Метод «интенсивного импульсного светового спекания» использует высокоэнергетический свет на площади, которая почти в 7000 раз больше, чем у лазера, для сплавления наноматериалов за секунды. Наноматериалы — это материалы, характеризующиеся крошечным размером, измеряемым в нанометрах. Нанометр составляет одну миллионную миллиметра, что примерно в 100 000 раз меньше диаметра человеческого волоса.В существующем методе импульсного светового синтеза используются температуры около 250 градусов по Цельсию (482 градуса по Фаренгейту) для сплавления серебряных наносфер в структуры, проводящие электричество.
Но новое исследование, опубликованное в RSC Advances и проведенное докторантом инженерной школы Рутгерса Майклом Декстером, показало, что термоядерный синтез при 150 градусах Цельсия (302 градуса по Фаренгейту) работает хорошо, сохраняя при этом проводимость сплавленных серебряных наноматериалов.Достижения инженеров начались с серебряных наноматериалов различной формы: длинных тонких стержней, называемых нанопроводами, в дополнение к наносферам. Резкое снижение температуры, необходимое для плавления, позволяет использовать недорогие, чувствительные к температуре пластиковые подложки, такие как полиэтилентерефталат (ПЭТ) и поликарбонат, в гибких устройствах, не повреждая их.«Импульсное световое спекание наноматериалов позволяет действительно быстро изготавливать гибкие устройства для экономии на масштабе», — сказал Раджив Малхотра, старший автор исследования и доцент кафедры механической и аэрокосмической техники в Рутгерс-Нью-Брансуик. «Наша инновация расширяет эту возможность, позволяя использовать более дешевые термочувствительные материалы».
Наноматериалы из сплавленного серебра используются для проведения электричества в таких устройствах, как метки радиочастотной идентификации (RFID), устройства отображения и солнечные элементы. Гибкие формы этих продуктов основаны на сплавлении проводящих наноматериалов с гибкими подложками или платформами, такими как пластмассы и другие полимеры.«Следующий шаг — посмотреть, будут ли другие формы наноматериалов, в том числе плоские хлопья и треугольники, снижать температуру синтеза», — сказал Малхотра.
В другом исследовании, опубликованном в Scientific Reports, инженеры из штата Орегон и Рутгерса продемонстрировали импульсное световое спекание наночастиц сульфида меди, полупроводника, для получения пленок толщиной менее 100 нанометров.«Мы смогли выполнить это слияние за две-семь секунд по сравнению с минутами или часами, которые обычно требуются сейчас», — сказал Малхотра, старший автор исследования. «Мы также показали, как использовать процесс слияния импульсного света для управления электрическими и оптическими свойствами пленки».Согласно исследованию, их открытие может ускорить производство тонких пленок сульфида меди, используемых в оконных покрытиях, которые управляют солнечным инфракрасным светом, транзисторами и переключателями.
Эта работа финансировалась Национальным научным фондом и Фондом производственных инноваций Walmart.