經(jīng)強(qiáng)烈的光脈沖融合后獲得的球形銀納米粒子和納米線。圖片來(lái)自：拉吉夫馬爾霍特拉/羅格斯大學(xué)——新不倫瑞克

根據(jù)最新研究，美國(guó)羅格斯大學(xué)(Rutgers University- new Brunswick)和俄勒岡州立大學(xué)(Oregon State University)的工程師們正在開(kāi)發(fā)一種處理納米材料的新方法，這種新方法有望更快、更便宜地制造柔性薄膜器件——實(shí)現(xiàn)從觸摸屏到窗戶涂料。

“強(qiáng)脈沖光燒結(jié)”法在比激光大近7000倍的區(qū)域使用高能光線，以在數(shù)秒內(nèi)融合納米材料。納米材料的特點(diǎn)是體積小，以納米為單位。納米是百萬(wàn)分之一毫米，比頭發(fā)絲直徑小約10萬(wàn)倍。

現(xiàn)有的脈沖光融合方法是在大約250℃（華氏482度）的溫度下將銀納米球融入導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)中。發(fā)表在RSC Advances上的新研究由羅格斯工程學(xué)院工程學(xué)系博士Michael Dexter領(lǐng)導(dǎo)，研究表明，在150℃（華氏302度）下就能獲得很好的融合效果，同時(shí)還能保留熔融銀納米材料的導(dǎo)電性。

工程師們從不同形狀的銀納米材料開(kāi)始：除納米球外，還有又細(xì)又長(zhǎng)的納米線。研究表明，融合所需的溫度急劇降低時(shí)，使得在柔性設(shè)備中使用低成本、對(duì)溫度敏感的塑料基材（如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚碳酸酯）時(shí)并不會(huì)損壞它們。

該研究的資深作者，羅格斯大學(xué)機(jī)械與航空航天工程系助理教授Rajiv Malhotra表示：“ 納米材料的脈沖光燒結(jié)技術(shù)能夠真正快速地用于制造大規(guī)模經(jīng)濟(jì)的柔性器件。我們的創(chuàng)新之處在于通過(guò)使用更低成本的溫度敏感襯底來(lái)擴(kuò)展此功能。”
 

通過(guò)將納米顆粒暴露于來(lái)自氙燈的強(qiáng)烈光線的脈沖下來(lái)熔合或燒結(jié)納米顆粒。圖片來(lái)自：Rajiv Malhotra /羅格斯大學(xué) – 新不倫瑞克

?熔融銀納米材料由于良好的導(dǎo)電性被用于諸如射頻識(shí)別（RFID）標(biāo)簽、顯示器件和太陽(yáng)能電池等設(shè)備中。這些產(chǎn)品的柔性形式依賴于導(dǎo)電納米材料在柔性基底或平臺(tái)（如塑料和其他聚合物）上的融合。

Malhotra說(shuō)，“下一步是觀察其他納米材料的形狀是否會(huì)使聚變溫度更低，包括扁平薄片和三角形。”

在科學(xué)報(bào)告（Scientific Reports）中發(fā)表的另一項(xiàng)研究中，羅格斯大學(xué)和俄勒岡州的工程師們展示了硫化銅納米顆粒（一種半導(dǎo)體）的脈沖光燒結(jié)，以制造厚度小于100納米的薄膜。

該研究的資深作者M(jìn)alhotra說(shuō)：“我們能夠在兩到七秒內(nèi)完成這種融合，而現(xiàn)在通常需要幾分鐘到幾小時(shí)。我們還展示了如何使用脈沖光融合工藝來(lái)控制薄膜的電學(xué)和光學(xué)特性。”

該研究表明，他們的發(fā)現(xiàn)可以加速用于控制太陽(yáng)能紅外燈、晶體管和開(kāi)關(guān)窗戶涂層的硫化銅薄膜的制造。這項(xiàng)工作得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和沃爾瑪制造創(chuàng)新基金會(huì)的資助。

原文來(lái)自phys