本报讯  中国科大工程科学学院李家文教授课题组在高熵陶瓷微纳尺度三维打印领域取得重要进展，通过开发出一种通用且高效的多元陶瓷微纳尺度三维打印方法，成功实现了具有亚微米特征尺寸的多元陶瓷三维结构制造，并制备出超轻、超强特性的高熵陶瓷纳米晶格三维超材料。该技术攻克了高熵陶瓷在微纳尺度三维成型方面的难题，为多元陶瓷微纳器件的开发与应用开辟了新路径。相关研究成果10月17日发表在《科学·进展》上。

高熵陶瓷（HECs）通常是由四种及以上等摩尔或近等摩尔比的金属阳离子与非金属元素（如碳、氮、氧、硼）共同构成的新型多组元陶瓷材料。目前对高熵陶瓷的研究多集中于粉末、块体及涂层等形态，如何实现具有复杂三维形貌，尤其是百纳米级特征尺寸的高精度陶瓷结构，仍是制约其在微纳光子器件、微机电系统与高性能机械超材料等前沿领域应用的关键技术瓶颈。

李家文课题组首先开发了一种基于酸碱中和反应的光刻胶合成策略，无需有机溶剂与交联剂，即可制备出超过15种完全透明的光敏金属丙烯酸酯，其陶瓷成分负载量高达70%，并具备优异的光学透明度。研究人员再通过飞秒激光双光子聚合成形和烧结处理工艺，成功实现了全致密、高形状保真度和优异力学性能的微纳三维陶瓷结构。利用该技术，课题组成功制备出特征尺寸低至150纳米的全致密高熵陶瓷纳米晶格，首次将高熵效应引入微纳三维结构陶瓷，并通过诱导高密度位错显著增强了材料强度与韧性。

测试结果显示，该高熵陶瓷纳米晶格展现出超越1GPag⁻¹cm³的超高比强度、高达230MJm⁻³的能量吸收能力以及卓越的断裂韧性。该研究为探索多组分结构陶瓷微纳器件的制造，尤其是高熵陶瓷在微纳机电系统与航空航天等领域的应用提供了全新解决方案。

中国科大工程科学学院博士研究生蒋谟东、博士后李瑞和硕士研究生李滨兆为论文共同第一作者，李家文教授为通讯作者。

（工程科学学院 科研部）