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清华大学:成功研发卷对卷电沉积装置控制合成金属基纳米材料
发布时间:2020-10-27 来源: 浏览数:322

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装置沉积控制

最近,清华大学材料学院伍晖副教授团队开发了一种全新的纳米粒子制备技术,首次提出了利用高速旋转卷绕机控制纳米粒子的生长,成功地制备了金属单质、合金和金属氧化物等多种材料的纳米粒子,为金属纳米粉体的合成提供了新思路和新机遇。

在基础研究和实际工业应用中,可控合成金属纳米粒子具有重要意义。合成金属纳米微粒目前普遍采用的方法是化学还原法,在实际工业生产中,从金属块体材料到金属纳米材料的加工过程中,要经历将其溶解成金属盐和将其还原为纳米材料这两个步骤,需要使用大量的试剂和表面活性剂,并产生大量的固体和液体废物。绿色、可控、可大规模生产高质量金属纳米粒子的技术对工业应用和可持续发展具有重要意义。

Wugher课题组成功开发了一种连续旋转的电镀合成装置,它结合了电沉积和剥离技术,利用电化学还原过程在连续旋转的基底表面沉积纳米粒子,然后通过机械剥离获得分散的金属纳米材料。REDS技术为大规模、可控、绿色、低成本制备高质量纳米颗粒提供了一种新的途径。利用快速旋转技术可以控制材料的形核生长,为REDS法控制纳米材料的尺寸和形貌提供了新的思路。本发明适用于各种不同的金属纳米材料的合成,包括金属单质纳米颗粒(如Ag、Au、Ni、Cu)、合金纳米颗粒(如FeCoNi和FeCoNiW)和金属氧化物纳米材料(如Co3O4)。本发明还可以通过进一步控制电沉积金属原子的沉积条件来制备具有复杂结构的纳米材料,如金属多面体、金属纳米片、金属枝晶和金属纳米花等。采用银纳米球,可制得性能优良的导电浆,用于印刷近场通讯标签及触摸屏面板等电子器件。用REDS法代替传统的化学合成法制备纳米银,可降低90%的工业加工成本,在纳米银材料的工业应用中具有广阔的前景。

该研究在国际期刊《物质》(Matter)上发表了一篇论文,题为“电镀和剥离连续卷对金属纳米颗粒的制备”,并申请了国内和国际专利。

第一作者是黄雅,清华大学材料学院博士研究生导师,航天航空学院博士研究生导师杨程;第二作者是伍晖,清华大学材料学院博士研究生导师。该项目由国家自然科学基金委员会基础研究中心支持。


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