根据一项新的研究,罗格斯大学 - 新不伦瑞克和俄勒冈州立大学的工程师正在开发一种处理纳米材料的新方法,这种方法可以使柔性薄膜器件制造更快,更便宜 - 从触摸屏到窗户涂层。

“强脉冲光烧结”方法在比激光大近7000倍的区域上使用高能光,以在几秒钟内熔化纳米材料。纳米材料的特点是尺寸很小,以纳米为单位。纳米是百万分之一毫米,或比人类头发的直径小约100,000倍。

现有的脉冲光融合方法使用约250摄氏度(482华氏度)的温度将银纳米球融合成导电结构。但这项新研究发表于RSC Advances,由罗格斯工程学院博士生迈克尔德克斯特领导,研究表明,150摄氏度(302华氏度)的融合效果很好,同时保留了融合银纳米材料的导电性。

工程师的成就始于不同形状的银纳米材料:除纳米球外还称为纳米线的细长杆。熔化所需的温度急剧下降使得可以在柔性装置中使用低成本,温度敏感的塑料基材,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚碳酸酯,而不会损坏它们。

“纳米材料的脉冲光烧结能够真正快速地制造灵活的设备以实现规模经济,”该研究的高级作者,罗格斯 - 新不伦瑞克省机械和航空航天工程系助理教授拉吉夫·马尔霍特拉说。“我们的创新通过允许使用更便宜的温度敏感基板来扩展这种能力。”

熔融银纳米材料用于在诸如射频识别(RFID)标签,显示设备和太阳能电池的设备中导电。这些产品的柔性形式依赖于导电纳米材料在柔性基底或平台(例如塑料和其他聚合物)上的熔合。

“下一步是看其他纳米材料的形状,包括扁平薄片和三角形,是否会使熔化温度更低,”马尔霍特拉说。

在另一项发表在科学报告上的研究中,罗格斯大学和俄勒冈州立大学的工程师展示了半导体硫化铜纳米颗粒的脉冲光烧结,以制造厚度小于100纳米的薄膜。

该研究的资深作者马尔霍特拉说:“我们能够在两到七秒内完成这种融合,而现在通常需要几分钟到几小时。” “我们还展示了如何使用脉冲光融合工艺来控制薄膜的电学和光学特性。”

他们的发现可以加速制造用于控制太阳能红外光,晶体管和开关的窗户涂层的硫化铜薄膜。这项工作由国家科学基金会和沃尔玛制造创新基金会资助。