交汇点讯 随着手机与芯片不断向微细化演进，传统金属3D打印的极限尺度已成为制约行业发展的瓶颈。在第10届“科创江苏”创新创业大赛上，南京工业大学机械与动力工程学院张彦老师团队带来的“高精度金属纳米电化学3D打印技术”项目成功破解了这一难题。他们的纳米电化学3D打印机能稳定“吐出”直径仅100-300纳米的金属液柱——这些细如发丝的“微纳桥梁”，能精准架设于微电路之间。最终，该项目以突破性的精度与更优的成本，一举斩获大赛装备制造领域一等奖。

（左起第二位为张彦）

用电压“牵出”纳米未来

传统金属3D打印在纳米尺度下显得“力不从心”——极限打印尺度在800-900纳米左右，远难满足微电子器件的精细需求。但在张彦团队的设备中，溶液液滴在电场牵引作用下形成纳米“泰勒锥”，经科研人员精准调控电压，牵引出的液柱直径能缩小至100-300纳米，再通过电化学反应，成功实现纯铜、纯银及铜银锌合金等金属微结构的3D打印。

这项技术是张彦团队历经近十年科技攻关的重要成果。自2017年起，他从国防领域某微纳增材项目入手，瞄准了行业的核心痛点：国外用激光增材或金属颗粒喷印技术，不仅设备和打印成本极高，且打印精度难以突破纳米极限。为实现低成本、纳米级打印技术与装备的国产化自主可控，张彦带领团队另辟蹊径，创新性地融合电化学与电流体技术，通过万分之一电压精准调控来实现打印液柱纳米尺度精确可控。

“前沿技术走向产业应用，关键挑战在于成熟稳定的工艺与装备。”回顾研发过程，张彦印象深刻：环境温度和溶液粘度的微小波动，都会影响打印液柱的尺度、精度；电压稍高，牵引射流便会雾化散逸；电压略低，液体无法顺利喷出。团队通过逐参数调试、逐变量排查，历经无数次失败，才攻克了工艺和装备研究困境，成功研制如今稳定的打印工艺和装备。该设备和制造成本明显低于国内外同类产品，未来将广泛用于纳米探针与电路连接，助力电子产业“精细化”升级。

给关键装备“穿好防护衣”

“科研不能只停留在实验室，要真正解决实际问题。”张彦的这句话，体现在他对国家战略需求的精准响应上。今年八月，他带领团队研发的“光刻+电化学增材”技术，正式交付给合作单位，应用于行业发动机的关键部件——该技术能够在零件表面构建一层超疏水层，如同荷叶般使水滴迅速滚落，从而有效防止水结成冰，避免因冰层脱落损伤发动机叶片，为“国之重器”披上一件可靠的“防护衣”。

这项技术的研发始于2018年。当时合作单位提出需求：传统非金属防冰涂料疏水性不足，且涂层易磨损、寿命短。受自然界“微纳凸起”结构超疏水现象启发，张彦豁然开朗：“能否给零件表面‘种’上规则排列的金属阵列结构，形成类似荷叶表面的绒毛状结构？”基于这一思路，团队利用光刻技术在零件表面光刻胶上刻出精密镂空图案，再通过电化学沉积方法，使金属在预设位置“长”出微纳尺度疏水阵列结构。该工艺可一次性成型成千上万个微凸起结构，使表面疏水角提升至150-160度，远优于非金属疏水涂层，使用寿命更是提升数倍。

从微纳增材制造技术走向航空发动机的实际应用，张彦始终锚定“国家需求”，逐步构建起“材料-工艺-设备”的完整研发链条。目前，团队正进一步探索立体集成电路纳米增材制造技术。“我们致力于将平面电路立体堆叠，通过纳米增材实现立体电路逐层打印，力争突破摩尔定律限制，为中国芯片领域的自主发展贡献力量。”

把创新的种子播进学生心里

“机械制造远不只是车铣刨磨，激光、电化学等前沿技术更是机械制造领域未来的方向。”在“机械制造工艺”课堂上，张彦手持2023年自己主编的教材《机械制造技术基础》，该教材打破传统教材的框架，将纳米制造、增材制造等最新科研成果融入教学，让学生接触到机械制造领域最前沿的知识和案例，激发学生运用所学知识打造“国之重器”的动力与决心。

在科研指导中，张彦更是秉持因材施教、全程赋能的理念。机械（国）2302班瞿嘉欣在参加“微纳电火花-电解复合加工机理的探讨”大创项目时，张彦老师不仅引导她确立了以“超低电导率盐溶液电火花-电化学复合加工”的创新方向，还亲自带领她设计研究方案、开展实验研究；在撰写专利阶段，他更是针对每一个创新点，与团队反复打磨、优化，直至方案达到最优。瞿嘉欣感慨道：“张老师不仅是导师，更是引路人。他让我明白，本科生同样可以做出有价值的科研成果。”

这只是张彦因材施教的一个缩影：对于思维灵活的学生，他鼓励其牵头创新课题；对动手能力强的学生，重点指导其进行实验操作。“我本科阶段几乎没有接触过科研，起初连文献都读不懂。”机械学院研究生二年级学生王坤说，张老师会逐句讲解论文中的技术原理，并带着他参与项目书撰写。当发现王坤对材料工艺感兴趣时，张老师便将“纯银纳米打印”子课题交给他独立负责。如今，王坤已经在在行业知名期刊发表学术论文一篇，申请专利一项。他坦言：“跟着张老师从事科研一年多，我发现自己不仅提升了能力，做事也更加踏实了。”

“看到学生热爱科研，成长为有担当、能扛事的人才，比自己取得成果更令人欣慰。”自2016年博士毕业入职南京工业大学以来，张彦始终坚守在科研与育人一线，一方面，致力于特种加工、微纳制造等增材领域的技术与工艺研发，服务社会发展；另一方面，将前沿技术与科研的种子一同播撒在学生心中，助力学生成长成才。“做出服务国家的技术，培养持续奋斗的人才”，张彦所从事的不仅是“增材”制造，更是“增才”育人。

新华日报·交汇点记者 谢诗涵

通讯员 朱琳

2025年11月14日《交汇点新闻》：https://jhd.xhby.net/share-webui/detail/s69170c2fe4b038e7a56db52e