基底-墨水系统的润湿性：（i）氧化铟锡涂层玻璃上的氧化钽基墨水，（ii）镀铂硅基底上的铁电锆钛酸铅墨水，以及（iii）氧化铝基底上的银纳米颗粒墨水。
2018-11-30 physics.app-ph physics.chem-ph
Inkjet Printed 2D-Crystal Based Strain Gauges on Paper
我们提出了一种基于二维（2D）材料的喷墨打印应变片的调查。该技术利用水基和生物相容性油墨在纸等柔性基底上制造应变测量设备。我们证明了器件性能和灵敏度强烈依赖于印刷参数（即，墨滴间距、印刷通过次数等）。我们表明，即使施加小应变（0.3%），也可以获得高达125的应变计因子值，灵敏度高（>20%）。此外，我们提供了基于异质结构的应变传感器的初步例子，通过喷墨打印技术。
2017-12-14 physics.app-ph
Three-dimensional printing of silica-glass structures with submicrometric features
人类对制造硅玻璃物体的兴趣可以追溯到三千多年前。硅玻璃耐加热和暴露于许多化学品，并且在宽波长范围内是透明的。由于这些品质，石英玻璃被用于塑造我们现代生活的各种应用，例如医学和电信中的光纤。然而，其化学稳定性和脆性阻碍了二氧化硅玻璃的结构化，特别是在小规模上。用于二氧化硅玻璃的三维（3D）打印的技术，例如立体光刻和直接墨水书写，最近已经被证明，但是可实现的最小特征尺寸是几十微米。虽然亚微米二氧化硅玻璃结构具有许多有趣的应用，例如在微光学中，但它们目前使用光刻技术制造，这严重限制了可以实现的3D形状。在这里，我们展示了具有亚微米特征的光学透明二氧化硅玻璃结构的3D打印。我们实现了这一点，通过交联氢倍半硅氧烷的二氧化硅玻璃使用激光的非线性吸收，然后由未曝光的材料的溶解。我们打印了一个功能性的微环形谐振器与平面外光纤耦合器，以展示设计和构建3D石英玻璃微器件的新可能性。
2020-05-14 physics.app-ph
3D printing of hierarchical structures made of inorganic silicon-rich glass featuring self-forming nanogratings
提出一种利用飞秒激光在无机富硅玻璃中3D打印具有自成型纳米光栅分层结构的方法，结合多光子交联与纳米光栅自成型，成功打印出高性能微型超级电容器。
2024-03-25 physics.app-ph physics.optics
Printing via Laser-Induced Forward Transfer and the Future of Digital Manufacturing
本文综述激光诱导正向转移（LIFT）技术的原理、材料适应性与研究现状，并基于近三十年论文和引用数据梳理其地理及机构分布，展望其在数字制造中的作用。
2023-04-26 physics.app-ph
Aerosol Jet Printing of High-Temperature Multimodal Sensors for Strain and Temperature Sensing
本文采用气溶胶喷射打印金与ITO纳米颗粒墨水，制备可同时测量应变和温度、耐540 °C的多模态传感器，并实现温度效应原位补偿。
2024-03-03 physics.app-ph physics.ins-det
A Peanut-hull-PLA based 3D printing filament with antimicrobial effect
本研究将花生壳粉末掺入PLA聚合物中制成3D打印丝材，赋予其抗菌性并增强弹性模量，但会降低断裂韧性。
2025-02-25 cond-mat.soft physics.app-ph
Dynamic plasmonic colour display
基于工程超颖表面的等离子体彩色打印由于其前所未有的亚波长分辨率和高密度光学数据存储而彻底改变了彩色显示科学。然而，具有包括动态多色打印、动画和高度安全加密的新颖功能的先进等离子体显示器仍处于起步阶段。在这里，我们展示了一个动态的等离子体激元彩色显示技术，使所有上述功能使用催化镁超颖表面。作为动态像素的组成镁纳米颗粒的受控氢化和脱氢允许等离子体彩色打印、调谐、擦除和颜色恢复。不同的动态像素具有不同的颜色变换动力学，从而实现等离子体动画。通过智能材料处理，在光学和扫描电子显微镜都无法识别的选定像素上编码的信息只能使用氢作为解码密钥读取，这表明新一代的信息加密和防伪应用。
2021-05-04 physics.app-ph physics.optics
Low-voltage 2D materials-based printed field-effect transistors for integrated digital and analog electronics on paper
纸是开发灵活和环境可持续的无处不在的电子系统的理想基材，与二维材料相结合，可以在许多物联网应用中使用，从可穿戴电子产品到智能包装。在这里，我们报告的高性能的二硫化钼场效应晶体管在纸上制作的通道阵列的方法，结合了两个大面积技术的优势：化学气相沉积和喷墨印刷。第一个允许预沉积的图案的二硫化钼，第二，印刷的电介质层，接触，和连接，完成晶体管和电路制造。获得的平均离子/IOFF为8 × 10^3（高达5 × 10^4），迁移率为5.5 cm 2 V-1 s-1（高达26 cm 2 V-1 s-1）。全功能的集成电路的数字和模拟构建模块，如逻辑门和电流镜，被证明，突出了这种方法的潜力无处不在的电子纸上。
2020-10-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Dual-Guest Functionalised ZIF-8 Framework for 3D Printing White Light-Emitting Composites
金属有机骨架（MOFs）是一种很有前途的具有化学活性的主体支架，用于封装功能性客体，因为它们可以通过在MOFs晶体的纳米级孔中分离荧光团来增强发光性能。在本文中，我们显示了两种荧光团，即（A）黄绿素和（B）罗丹明B在ZIF-8的方钠石笼中的同时纳米限制，在环境条件下通过简单的一锅反应构建。我们报道了一种新的双客体@MOF体系，称为：A+B@ZIF-8，它克服了固有的问题，聚集引起的淬灭在固态下获得明亮的黄色发光在紫外光照射下。随后，我们将这种黄色发光体与蓝色发光光聚合物树脂结合，以产生3D可打印的发光复合材料。我们设计了许多3D打印复合物体，用于将UV转换为暖白光发射，在固态3D打印形式中实现了约44%的高量子产率。这项研究激发了大量3D可打印Guest@MOF设计师复合材料的定制应用，这些复合材料针对节能照明设备、智能传感器和未来光电子产品。
2021-01-01 cond-mat.soft physics.app-ph physics.optics
