航院張一慧等合作在《自然綜述—材料》發(fā)表三維細(xì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)成型方法綜述封面文章

清華新聞網(wǎng)4月6日電 近日，由清華大學(xué)航天航空學(xué)院副教授張一慧、美國(guó)西北大學(xué)教授約翰·羅杰斯（John A. Rogers）等帶領(lǐng)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)在自然子刊《自然綜述—材料》（Nature Reviews Materials）發(fā)表綜述論文《基于先進(jìn)材料成形三維細(xì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)的打印、折疊和組裝方法》（Printing, folding and assembly methods for forming 3D mesostructures in advanced materials），并被選為該期刊今年第四期的封面文章。

《自然綜述—材料》2017年第四期的封面。

三維細(xì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)在細(xì)胞骨架、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、脈管網(wǎng)絡(luò)等生物系統(tǒng)中廣為存在，并提供著生命體最基本的功能。類(lèi)似的人造三維細(xì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)在生物醫(yī)學(xué)器件、微機(jī)電系統(tǒng)、光電子器件和超材料等眾多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，一直以來(lái)都是科技研究關(guān)注的焦點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的三維細(xì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)成形方法卻較為局限，國(guó)際上一直缺乏一種可用于高性能半導(dǎo)體的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)成形方法，這在一定程度上限制了三維微電子器件的發(fā)展。

在過(guò)去幾年里，張一慧副教授課題組及其合作者創(chuàng)新建立了一種力學(xué)引導(dǎo)的微尺度三維結(jié)構(gòu)組裝方法，并從設(shè)計(jì)概念、力學(xué)理論、組裝平臺(tái)和器件應(yīng)用等方面開(kāi)展了大量研究。該方法將屈曲力學(xué)的概念與現(xiàn)代化半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中成熟的平面制備工藝相結(jié)合，將二維薄膜圖案通過(guò)壓縮力的作用變形成目標(biāo)三維結(jié)構(gòu)，適用于各種材料（包括半導(dǎo)體硅、金屬、陶瓷、聚合物等）和各個(gè)特征尺度（從納米至分米）的快速成形，為不同學(xué)科的科研工作者發(fā)展新型三維微器件（如電子、能源、生醫(yī)、光學(xué)器件等）提供了一個(gè)創(chuàng)新平臺(tái)。該系列成果是張一慧、約翰·羅杰斯等課題組通力合作的結(jié)果，自2015年以來(lái)相繼在《科學(xué)》（Science）（封面文章）、《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS）、《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）等國(guó)際期刊上發(fā)表多篇文章，引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注和報(bào)道。鑒于張一慧課題組及其合作者在三維微結(jié)構(gòu)組裝領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，《自然綜述—材料》雜志專(zhuān)門(mén)邀請(qǐng)這一國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)撰寫(xiě)關(guān)于三維細(xì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)成形方法的綜述論文。該論文系統(tǒng)闡述了細(xì)微觀(guān)尺度下復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的打印、折疊和力學(xué)組裝方法，以及利用這些方法實(shí)現(xiàn)的廣泛應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了這一領(lǐng)域的最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)面臨的挑戰(zhàn)和存在的問(wèn)題進(jìn)行了展望。

圖為力學(xué)引導(dǎo)的微尺度三維結(jié)構(gòu)組裝方法適用于各個(gè)特征尺度和多種材料類(lèi)型的三維組裝。

張一慧是該綜述論文的第一作者和共同通訊作者，約翰·羅杰斯是本文的另一位共同通訊作者。論文其他作者包括清華大學(xué)航院博士生張帆和馬強(qiáng)，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)閆政博士和李秀玲教授等。該研究成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目支持。

相關(guān)論文鏈接：

http://www.nature.com/articles/natrevmats201719

http://science.sciencemag.org/content/347/6218/154

http://www.pnas.org/content/112/38/11757.abstract

http://advances.sciencemag.org/content/2/9/e1601014

供稿：航院 編輯：田心