9月8日，清华大学学院张一慧副教授在《美国科学院院报》（PNAS）在线发表题为《一种由剪纸力学变形诱导的微纳米薄膜三维结构的成型方法》（A mechanically driven form of Kirigami as a route to 3D mesostructures in micro/nanomembranes）的文章，报道了一种可适用于各种高性能材料的微尺度三维结构组装方法，为先进微纳米系统的制备提供了一种重要的新途径。

三维微纳米结构在生物医学器件、储能系统、光电子器件、微机电系统和超材料等众多科技领域具 有重要而广泛的应用，一直以来都是科技研究的焦点。现有的三维微纳米结构的制备及组装方法却较为局限，主要体现在所适用的材料种类和 三维几何构型比较有限，尤其是缺乏高性能半导体材料（譬如单晶硅）的复杂三维结构成型方法，而且仅有少数方法可以适用于不同尺度下（譬如从厘米级到纳米级）的快速加工。

发表在《PNAS》上的论文首次将剪纸概念与可控力学屈曲相结合，并将其引入至微尺度三维结构组装，实现了从二维微纳米薄膜到三维细微观结构的高精度组装。这种剪纸设计 概念可以非常显著地释放应力集中，从而避免材料在三维组装过程中发生破坏。该论文通过系统的理论和实验研究表明，这种组装方法不仅适 用于半导体、金属、聚合物、塑料等各种材料类型，而且适用于不同特征尺度下的材料组装，例如从100纳 米到30毫米。通过对二维薄膜几何和剪纸构型进行设计，该方法还可实现具有各 种复杂拓扑的三维薄膜结构。此外，他们还根据精确的力学理论分析，设计并实现了一种可由变形连续调控透射率的微尺度三维光栅器件。这种三维结构组装的新方法对于先进微纳米系统的制备具有重要而广泛的意义。

本论文是清华大学与美国西北大学、伊利诺伊大学的通力合作研究成果。清华大学张一慧副教授和 美国伊利诺伊大学闫政博士为本文共同第一作者，美国伊利诺伊大学Rogers教 授为本文共同通讯作者。清华大学为本文第一完成单位。

文章链接

http://www.pnas.org/content/early/2015/09/02/1515602112