近日，長春理工大學機電工程學院跨尺度微納制造教育部重點實驗室許金凱教授團隊，在機械制造領域國際頂級期刊《國際機床與制造》(《International Journal of Machine Tools and Manufacture》，簡稱“IJMTM”，中科院一區，IF=18.8)上發表題為“一種新型電化學增材制造策略：飛秒激光輔助定域電化學沉積”(“A novel strategy for electrochemical additive manufacturing: Femtosecond laser-assisted localized electrochemical deposition”)的研究類論文。

《國際機床與制造》在學術界具有極高的影響力，2024年度全球接稿量僅有49篇。此次發表的研究論文，長春理工大學為第一通訊單位，機電工程學院博士研究生鄒兆強為第一作者，任萬飛副教授、許金凱教授為共同通訊作者。

定域電化學沉積(LECD)技術在制造微尺度三維金屬結構方面具有顯著優勢，傳統LECD技術長期受困于一個核心矛盾：提高沉積效率會導致沉積質量下降，內部缺陷增多，降低結構力學性能，而追求精度又需要犧牲速度。這種效率與質量難以兼得的困境，嚴重限制了電化學沉積技術的發展。該論文提出了一種創新性解決方案：飛秒激光輔助定域電化學沉積(FsLA-LECD)技術，通過將飛秒激光輻照與電化學沉積微區精確耦合，并利用激光能量調控電化學沉積過程，同步實現高性能復雜金屬微結構的高效制造。

研究從“點—面—體”演化全過程，揭示了激光輻照對傳質過程、成核動力學及晶粒生長演化的調控作用。實驗與計算分析表明：激光在反應微環境中誘導的馬蘭戈尼效應增強了微區電解液補充能力，使沉積電流密度顯著提升，最終實現15.47μm3/s的體積沉積速率，在保證沉積質量的同時，沉積效率提升3倍以上，成功制備出等直徑、竹節狀及沙漏形等多種微結構。此外，脈沖激光能量驅動階梯式電流增強，在銅微結構內誘導納米孿晶形成，使其屈服強度達到1.08GPa，顯著超越傳統電化學沉積材料。研究證明FsLA-LECD技術兼具高效制造與增強力學性能的雙重優勢，可有效解決沉積速率與制造質量相互制約的電化學沉積固有難題，為高性能微制造創新方法奠定了研究基礎。

審核編輯 黃宇