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突破曲面制造极限!华科大团队研发新型仿生微纳结构制造技术

仪表网 2025-12-22
近日,华中科技大学机械科学与工程学院黄永安教授团队在微纳制造领域取得重要突破,成功开发出一种面向曲面与不规则表面的仿生微纳结构高效制造新方法。该研究不仅拓展了微纳制造的工艺边界,也为未来智能表面、生物医疗器件及柔性电子等前沿领域提供了关键技术支持。
 
  自然界中,许多生物表面具有精妙的微纳结构,如蝴蝶翅膀的显色鳞片、荷叶的超疏水表面等,这些结构往往生长于复杂曲面之上,赋予生物独特的物理功能。受此启发,人工制备此类仿生微纳结构已成为研究热点,然而如何在非平面、不规则基底上实现结构的高精度、高效率制造,一直是该领域的难点。
 
  黄永安教授团队创新性地提出并实现了基于电流体动力喷射的曲面微纳结构直接制造技术。该方法通过精准控制微米级液滴的沉积路径与形态,能够在曲面、柔性甚至动态表面上“打印”出分辨率高、粘附性强的微纳图案与结构。实验中,团队成功在多种复杂曲面基底上制备了具有光学衍射、超疏水等功能的仿生结构,展现出该工艺良好的适应性功能拓展潜力。
 
  该技术的突破性不仅在于实现了曲面上的微纳制造,更在于其工艺的灵活性与可扩展性。相比传统的光刻、压印等平面工艺,这种新型喷射制造方法无需复杂模具、不依赖平整基底,极大地降低了制造成本与时间,为个性化、轻量化功能表面的开发开辟了新路径。
 
  研究团队指出,此项技术有望广泛应用于生物医学检测、柔性穿戴设备、航空航天光学元件以及软体机器人智能皮肤等领域。例如,通过在微型医疗器械表面构建特定微纳结构,可实现药物的定向释放或细胞的高效捕获;在无人机机翼表面制备疏水结构,则可提升其在复杂气象条件下的飞行稳定性。
 
  目前,相关成果已发表于国际权威期刊,并申请多项发明专利。黄永安教授表示,团队未来将进一步深化该技术在多功能集成与跨尺度制造方面的研究,推动仿生微纳制造从实验室走向实际应用,为我国高端制造与智能制造的发展提供新的工艺支撑。
 
  这项研究彰显了华中科技大学在微纳制造与交叉学科领域的创新能力,也体现出机械学科面向国际前沿与国家需求,持续推动工程科技发展的重要贡献。
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