哈工大郭斌&单德彬AM综述：微/纳米成形技术制备三维金属结构的研究进展

Nanoyu

2020-09-14

随着微机电系统（MEMS）的快速发展，近年来产品小型化的趋势使得具有复杂结构和多功能的三维金属结构的微/纳米制造变得越来越重要。微/纳米成形技术作为一种基于塑性变形的微制造技术，与其他非硅基微制造技术相比，具有生产率高、成本低、近净成形、力学性能优良等优点，是一种极有发展前途的微制造技术。然而，由于在材料模型、工艺规律、刀具设计等方面存在所谓的尺寸效应，对微/纳米成形的研究还很少。同时，对微/纳米成形的认识还不够成熟，目前是新兴的研究课题。

近日，哈工大郭斌教授，单德彬教授综述了三维结构微/纳米成形工艺的最新进展，包括尺寸效应的基本变体、微/纳米成形工艺及其新的应用。

文章要点

1）作者首先概述了微/纳米成形系统中的材料、工艺、工具和机器这四个主要变量，并重点讨论了微/纳米成形中的本征尺寸效应对材料行为、摩擦和成形性的影响。结果表明，材料的流变应力、伸长率等性能主要由宏观尺度上的本征尺寸、介观尺度上内外尺寸的交互作用以及微观尺度上的外尺寸共同决定。

2）作者然后总结了微成形技术的发展现状，包括微体成形、微薄板成形以及高能场或电子束辅助的微成形新工艺。结果表明，微体成形可以基于硅基制造方法制造的刀具，以高通量的方式制造微小而复杂的微零件，级进模自动装配微片成形技术已成为金属微器件大规模制造的一种很有前途的技术。在新的微成形工艺方面，紫外光辅助微成形技术可以显著提高微细零件的成形质量，电火花微成形工艺非常适合制造难变形材料的微细制品。

3）作者接着总结用于等离子体和传感应用的制备多功能大规模金属结构的纳米成形工艺的最新进展。迄今为止，许多实验室已经进行了微/纳米成形，并实现了几个工业化的微成形工艺链，显示了其在大规模三维金属微结构大批量制造中的低成本应用潜力。

4）作者最后提出了微/纳米成形技术面临的一些挑战以及对其未来发展的展望，使得这项技术在未来成为真正的工业应用的纳米制造技术。

Jie Xu, et al, A Review on Micro/Nanoforming to Fabricate 3D Metallic Structures, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202000893

https://doi.org/10.1002/adma.202000893