航院张一慧等合作在《自然综述—材料》发表三维细微观结构成型方法综述封面文章
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清华新闻网4月6日电 近日,由清华大学航天航空学院副教授张一慧、美国西北大学教授约翰·罗杰斯(John A. Rogers)和黄永刚教授(清华大学短期千人教授)领导的国际研究团队在自然子刊《自然综述—材料》(Nature Reviews Materials)发表综述论文《基于先进材料成形三维细微观结构的打印、折叠和组装方法》(Printing, folding and assembly methods for forming 3D mesostructures in advanced materials),并被选为该期刊今年第四期的封面文章。

《自然综述—材料》2017年第四期的封面。

三维细微观结构在细胞骨架、神经网络、脉管网络等生物系统中广为存在,并提供着生命体最基本的功能。类似的人造三维细微观结构在生物医学器件、微机电系统、光电子器件和超材料等众多领域具有重要的应用价值,一直以来都是科技研究关注的焦点。然而,现有的三维细微观结构成形方法却较为局限,国际上一直缺乏一种可用于高性能半导体的复杂三维结构成形方法,这在一定程度上限制了三维微电子器件的发展。

在过去几年里,张一慧副教授课题组及其合作者创新建立了一种力学引导的微尺度三维结构组装方法,并从设计概念、力学理论、组装平台和器件应用等方面开展了大量研究。该方法将屈曲力学的概念与现代化半导体产业中成熟的平面制备工艺相结合,将二维薄膜图案通过压缩力的作用变形成目标三维结构,适用于各种材料(包括半导体硅、金属、陶瓷、聚合物等)和各个特征尺度(从纳米至分米)的快速成形,为不同学科的科研工作者发展新型三维微器件(如电子、能源、生医、光学器件等)提供了一个创新平台。该系列成果是张一慧、约翰·罗杰斯和黄永刚课题组通力合作的结果,自2015年以来相继在《科学》(Science)(封面文章)、《美国科学院院刊》(PNAS)、《科学进展》(Science Advances)等国际期刊上发表多篇文章,引起了学术界的广泛关注和报道。鉴于张一慧课题组及其合作者在三维微结构组装领域的贡献,《自然综述—材料》杂志专门邀请这一国际研究团队撰写关于三维细微观结构成形方法的综述论文。该论文系统阐述了细微观尺度下复杂三维结构的打印、折叠和力学组装方法,以及利用这些方法实现的广泛应用,重点介绍了这一领域的最新进展和发展趋势,并对面临的挑战和存在的问题进行了展望。

图为力学引导的微尺度三维结构组装方法适用于各个特征尺度和多种材料类型的三维组装。

张一慧是该综述论文的第一作者和共同通讯作者,约翰·罗杰斯是本文的另一位共同通讯作者。论文其他作者包括清华大学航院博士生张帆和马强,美国伊利诺伊大学闫政博士和李秀玲教授,以及美国西北大学黄永刚教授。该研究成果得到了中组部青年千人计划和国家自然科学基金委面上项目支持。

相关论文链接:

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 编辑:田心

2017年04月06日 11:08:05  清华新闻网

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