引言：三维打印技术在天线、传感器、柔性电子等领域应用广泛，目前三维微结构制造主要依赖光刻和增材制造方法。光刻技术分辨率高但加工慢、成本高且依赖特定基底，激光直写需高功率光源和精密系统，材料兼容性差，难以可控沉积复杂三维堆叠结构。电液动力学（EHD）打印虽有高分辨率、材料利用率高和设计灵活等优势，但近场电纺丝在逐层堆叠时，残余电荷积累会引发静电排斥、降低沉积精度，限制结构纵横比，现有改进方法或增系统复杂度，或限材料适用性，仍难消残余电荷影响，故亟需低成本、通用可靠的方法实现高分辨率、高纵横比有序三维结构的可控图案化。

近日，华中科技大学叶冬教授团队在《Materials Today Communications》期刊发布了“High-aspect-ratio three-dimensional stacked microstructures enabled by plasma-induced electrospinning writing”的最新研究成果。该团队通过等离子体诱导静电纺丝书写技术，成功制造出了具有高纵横比（约261）的三维堆叠微结构。这一成果为高精度三维微纳结构的制造提供了新的解决方案，为微纳电子学、共形电子学和透明光电子器件等领域的应用开辟了空间。

团队提出了一种简便的电纺丝直接书写技术—— 等离子体诱导电纺丝书写（PiE-writing），可在任意电介质基底或结构上进行自对准三维微打印，并能制造高纵横比的三维堆叠微结构。通过等离子体射流在基底或打印结构的顶表面连续输送正电荷物质，诱导聚合物墨水从墨水喷嘴喷射。聚合物纤维中携带的相反极性电荷落入等离子体构建的正电荷区域并被中和。该方法彻底消除了后续墨滴的残余电荷排斥问题，从而消除了传统 EHD 打印中逐层聚合物纤维堆叠时通常遇到的堆叠层数限制。

此外，PiE-writing 确保了沉积纤维与喷嘴之间有足够的电场强度，允许连续逐层堆叠，纵横比仅受机械因素限制，例如纤维壁在足够高度时的自然倾斜或屈曲。此外，等离子体射流向电介质表面连续输送正电荷，为喷射的聚合物射流提供静电吸引力，使 PiE-writing 在超细纤维的逐层自对准堆叠中具有无与伦比的优势。实现了聚合物纤维的逐层沉积以构建尺寸可控的三维堆叠结构。

通过精确堆叠微纤维层来构建所需高度的微墙结构，形成宽度相对均匀的窄墙结构。已在平面或曲面轻松制造各种三维微结构，包括线阵列、圆形、网格、三角形、六边形和其他图案结构。通过调节工艺参数，可以控制纤维堆叠微墙结构的宽度和高度，并改变其纵横比。成功实现了超过 1200 层的直接书写有序聚合物纤维三维结构，达到最大纵横比 > 260（高度～806.91±4.02 μm，宽度～3.09±0.26 μm）。这可能是通过电纺丝实现的自对准三维微纤维结构的最高纵横比。

此外，该技术的多功能性通过在曲面上快速高效制造嵌入式高纵横比凹槽微结构得到证明，这些微结构已填充钙钛矿墨水等功能材料，实现良好的荧光效果。

文献来源：https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2025.112693