美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)脈沖光（IPL）能夠快速熔斷導(dǎo)電納米粒子，從而使納米粒子薄膜或圖層密度增加，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)功能上的改進(jìn)，可擁有更高的電導(dǎo)率。這一發(fā)現(xiàn)為發(fā)展更快速、更便宜的電子生產(chǎn)制造打開(kāi)了一扇大門(mén)。
研究人員通過(guò)納米銀薄膜證實(shí)了IPL的這一特性。他們?cè)贗PL中觀察到一個(gè)溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)，并將該溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)同薄膜溫度演變聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)觀察，他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)IPL超過(guò)一個(gè)臨界脈沖值后，薄膜的密度變化曲線趨于平穩(wěn)。他們開(kāi)發(fā)了一個(gè)計(jì)算模型用于預(yù)測(cè)強(qiáng)脈沖作用下薄膜溫度與密度的變化，并且計(jì)算出IPL的溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
研究顯示，溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在納米粒子從光中吸收更多能量能力開(kāi)始降低的時(shí)候。研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，相比于脈沖數(shù)量，脈沖光通量對(duì)薄膜密度有更大影響。
實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的光吸收與致密化之間的相互作用解釋了IPL的致密化程度在溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后保持平穩(wěn)的原因。早先的研究發(fā)現(xiàn)，納米粒子的致密化現(xiàn)象開(kāi)始于一個(gè)臨界的脈沖光通量，但在超過(guò)一定的脈沖數(shù)量后便開(kāi)始停止顯著變化。俄勒岡州立大學(xué)的研究表明，當(dāng)光通量不變時(shí)，會(huì)存在一個(gè)臨界的脈沖數(shù)量，超過(guò)該脈沖數(shù)量之后致密化開(kāi)始趨于平穩(wěn)狀態(tài)。
俄勒岡州立大學(xué)的Rajiv Malhotra教授表示：“在光的能量沒(méi)有變化或致密化過(guò)程還未完成的時(shí)候，也會(huì)出現(xiàn)密度平穩(wěn)的情況。這種現(xiàn)象發(fā)生的原因在于納米粒子薄膜溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)。我們需要對(duì)光通量以及脈沖數(shù)量加以控制，以確保得到所需的薄膜密度。”
小數(shù)量的高光通量脈沖會(huì)快速地產(chǎn)生高密度。為了進(jìn)一步控制密度，需要更大數(shù)量的低通量脈沖。
應(yīng)用于柔性電子
Malhotra教授說(shuō)：“在這項(xiàng)研究中，我們?cè)谧罡邷囟燃s250攝氏度的情況下，于20秒左右的時(shí)間里進(jìn)行燒結(jié)。我們?cè)陔S后的研究中，可以在約120攝氏度的更低溫度條件下，于2秒之內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)。更低的溫度對(duì)于柔性電子器件的制造至關(guān)重要。為了降低成本，我們想要將柔性電子器件印刷在類(lèi)似于紙或者塑料這一類(lèi)襯底上，這些材料在更高的溫度下會(huì)燃燒或者融化。利用IPL，我們將有能力創(chuàng)造更快且價(jià)格更低廉的生產(chǎn)工藝，同時(shí)不犧牲產(chǎn)品質(zhì)量?！?BR>
與傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝或基于激光的燒結(jié)工藝相比，IPL燒結(jié)工藝更為快速，大概只需要幾秒鐘時(shí)間。
應(yīng)用前景
Malhotra教授表示：“對(duì)于一些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，我們希望得到盡可能大的材料密度，但對(duì)于有些應(yīng)用則不盡然，因此，控制材料密度變得尤為重要。IPL控制材料密度很大程度上取決于溫度，因?yàn)?，在制造過(guò)程中理解和控制溫度的變化是關(guān)鍵，該研究的精髓之處就是對(duì)IPL進(jìn)行更好的過(guò)程控制?！?BR>
該研究將有利于大面積、高速I(mǎi)PL實(shí)現(xiàn)其可拓展、高效率的制造工藝潛能。IPL可用于印刷電子，太陽(yáng)能電池和光催化應(yīng)用納米氣敏。Malhotra教授表示，該研究將很快轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，并應(yīng)用于射頻識(shí)別標(biāo)簽、柔性電子產(chǎn)品、可穿戴式生物醫(yī)學(xué)傳感器、環(huán)境應(yīng)用傳感器等設(shè)備中。