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改进的3-D纳米打印技术可建造纳米摩天大楼

纳米墙,纳米桥,纳米“丛林体育馆”:看起来像是Lilliputian村庄的描述,但是它们是实际的3D打印组件,在纳米电子,智能材料和生物医学设备中具有潜在的应用。基础科学研究所(韩国IBS)内的软物质和生命物质中心(CSLM)的研究人员已经改进了3-D纳米印刷工艺,该工艺可产生自堆叠,高而窄的纳米结构。

正如他们在Nano Letters上的最新出版物(“具有高长宽比的三维堆叠纳米体系结构的近场静电纺丝”)所示,该团队还使用该技术生产了具有高光学透射率和可控电导率的透明纳米电极。

近场静电纺丝(NFES)技术由填充有聚合物溶液的注射器组成,该聚合物溶液悬浮在平台上方,该聚合物溶液收集喷射出的纳米纤维,并进行了预编程以根据左右方向来回移动。所需最终产品的形状。注射器和平台具有相反的电荷,因此从针头出来的聚合物射流被吸引到平台,形成在平台上固化的连续纤维。

由于电纺喷嘴难以处理,因此该技术仅限于二维(2-D)结构或中空圆柱三维(3-D)结构,通常具有几微米的相对较大的纤维直径。

通过向聚合物溶液中添加适当浓度的氯化钠(NaCl),IBS研究人员能够更好地控制平台上的纳米纤维沉积。这确保了堆叠在彼此之上的纳米纤维层的自发对准,从而形成壁。

该研究的通讯作者Yoon-Kyoung Cho说:“尽管它高度适用于各个领域,但使用传统的静电纺丝技术很难构建具有多种设计的堆叠纳米纤维。” “我们的实验表明,盐可以解决问题。”

盐提供的好处与收费有关。注射器和平台之间的电压差在聚合物溶液中产生正电荷,在平台中产生负电荷,但是残留的正电荷保留在平台上的固化纤维中。研究小组发现,将盐施加到聚合物溶液上会增强电荷耗散,从而导致纳米纤维射流与沉积在平台上的纤维之间产生更高的静电吸引。

基于这种机制,该团队能够生产出最小宽度约为92纳米,最大高度为6.6微米的高而窄的纳米壁,并构建了各种3D纳米结构,例如弯曲的纳米壁阵列,纳米“丛林体育馆”和尺寸可控制的纳米桥。

为了证明这些纳米结构的潜在应用,研究人员与蔚山国立科学技术大学(UNIST)教授Hyunhyub Ko合作,制备了3D纳米电极,该电极具有嵌入透明和柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜中的银涂层纳米壁。 。他们证实,可以通过纳米纤维层的数量来调节电阻(纳米壁越高,电阻越小),而不会影响光传输。

“有趣的是,这种方法可以潜在地避免透明电极中的光透射率和薄层电阻之间的权衡。用20、40、60、80或100层纳米纤维制成的3-D银纳米线阵列具有可变的电导率,但很稳定该研究的第一作者杨锡朴总结说。

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