3D打印的超材料：具有新颖的光学特性！
工程师们从飞蛾复眼中汲取灵感，创造了新颖的光学设备，全向微波天线。
美国塔夫茨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。该研究发表在斯普林格自然出版的《微系统与纳米工程》杂志上。
超材料利用以比被探测或影响的能量波长更小的尺度排列在重复模式中的几何特征，扩展了设备中传统材料的能力。3D打印技术的新发展使人们有可能以更小的规模，创造更多的超材料形状和图案。在这项研究中，Tufts纳米实验室的研究人员描述了一种混合的制造方法，利用3D打印、金属涂层和蚀刻技术来制造具有复杂几何结构和微波范围内波长的新型功能的超材料。
例如，他们创造了一系列微小的蘑菇状结构，每个结构在茎杆的顶部有一个小的金属谐振器。这种特殊的安排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、电信中的天线或成像应用中的检测器等应用中可能很有价值。
作者开发的其他装置包括抛物面反射镜，它可以选择性地吸收和传输特定的频率。这种概念可以通过将反射和过滤功能结合到一个单元中来简化光学设备。”塔夫茨大学工程学院的电气和计算机工程教授Sameer Sonkusale说，使用超材料巩固功能的能力可能非常有用，他是塔夫茨大学纳米实验室的负责人，也是该研究的相应作者。我们可以使用这些材料来减小分光计和其他光学测量设备的尺寸，以便将它们设计成便携式现场研究。”
作者将光学/电子图案化与底层基板的3D制造相结合的产品称为嵌入几何光学的超材料，即MEGOs 。图案3D打印的其他形状、尺寸和方向可以设想为创建吸收、增强、反射或弯曲波的MEGOs ，这种方式很难用传统的制作方法实现。
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。
“目前还没有意识到MEGOs 3D打印的全部潜力。”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。“随着3D打印技术的发展，我们可以利用现有技术做更多的工作，这是一个巨大的潜力。”