圖1 ITO玻璃與典型的ITO替代材料制造成本與性能間的關(guān)系（來源：J. Mater. Chem. C, 2019, 7(5): 1087-1110）

然而，無論是產(chǎn)業(yè)界廣泛采用的絲網(wǎng)印刷工藝和夾絲工藝，還是學(xué)術(shù)界提出的噴墨打印、電噴印、納米壓印、光刻、激光直寫及電沉積等金屬網(wǎng)格先進(jìn)制造工藝或技術(shù)均難以實(shí)現(xiàn)高光電性能、高附著力透明金屬網(wǎng)格的低成本批量化制造（如汽車、飛機(jī)、艦船及重要軍事設(shè)備擋風(fēng)玻璃的除霜、除霧及抗冰性能要求較高）。

基于以上問題，青島理工大學(xué)的蘭紅波教授團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的電場驅(qū)動(dòng)噴射沉積微納3D打印技術(shù)，巧妙復(fù)合新發(fā)展的UV輔助微轉(zhuǎn)印工藝在玻璃基底上實(shí)現(xiàn)了高綜合性能金屬網(wǎng)格的制造。相關(guān)成果發(fā)表在國際頂尖期刊《Advanced Materials》上，朱曉陽博士與許權(quán)碩士為共同第一作者，朱曉陽博士與蘭紅波教授為共同通訊作者。該復(fù)合制造工藝的基本原理是采用電場驅(qū)動(dòng)噴射沉積微納3D打印技術(shù)制造具有高分辨率、大高寬比的微模具；然后通過刮涂填充、UV輔助微轉(zhuǎn)印及燒結(jié)后處理等工藝在玻璃基底上實(shí)現(xiàn)高分辨率、大高寬比金屬網(wǎng)格制造（如圖2、3）。對(duì)玻璃基底上附著的金屬網(wǎng)格通電后即可實(shí)現(xiàn)玻璃的快速加熱。

圖2 高性能透明電加熱玻璃復(fù)合制造工藝原理

圖3 所制造不同圖案及高寬比的金屬網(wǎng)格SEM圖像

所制造的透明電加熱玻璃具有非常高的綜合光電性能，在保證94%透光率的前提下，金屬銀網(wǎng)格方阻可降低至0.21Ω/sq，霧度小于1%，超過目前絕大多數(shù)透明導(dǎo)電膜綜合光電性能（如圖4）；而且，該工藝制造的透明電加熱玻璃具有較快的熱響應(yīng)速度、較好的加熱均勻性、穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性及非凡的附著力（如圖5）。

圖4 透明電加熱玻璃的綜合光電性能

圖 5 透明電加熱玻璃的加熱及機(jī)械特性

所提出的復(fù)合制造工藝充分利用了電場驅(qū)動(dòng)噴射沉積微納3D打印技術(shù)可低成本制造大面積（可達(dá)米級(jí)）、大高寬比及高分辨率微尺度模具及UV輔助微轉(zhuǎn)印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)大高寬比微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印的優(yōu)勢(shì)，且整個(gè)工藝過程設(shè)備要求低，成本較低。同時(shí)，由于該復(fù)合工藝對(duì)導(dǎo)電材料的限制較小，可通過選配高電學(xué)性能金屬漿料進(jìn)一步提高金屬網(wǎng)格導(dǎo)電性。另外，該復(fù)合制造工藝不僅在透明電加熱玻璃應(yīng)用方面表現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景，在高性能大面積透明柔性及可拉伸電子、透明電磁屏蔽、太陽能電池等領(lǐng)域亦表現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用空間。

圖 6 電場驅(qū)動(dòng)噴射沉積微納3D打印的典型應(yīng)用

同時(shí)，電場驅(qū)動(dòng)噴射沉積微納3D打印作為一種全新的微納3D打印技術(shù)，在透明電極、血管支架、組織支架、微光學(xué)透鏡、柔性電子、紙基電子、大面積微模具等諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用前景（如圖6）。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902479