Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Ταχύτερη, φθηνότερη, νανο-βασισμένη κατασκευή

Anonim

Οι μηχανικοί του πανεπιστημίου Rutgers-New Brunswick και του κρατικού πανεπιστημίου του Όρεγκον αναπτύσσουν μια νέα μέθοδο επεξεργασίας των νανοϋλικών, η οποία θα μπορούσε να οδηγήσει σε ταχύτερη και φθηνότερη κατασκευή ευέλικτων συσκευών λεπτής μεμβράνης - από τις οθόνες αφής έως τις επιφάνειες των παραθύρων, σύμφωνα με νέα μελέτη.

διαφήμιση


Η μέθοδος "έντονου παλμικού φωτισμού" χρησιμοποιεί φως υψηλής ενέργειας σε μια περιοχή σχεδόν 7000 φορές μεγαλύτερη από ένα λέιζερ για τη σύντηξη νανοϋλικών σε δευτερόλεπτα. Τα νανοϋλικά είναι υλικά που χαρακτηρίζονται από το μικρό μέγεθος τους, το οποίο μετράται σε νανόμετρα. Ένα νανόμετρο είναι ένα εκατομμυριοστό του χιλιοστού ή περίπου 100.000 φορές μικρότερο από τη διάμετρο μιας ανθρώπινης τρίχας.

Η υπάρχουσα μέθοδος σύντηξης παλμικού φωτός χρησιμοποιεί θερμοκρασίες περίπου 250 βαθμών Κελσίου (482 βαθμούς Φαρενάιτ) για τη συνένωση των νανοσφαιρίων αργύρου σε δομές που εκτελούν ηλεκτρική ενέργεια. Αλλά η νέα μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο RSC Advances και οδήγησε ο διδάκτορας του Τμήματος Μηχανικών Rutgers Michael Dexter, έδειξε ότι η σύντηξη στους 150 βαθμούς Κελσίου (302 βαθμούς Φαρενάιτ) λειτουργεί καλά διατηρώντας την αγωγιμότητα των νανοϋλικών αργύρου.

Το επίτευγμα των μηχανικών ξεκίνησε με ασημένια νανοϋλικά με διαφορετικά σχήματα: μακριές, λεπτές ράβδοι που ονομάζονται νανοσωλήνες εκτός από νανοσφαίρες. Η απότομη μείωση της θερμοκρασίας που απαιτείται για τη σύντηξη καθιστά δυνατή τη χρήση πλαστικών υποστρωμάτων χαμηλού κόστους, όπως το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET) και το πολυανθρακικό σε ευέλικτες συσκευές, χωρίς να τους καταστρέφουν.

"Η πυκνωτική φωτοσύνθεση των νανοϋλικών επιτρέπει την ταχεία κατασκευή ευέλικτων συσκευών για οικονομίες κλίμακας", δήλωσε ο Rajiv Malhotra, ανώτερος συγγραφέας και επίκουρος καθηγητής στο τμήμα μηχανικής και αεροδιαστημικής μηχανικής στο Rutgers-New Brunswick. "Η καινοτομία μας επεκτείνει αυτή την ικανότητα επιτρέποντας φθηνότερες θερμοκρασίες-ευαίσθητα υποστρώματα που πρέπει να χρησιμοποιούνται."

Τα συντετηγμένα νανοϋλικά του αργύρου χρησιμοποιούνται για τη διεξαγωγή ηλεκτρισμού σε συσκευές όπως ετικέτες αναγνώρισης ραδιοσυχνοτήτων (RFID), συσκευές απεικόνισης και ηλιακά κύτταρα. Οι ευέλικτες μορφές αυτών των προϊόντων βασίζονται στη σύντηξη αγώγιμων νανοϋλικών σε εύκαμπτα υποστρώματα ή πλατφόρμες, όπως πλαστικά και άλλα πολυμερή.

"Το επόμενο βήμα είναι να δούμε αν άλλα σχήματα νανοϋλικών, συμπεριλαμβανομένων επίπεδων νιφάδων και τριγώνων, θα οδηγήσουν τις θερμοκρασίες σύντηξης ακόμη χαμηλότερες", δήλωσε ο Μαλόθρα.

Σε μια άλλη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στις επιστημονικές εκθέσεις, οι μηχανικοί του Rutgers και του Oregon State κατέδειξαν τη σύντηξη παλμικού φωτός από νανοσωματίδια σουλφιδίου του χαλκού, ένα ημιαγωγό, για την παραγωγή φιλμ με πάχος μικρότερο από 100 νανόμετρα.

"Ήμασταν σε θέση να πραγματοποιήσουμε αυτή τη σύντηξη σε δύο με επτά δευτερόλεπτα σε σύγκριση με τα λεπτά σε ώρες που κανονικά παίρνει τώρα", δήλωσε ο Malhotra, ο συγγραφέας της μελέτης. "Έχουμε επίσης δείξει πώς να χρησιμοποιήσουμε τη διαδικασία σύντηξης παλμικού φωτός για τον έλεγχο των ηλεκτρικών και οπτικών ιδιοτήτων της ταινίας."

Η ανακάλυψή τους θα μπορούσε να επιταχύνει την κατασκευή λεπτών μεμβρανών θειούχου χαλκού που χρησιμοποιούνται σε επιστρώσεις παραθύρων που ελέγχουν το ηλιακό υπέρυθρο φως, τα τρανζίστορ και τους διακόπτες, σύμφωνα με τη μελέτη. Το έργο αυτό χρηματοδοτήθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και το Ίδρυμα Καινοτομίας της Walmart Manufacturing.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από το Πανεπιστήμιο Rutgers . Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Μ. Dexter, R. Bhandari, CH. Chang, R. Malhotra. Ελέγχει τις θερμοκρασίες επεξεργασίας και την αυτοπεριοριζόμενη συμπεριφορά σε έντονη παλμική σύντηξη προσαρμόζοντας τη διανομή σχήματος νανοϋλικών . RSC Advances, 2017; 7 (89): 56395 DOI: 10.1039 / C7RA11013H