基础科学研究所 图1:研究的图解总结
近场静电纺丝(NFES)技术和电荷
IBS团队仅通过向聚合物溶液中添加盐就实现了对逐层纳米纤维沉积的精确控制
3D印刷纳米纤维的光学图像是用由以下物质制成的溶液制备的:(1)仅聚合物聚(环氧乙烷)(PEO),(2)PEO和盐,并使用导电平台,(3)PEO和盐,使用绝缘平台
在(I)中,纳米结构没有很好地排列,因为沉积的纤维具有弱的正表面电荷,但是添加盐增加了起始溶液的电导率以及纳米纤维射流和沉积的纤维之间的吸引力
由二氧化硅制成的绝缘板降低了这种影响,证实了这一假设
由于这项技术,IBS的研究人员建造了具有所需高度和层数的纳米墙
学分:基础科学研究所 纳米墙、纳米桥、纳米“丛林健身房”:这看起来像是对一个小人国村庄的描述,但这些实际上是三维打印的组件,在纳米电子学、智能材料和生物医学设备中有潜在的应用
基础科学研究所(CSLM)的软物质和生命物质中心的研究人员已经改进了一种三维纳米印刷工艺,这种工艺可以产生自堆叠的高而窄的纳米结构
如他们在《纳米快报》(Nano Letters)上的最新出版物(“高纵横比三维堆叠纳米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透光率和可控电导率的透明纳米电极
近场静电纺丝(NFES)技术由一个装有聚合物溶液的注射器组成,该注射器悬浮在一个平台上,收集喷出的纳米纤维,并根据所需最终产品的形状进行预编程,使其左右、前后移动
注射器和平台具有相反的电荷,使得从针中射出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
由于静电纺丝射流难以处理,该技术仅限于二维(二维)结构或中空圆柱三维(三维)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加入适当浓度的氯化钠,IBS研究人员能够更好地控制纳米纤维在平台上的沉积
这确保了纳米纤维层相互堆叠形成壁的自发排列
图2:涂有不同功能材料的各种3D印刷40层高纳米结构
(一)直镍纳米壁
(二)弯曲的金纳米墙
(三)二氧化硅网格图案
悬浮在纳米壁之间的氧化锌纳米桥
学分:基础科学研究所 该项研究的相应作者赵尹京说:“虽然它高度适用于各种领域,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。”
“我们的实验表明盐起了作用
" 盐带来的好处与收费有关
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,但是剩余的正电荷留在平台上的固化纤维中
研究小组发现,在聚合物溶液中加入盐可以增强电荷耗散,从而提高纳米纤维射流和沉积在平台上的纤维之间的静电引力
基于这一机制,研究小组能够制造出高而窄的纳米墙,最小宽度约为92纳米,最大高度为6纳米
6微米,并构建各种三维纳米结构,如弯曲的纳米墙阵列、纳米“丛林健身房”和尺寸可控的纳米桥
图3:覆盖银并嵌入透明纳米电极的纳米墙
基于发光二极管强度比较,该装置用于识别包含不同高度(从20至100层纳米纤维)的3D纳米线的电极的电阻可调性
软物质和生物中心位于蔚山国家科学技术研究所
为了展示这些纳米结构的潜在应用,研究人员与蔚山国家科学技术研究所(UNIST)教授高贤合合作,制备了三维纳米电极,在透明和柔性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜中嵌入镀银纳米壁
他们证实电阻可以通过纳米纤维层的数量来调节(纳米壁越高,电阻越小),而不影响光传输
“有趣的是,这种方法有可能避免透明电极的透光率和薄层电阻之间的权衡
由20、40、60、80或100层纳米纤维制成的三维银纳米线阵列具有可变的导电性,但光透射率稳定在98%左右,”该研究的第一作者杨-塞克·帕克总结道
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