近日，國際權威雜志《增材制造》（Additive Manufacturing, IF:10.998）在線刊發了華中科技大學光學與電子信息學院呂文中教授團隊最新研究成果《3D打印低溫燒結5G MIMO陶瓷龍勃透鏡天線》（Stereolithographic additive manufacturing of Luneburg lens using Al₂O₃-based low sintering temperature ceramics for 5G MIMO antenna. DOI:10.1016/ j.addma.2021.102244）。博士生王飛，碩士生李子健為論文共同一作，呂文中教授為論文通訊作者。

隨著5G通訊技術的快速發展，毫米波MIMO技術因其具有超高傳輸速率、超低通訊時延和更強的通信安全成為5G通訊系統的關鍵技術。龍勃透鏡天線(Luneburg Lens)通過天線波束的聚焦與賦性可實現MIMO，與傳統的相控陣天線和反射器天線相比，其可實現無像差的寬頻帶聚焦且降低系統的復雜性與成本。理想的龍勃透鏡材料要求材料的介電常數呈階梯分布，自然界里并不存在這樣的介質，需要尋找新的解決辦法。本論文通過引入超材料結構，實現了高介電常數陶瓷介質的梯度分布，并結合轉換光學理論，采用SLA紫外光固化3D打印工藝制備，制備獲得了一種低剖面結構的龍勃透鏡。該透鏡天線燒結溫度低（850°C燒結成型）、成型精度高（凈尺寸與設計尺寸幾乎一致）、厚度薄（約10mm），在Ku波段實現了±15°的波束掃描，對饋源的增益提升超過5 dBi。該工作為復雜結構微波/射頻器件一體化成型提供了新思路，有利于推進低成本陶瓷微波/射頻組件的開發與制備。

去年以來，呂文中教授團隊在3D打印陶瓷微波/射頻器件領域已發表4篇重要論文，涵蓋微波介質陶瓷打印漿料、透鏡天線制備、微波陶瓷濾波器的3D打印等，研究論文有IEEE Antenn. Wirel. Pr.,2021, doi: 10.1109/LAWP.2020.3046489，Adv. Mater. Interfaces,2021,doi:10.1002/admi.202100584，Ceram. Int.,2020,doi:10.1016/j.ceramint.2020.03.282。