微结构精密构筑研究获进展

近日，广东工业大学机电工程学院教授王成勇团队基于原创声直接制造理论，在微结构精密构筑研究领域取得重要进展。相关成果发表于《国际机床与制造杂志》（International Journal of Machine Tools and Manufacture）。该成果是国家自然科学基金原创探索计划项目及其延续资助项目的重要产出。

相关研究示意图。研究团队供图

论文第一作者、广东工业大学机电工程学院博士后吴丹丹表示，传统逐层制造方法受限于均匀能量沉积，所制备的微结构力学性能单一，难以在单一平面内实现按需灵活调控，这成为制约柔性传感性能提升的关键瓶颈。

针对这一难题，王成勇团队创新提出微结构的“定向声学构筑”（DAC）策略，利用超声波引发的声机械、物理与化学效应协同作用，可在5分钟内一步制得具有空间局域弹性模量梯度的金刚石/PDMS微结构阵列。基于梯度性能微结构的柔性压力传感器在0-2 kPa范围内灵敏度达51.49 kPa-1，较常规性能均一的传感器提升58.43%，线性度高达0.996。该传感器成功实现了对脉搏、吞咽、呼吸及发音等微弱生理信号的实时监测。

该策略突破了传统制造中能量逐层堆积的固有局限，以声波为直接作用能量，实现了全自由度连续控制与力学性能的空间按需定制，达成了复杂构件的设计-制造-性能调控一体化集成，为超材料、柔性传感及仿生结构等功能器件的性能按需设计开辟了全新路径。