近日，流体动力与机电系统国家重点实验室成员赵朋教授在《Advanced Functional Materials》（影响因子：18.808）上发表长篇综述：3D打印磁性功能材料，我院张承谦博士生为该综述的第一作者。
近年来，磁性功能材料凭借其响应速度快、易于远程控制等优势在众多领域得到了广泛应用，3D打印技术为不同尺度下磁性功能材料的复杂结构快速制造提供了有力工具。基于此，我院赵朋教授课题组和南加州大学陈勇教授课题组，从3D打印策略和磁性功能机理入手，系统总结了磁性功能材料在设计原理和应用上的最新研究成果，为新一代磁性功能器件的结构设计和制造方法提供指导方针，如图1所示。
该综述旨在讨论磁性材料在不同功能应用中的机理和相关3D打印技术，并基于机理分析，通过对结构设计和制造方法的优化组合，为构建相应高性能磁性功能器件提供指导意见。文章重点聚焦于以下三个问题：
（1）如何根据应用需求选择合适的功能磁性材料？
（2）如何根据应用原理优化对应的功能复合结构？
（3）如何选择合适的3D打印技术实现磁性功能结构的构建？
图1 3D打印磁性材料的多种功能与应用
该综述首先简要介绍了主流的磁性材料及其3D打印技术（第二节），随后综述了3D打印磁性材料的各向异性结构（第三节）、磁性机器人（第四节）、磁性电子器件（第五节）和磁能致热器件（第六节）等方面的研究成果，最后，探讨了当前研究所面临的挑战并对未来发展方向进行了展望，为后续磁性功能器件的研发和应用给出了方向。
性能强化的各向异性结构的3D打印
利用铁磁性颗粒或表面镀/嵌铁磁性粒子的功能材料在外界磁场下的排布作用实现各向异性结构的制作，并根据相应材料特性实现诸如力学性能、导电性、导热性和光学性能等性能的特异性强化。
图2 磁场辅助3D打印出的力学性能增强结构
磁驱动机器人的3D打印
根据磁驱动机理，将3D打印的磁性机器人分为磁力驱动和磁矩驱动两类，并分别进行概述，结合现有研究从原理、材料、结构优化等方面对磁性机器人的3D打印进行分析。此外，磁矩驱动机器人也被分为两种：内嵌磁矩的软体机器人和自带易磁化方向的微型机器人。
图3 3D打印出的具有内嵌磁矩的软体机器人
电磁器件的3D打印
针对3D打印的软磁、硬磁器件在变压器及传感器领域的应用，从基本原理、材料选择、结构设计、制造方法优化等方面对现有研究进行了综述。
图4 3D打印的软磁器件
磁能致热器件的3D打印
阐述了磁性功能材料在交变磁场下产生热能的机理，并针对3D打印磁热器件及3D打印磁热-形状记忆材料等方面的研究进行了系统综述。
图5 3D打印的磁热器件及其在生物医学中的应用
题为“3D Printing of Functional Magnetic Materials: From Design to Applications”的长篇综述论文已在Advanced Functional Materials期刊上在线刊登。张承谦博士生为第一作者，赵朋教授、陈勇教授为共同通讯作者。