北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院以新能源材料的設(shè)計(jì)與理論計(jì)算、能源采集、能源存儲、能源轉(zhuǎn)換及材料在原子和納米尺度的可控制備等五大方面為總體發(fā)展布局,力爭成為新能源材料基礎(chǔ)到應(yīng)用研發(fā)創(chuàng)新的樞紐和支撐平臺,學(xué)院以薛面起、陳繼濤、潘鋒等教授領(lǐng)銜的納米微米3D打印材料與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室最近在3D微納打印新技術(shù)開發(fā)方面取得新進(jìn)展,相關(guān)研究成果已發(fā)表在最近這一期《自然雜志(Nature)》子刊《科學(xué)報告(Scientific Report》上。
3D打印技術(shù)具有快速成型、可精確定位、可構(gòu)筑三維結(jié)構(gòu)等特點(diǎn),在實(shí)現(xiàn)以功能高分子材料為基礎(chǔ)構(gòu)筑精密器件方面具有較大的優(yōu)勢,已經(jīng)被嘗試用于能源器件、微制造、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、微機(jī)電、組織工程等前沿領(lǐng)域。目前,3D打印技術(shù)在精密制造業(yè)(微納器件加工)中的應(yīng)用仍然受限于成本,以薛面起、陳繼濤、潘鋒等教授領(lǐng)銜的新材料學(xué)院納米微米3D打印材料與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展出了一種低成本且不依賴于傳統(tǒng)微加工設(shè)備的3D微納打印技術(shù)——選擇性接觸熱化學(xué)打印技術(shù),實(shí)現(xiàn)了不同功能高分子二維和三維結(jié)構(gòu)的制備,同時展示了這些微結(jié)構(gòu)在不同功能器件中的集成與功能化。這種3D微納打印技術(shù)可以通過可控步驟設(shè)計(jì)調(diào)控其預(yù)定結(jié)構(gòu)和尺寸,并且具有高分辨率、易于加工、可大面積制備、成本低廉和可嵌入等特點(diǎn)。這一普適性技術(shù)的實(shí)現(xiàn)為尋求更簡單經(jīng)濟(jì)的3D微納結(jié)構(gòu)制備方法開拓了新思路,并可簡單應(yīng)用于微型能源器件、光伏電池、生物芯片、納米反應(yīng)器、組合化學(xué)與藥物篩選等領(lǐng)域。
目前,北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院正在協(xié)同深圳動力電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)承擔(dān)國家三部委(財政、工信、科技)聯(lián)合“2012年度國家新能源汽車 (動力電池)技術(shù)重大創(chuàng)新工程項(xiàng)目”。其中可用于能源存儲材料、能源轉(zhuǎn)換材料的3D微納打印技術(shù)是國家創(chuàng)新工程的開發(fā)重點(diǎn)之一,目前在這一方向的基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新相結(jié)合方面已經(jīng)取得了多項(xiàng)進(jìn)展,并已申請相關(guān)專利(申請?zhí)枺?01310012983.6,201310140683.6)。
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