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中国科学家攻克难题 光学超材料实现大规模可控制备与精准集成

   时间:2026-04-23 21:35 来源:快讯作者:顾青青

光学超材料作为新一代信息技术与高端装备的关键材料,凭借其人工微纳结构对光传播、散射及相位等特性的精准调控能力,长期被视为突破传统物理极限的创新方向。然而,受限于结构尺度单一、性能调控手段有限以及加工工艺复杂等难题,这类材料的大规模应用始终面临瓶颈。

近日,国际顶级学术期刊《自然》刊登了一项突破性研究,为光学超材料产业化带来重大转机。由中国科学院化学研究所与新加坡国立大学联合团队开发的卷对卷增材纳米打印技术,首次实现了多尺度光学超材料的大规模、可控化制备与集成。该技术通过创新性的制造设备,将超材料生产效率提升至接近传统印刷的水平,被形象地称为"光子印刷术"。

研究团队构建的纳米打印系统整合了三项核心技术:高通量喷墨打印技术确保材料沉积效率,卷对卷连续制造工艺实现长卷材的自动化生产,界面自组装调控技术则保障微观结构的精准性。这种多技术协同的方案,成功解决了传统加工中精度与效率难以兼顾的矛盾,使超材料制备进入连续化生产阶段。

在应用层面,该技术展现出强大的光学调控能力。通过打印不同尺度的超结构,可同时控制光子带隙、散射模式及全内反射等光学机制;对晶格常数和界面尺寸的精确调节,实现了光程差与体色散的定量控制;跨尺度集成打印技术更支持将纳米级至宏观级的光学单元进行图案化组合,为定制化光学性能设计提供了可能。

这项突破标志着光学超材料正式迈入低成本、高灵活性与量产化并行的新阶段。研究团队开发的制造平台不仅降低了生产成本,更通过模块化设计支持个性化定制,为微纳光子学在显示技术、光学传感、智能隐身等领域的广泛应用扫除了关键障碍。

 
 
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