北航新闻网2月1日电(通讯员 刘亦泽) 航空航天高温结构件关键数据准确测量对热防护设计及健康监测至关重要。近日，北京航空航天大学能源与动力工程学院陶智院士团队在高温共形薄膜传感器喷墨打印与激光烧结领域方面取得了重要进展，相关成果发表于《Nature Communications》。

北京航空航天大学能源与动力工程学院陶智院士领衔的朱剑琴/邱璐教授团队在《自然-通讯》（《Nature Communications》）发表题为“Curvature programmed inkjet printing enables adaptive deposition for Gaussian sintering lasers”的研究论文，提出一种“沉积厚度—激光光强匹配”策略，创新性地解决了激光能量分布不均及现有调控方法的缺陷，为基于喷墨打印的高性能高温共形薄膜传感器低成本、规模化制备提供了可行方案，也为激光烧结熔化技术在的优化升级提供了新思路。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-68613-y。

论文内容简介

激光烧结和熔化技术是增材制造领域的核心技术，因能实现高精度、快速成型，广泛应用于共形电路、半导体器件、金属构件等的制备领域。

然而，工程上广泛采用的单模激光光束能量呈高斯分布（光束中心能量高、边缘能量低），激光烧结熔化过程中的能量分布不均引发烧蚀、飞溅、孔隙等问题，严重影响电路性能。非均匀烧结导致的性能波动问题在薄膜热电偶制造等材质高敏感场景中尤为重要。现有光束整形器调控方法虽然能缓解该问题，但存在成本高、寿命短、能量损失大等弊端，难以实现规模化、低成本应用。

针对上述挑战，研究团队提出一种“沉积厚度—激光光强匹配”策略：通过反向设计沉积层的厚度分布，使材料厚度沿空间反哺精确匹配高斯激光的空间能量分布，从而实现高质量均匀烧结。通过建立基于传热学和热力学的烧结状态预测理论模型，推导得出线路沉积最优厚度分布，结合喷墨打印错位堆叠沉积技术，成功制备出具有理想轮廓的曲面电路。实验验证表明，该曲面轮廓策略在半导体和金属电路中均能显著提升性能。

该研究创新性地解决了激光能量分布不均及现有调控方法的缺陷，建立了一条实用的技术路线，不仅为高性能共形电路的低成本、规模化制备提供了可行方案，也为激光烧结熔化技术的优化升级提供了新思路。

喷墨打印高温传感器技术简介

本文围绕纳米材料沉积层激光烧结技术中的关键科学问题展开研究，是项目研究团队近年来新质科研方向“基于喷墨打印的涡轮叶片高温共形薄膜传感技术”中关键环节之一。共形传感器是一种能够与复杂曲面无缝贴合的智能传感装置，其核心特征在于结构功能一体化与曲面适应性，可随形贴附待测物体不规则表面，实现大面积分布式感知而不破坏原有流场或结构完整性。相比传统刚性传感器，共形传感器在轻薄化及多模态集成方面优势显著，为航空航天高温结构件关键数据测量及健康监测提供了革命性的感知解决方案。

自2018年起，项目研究团队率先开展基于喷墨打印直写成形技术的涡轮叶片高温共形薄膜温度传感器研究，历经七年持续攻关，已形成涵盖纳米功能墨水研制、三维复杂曲面喷墨打印沉积调控、纳米薄膜激光烧结、器件一体化集成测试及高温环境试验验证的全链条技术闭环。

团队简介

陶智教授涡轮叶片智慧冷却研究团队围绕涡轮叶片冷却设计中的“数据缺、模型差、软件智能化程度低”等三个关键问题开展研究工作：通过开展涡轮叶片先进测量及温度场重构方法研究，获得涡轮叶片海量、可信数据；通过研发涡轮叶片人工智能辅助设计方法及软件（AI Aided Design, AIAD），将AI算法与拟解决的流动传热问题深度融合，构建高效设计工具；面向工程实际研制需求，完成了超高温燃气条件下高效冷却方案的精准、快速设计和验证，支撑了我国多型重点型号空天动力涡轮叶片研制。