王杰平、易文斌等人关于光固化金属增材制造的研究进展

qingli

铜在航空航天、纳米技术、热力工程和医疗行业等领域占有重要地位。利用增材制造技术可以创造复杂的铜立体结构，从而实现传统制造方法难以企及的创新设计并应用于更多操作场景。然而，现有以铜粉或铜线作为原料的技术受制于铜的高热导率和低激光吸收率，实现具有高导电性与高致密度的复杂铜微结构的制备仍具挑战。
        我院王杰平副教授、易文斌教授联合瞬态物理国家重点实验室赵子杰副研究员，提出了一种制备具有优异电导率和硬度的复杂三维微结构铜的简便高效方法：首先制备可离子交换型光敏树脂，并利用数字光处理（DLP）打印技术来构建三维水凝胶支架，再通过离子交换将其转化为富含Cu2+离子负载的聚合物框架（Cu-CPFs），最后借助脱脂和烧结，将Cu-CPFs转化为复杂铜微结构（图1）。

图1 基于离子交换水凝胶的微结构铜增材制造

         借助离子交换的高负载特性，本方法能够制备跨尺度、高设计自由度的复杂铜微结构，实现了4.91 µΩ·cm的低电阻率（相当于铜块的2.9倍）。将金属离子原位还原的脱脂烧结步骤为铜微结构引入了大量的孪晶结构，并与烧结中轻质元素（碳、氧）的溶解共同增强了铜结构硬度并远超理论值。该研究可为制备高精度、多组分、高性能集成的金属微结构提供科学基础和技术支撑，有望为车辆和空间应用、热交换器或生物医学设备中精密组件的制造提供新思路。
该成果发表于期刊《德国应用化学》：Angew. Chem. Int. Ed.，63，e202405135，（文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202405135）。          我院为该工作的第一完成单位和通讯单位，2022级博士研究生马颂骅为本文的第一作者，王杰平副教授，易文斌教授和瞬态物理国家重点实验室赵子杰副研究员为本文的通讯作者。研究工作获得了国家自然科学基金、南京理工大学自主科研专项计划及中南大学粉末冶金国家重点实验室开放基金等项目的支持。
          文章来源：南京理工大学
      易文斌，男，1979年生，教授，博士生导师，研究方向为有机氟化学，药物合成化学。2006年南京理工大学博士毕业留校工作。近年来主持了国家自然科学面上项目、江苏省自然科学基金重点项目等10余项省部级以上项目。近5年以第一或通讯作者身份在“Angew. Chem. Int. Ed.”等期刊上发表SCI收录论文35篇（一区30篇），获江苏省科技进步奖三等奖1项（排名第一），江苏省高校“青蓝工程”中青年学术带头人（化学工程与技术），江苏省“六大人才高峰”高层次人才（医药）。