納米薄膜技術(shù)的案例
：超疏水力誘導(dǎo)的超快速(5秒)界面納米粒子宏觀單層自組裝及其納米薄膜工程化技術(shù)
而且，組裝面積可滿(mǎn)足工程技術(shù)成本要求(>4英寸)，達(dá)工程應(yīng)用級(jí)別(4.3英寸)，粒子成膜利用率高達(dá)98.5%。與傳統(tǒng)局限性界面自組裝不同，這種組裝技術(shù)可普適到多種納米及微米粒子的快速大面積界面自組裝。不同形貌、不同種類(lèi)及表面性質(zhì)的貴金屬納米粒子(正電Au NPs, 負(fù)電Au NPs, Ag NPs, 納米金棒)、核殼結(jié)構(gòu)(Au NPs@PANI)、氧化物(SiO2, Fe3O4)、碳材料(CNTs)、量子點(diǎn)(CQDs)、聚合物(聚苯乙烯微球)等均可通過(guò)這種超快速界面組裝技術(shù)，獲得宏觀大面積二維組裝結(jié)構(gòu)。
圖1
.
動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)調(diào)控的納米粒子在液
-液界面自組裝。
更有趣的是，這種單層膜均勻二維膜有讓人意想不到的轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)印性能！納米薄膜制造技術(shù)是現(xiàn)代工程中必不可少的制造手段。黃又舉教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)一種“l(fā)ift-on”策略，可實(shí)現(xiàn)自組裝單層膜到任意基底上的無(wú)損轉(zhuǎn)移。基于全氟修飾的納米粒子單層膜與PDMS印章的低界面能釋放速率，該單層膜在不同的基材(PDMS、塑料、玻璃、紙張等)表面都有優(yōu)異的保形涂覆性能。薄膜結(jié)構(gòu)的共形加工（Conformal engineering）對(duì)于實(shí)現(xiàn)新型結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系至關(guān)重要，為實(shí)現(xiàn)柔性可穿戴設(shè)備和電子的穩(wěn)定傳感/驅(qū)動(dòng)性能奠定了堅(jiān)實(shí)的幾何結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。然而，材料本身性質(zhì)、可擴(kuò)展性及繁瑣的加工步驟等問(wèn)題嚴(yán)重制約了規(guī)模化制造的廣泛應(yīng)用。針對(duì)上述難題，研究者提出了基于全氟誘導(dǎo)粒子界面自組裝的薄膜工程化技術(shù)手段，可實(shí)現(xiàn)薄膜的宏觀和微觀圖案打印（圖2a）。同時(shí)，基于液-液界面納米粒子二維膜的分子捕獲特性及強(qiáng)大的自愈性能，研究者制備了功能性熒光圖案，在高分辨熒光防偽的領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)異的應(yīng)用前景。
圖2.
展開(kāi) 中科院金屬所米級(jí)單壁碳納米管薄膜的連續(xù)制備取得進(jìn)展！
單壁碳納米管薄膜光電性能：（a）透光率面分布；（b）方塊電阻面分布；（c）薄膜性能的對(duì)比。
全碳邏輯門(mén)和環(huán)形振蕩器：（a）異或門(mén)；（b）異或門(mén)光學(xué)照片；（c）異或門(mén)輸入輸出特性曲線(xiàn)；（d）101階環(huán)形振蕩器光學(xué)照片；（e）101階環(huán)形振蕩器輸入輸出曲線(xiàn)。
這是研究人員首次開(kāi)發(fā)出米級(jí)長(zhǎng)度的單壁碳納米管薄膜的連續(xù)生長(zhǎng)、沉積和轉(zhuǎn)移技術(shù)，所制備的單壁碳納米管薄膜及其晶體管具有優(yōu)異的光電性能，為未來(lái)開(kāi)發(fā)基于單壁碳納米管薄膜的大面積、柔性和透明電子器件奠定了材料基礎(chǔ)。單壁碳納米管薄膜的連續(xù)制備技術(shù)已獲得中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利（ZL201410486883.1），相關(guān)論文于近日在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）在線(xiàn)發(fā)表。
碳纖維布https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2482
展開(kāi) 將用于EUV光刻的CNT薄膜技術(shù)商業(yè)化
CINNO research產(chǎn)業(yè)資訊，2023年12月14日-全球領(lǐng)先的納米電子、數(shù)字技術(shù)研究和創(chuàng)新中心Imec與日本領(lǐng)先的化學(xué)公司和EUV薄膜供應(yīng)商三井化學(xué)宣布，開(kāi)始就極紫外光刻用碳納米管（CNT）基薄膜（Pellicle）的商業(yè)化建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。根據(jù)這一合作伙伴關(guān)系，三井化學(xué)將把imec的碳納米管基薄膜創(chuàng)新地整合到其現(xiàn)有碳納米管薄膜技術(shù)中，以建立完整的生產(chǎn)規(guī)格。這一合作的目標(biāo)是在2025-2026年將其用于大功率EUV系統(tǒng)的制造中，雙方的簽約儀式在東京舉行的Semicon Japan 2023上舉行。
據(jù)介紹，合作伙伴雙方計(jì)劃通過(guò)相關(guān)咨詢(xún)和imec的EUV掃描設(shè)備驗(yàn)證，共同開(kāi)發(fā)EUV薄膜，以便在三井化學(xué)公司進(jìn)行商業(yè)化。這種薄膜可以保護(hù)光掩模在EUV曝光過(guò)程中免受污染，它具有極高的EUV透射率（≥94%）、極低的EUV反射率和最小的光學(xué)影響——這些是先進(jìn)半導(dǎo)體制造工藝中實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量和高良率生產(chǎn)的關(guān)鍵特性。CNT薄膜能夠承受超過(guò)1kW的EUV功率水平，能夠支持實(shí)現(xiàn)未來(lái)EUV光源的目標(biāo)功率（>600W）。鑒于這些優(yōu)勢(shì)，這種碳納米管基薄膜，引起了眾多希望在其大批量制造過(guò)程中使用EUV光刻技術(shù)的公司的強(qiáng)烈興趣。在這樣的市場(chǎng)背景下，上述合作伙伴雙方希望通過(guò)共同開(kāi)發(fā)適合行業(yè)的CNT薄膜，以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。
“Imec在支持半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)推進(jìn)光刻技術(shù)發(fā)展方面有著悠久的歷史。自2015年以來(lái)，我們與整個(gè)供應(yīng)鏈的合作伙伴合作，開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的基于CNT的薄膜設(shè)計(jì)，用于先進(jìn)的EUV光刻，”Imec高級(jí)圖案化、工藝和材料高級(jí)副總裁Steven Scheer表示：“我們相信，公司對(duì)CNT膜的測(cè)量、表征和參數(shù)性能方面的深入了解將加速三井化學(xué)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。我們希望共同將CNT膜投入商業(yè)生產(chǎn)，用于未來(lái)幾代EUV光刻系統(tǒng)的構(gòu)建。”
展開(kāi) 用于提高熱管理能力的高導(dǎo)熱且電絕緣的聚合物/氮化硼納米片納米復(fù)合薄膜
本文報(bào)告使用靜電紡絲，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單折疊和熱壓，制備出高導(dǎo)熱但電絕緣的熱塑性聚合物基BNNS納米復(fù)合薄膜，具有簡(jiǎn)單性和適應(yīng)性以用于商業(yè)生產(chǎn)。聚偏二氟乙烯（PVDF）用作基體，BNNSs沿聚合物薄膜的面內(nèi)方向取向和相互連接，使PVDF / BNNS納米復(fù)合薄膜在33wt％BNNS負(fù)載量時(shí)具有超高的面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)16.3 W/（m·K）。此外，納米復(fù)合膜具有比原始PVDF更好的電絕緣性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬，證明了這種納米復(fù)合薄膜在電源熱管理中的潛在應(yīng)用。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1 PVDF / BNNS納米復(fù)合薄膜的制備方案
圖2 纖維和納米復(fù)合材料薄膜的微觀結(jié)構(gòu)或形態(tài)圖
a）PVDF纖維的SEM圖像;
具有20wt％（b）和33wt％（c）BNNS的納米復(fù)合纖維的SEM圖像;
（d，e）具有33wt％BNNS的納米復(fù)合纖維的TEM圖像，d）中的插圖是互連和線(xiàn)性排序的BNNS的模擬形態(tài)；
具有33wt％（f）和20wt％（g）BNNS的垂直折疊的納米復(fù)合纖維的SEM圖像;
具有33wt％BNNS的納米復(fù)合膜的SEM圖像（h）和照片（i）。
展開(kāi) 
都柏林大學(xué)張楠、蘇大周宇陽(yáng)《Nano Letters》：多級(jí)復(fù)合納米結(jié)構(gòu)納米材料高效抗新冠高分子薄膜
薄膜包裝材料成為傳播新冠病毒的一個(gè)確認(rèn)重要途徑。仿生微納米結(jié)構(gòu)可通過(guò)物理作用‘刺破’細(xì)菌，而新冠病毒尺寸僅為100納米左右，無(wú)法直接利用微納米結(jié)構(gòu)殺滅。納米銀/銅懸浮液可有效殺滅病毒。如何提高納米銀/銅在薄膜表面殺滅新冠病毒效率降低間接傳播病毒風(fēng)險(xiǎn)，建立抗新冠薄膜批量化生產(chǎn)技術(shù)是全球抗擊新冠疫情亟待解決的難題之一。
愛(ài)爾蘭都柏林大學(xué)助理教授張楠博士與蘇州大學(xué)周宇陽(yáng)博士在《Nano Letters》期刊上發(fā)表了題為“Enhancement of Antiviral Effect of Plastic Film against SARS-CoV-2: Combining Nanomaterials and Nanopatterns with Scalability for Mass Manufacturing”的文章（DOI: 0.1021/acs.nanolett.1c02266）。本課題設(shè)計(jì)并建立了多級(jí)微納米結(jié)構(gòu)抗新冠薄膜批量化生產(chǎn)工藝。利用研制的納米銀/銅聚乙烯醇（PVA）墨水和陽(yáng)極氧化鋁（AAO）模板，分別結(jié)合超聲霧化噴涂技術(shù)和納米壓印技術(shù)（NIL），在PE和PET薄膜表面構(gòu)造出經(jīng)納米顆粒修飾的錐形矩陣，提高了殺滅新冠病毒的效率。
本技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下三方面：
一、高效殺滅新冠病毒，多級(jí)微納米結(jié)構(gòu)PE和PET薄膜可在1h內(nèi)降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)活性新冠病毒；
二、耐久性，5次模擬手摩擦實(shí)驗(yàn)后，微納米結(jié)構(gòu)保持完整；
三、工業(yè)化前景，原料及技術(shù)成本低，具有連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)前景。
展開(kāi) 基于Comsol求解納米孔六角周期陣列薄膜電磁反射譜
金屬-陽(yáng)極氧化鋁(AAO) -鋁納米結(jié)構(gòu)是通過(guò)在不同的電解液中使用濺射沉積金屬層和兩步陽(yáng)極氧化過(guò)程沉積的，從而生成自有序陽(yáng)極氧化鋁薄膜。形貌參數(shù)厚度、孔徑、孔間距離、孔隙率等因素對(duì)AAO膜光學(xué)性能有影響。本篇以Comsol為工具分析了不同電解質(zhì)的金屬-氧化鋁-鋁薄膜的UV - vis反射率隨各個(gè)形貌參數(shù)的變化。
1. 根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)建模
實(shí)際制備的薄膜結(jié)構(gòu)
其中主體氧化鋁膜為六角陣列納米孔
可以根據(jù)固體物理學(xué)原胞定義確定六角陣列周期單元，構(gòu)建單元各部件
各零部件建立之后，利用布爾差集運(yùn)算構(gòu)周期單元中的空隙
添加Au基底，原胞結(jié)構(gòu)完成定義
定義周期性邊界條件，僅以周期單元結(jié)構(gòu)模擬整個(gè)二維無(wú)限大薄膜結(jié)構(gòu)
添加端口入射電磁波
定義各區(qū)域材料屬性
網(wǎng)格化求解區(qū)域
設(shè)置光源計(jì)算波長(zhǎng)范圍
利用波動(dòng)光學(xué)模塊內(nèi)置代碼語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)反射率可視化
計(jì)算結(jié)果后處理，結(jié)構(gòu)反射率譜線(xiàn)
改變結(jié)構(gòu)參數(shù)可以探究形貌因素對(duì)反射率的影響
總結(jié)：comsol自帶布爾邏輯操作可以實(shí)現(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，利用周期邊界調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)三維無(wú)限大結(jié)構(gòu)。調(diào)用內(nèi)置代碼可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)后處理，可視化。
參考文獻(xiàn)：
Manzano, C. V.，Controlling the Color and Effective Refractive Index of Metal-Anodic Aluminum Oxide (AAO)–Al Nanostructures: Morphology of AAO，The Journal of Physical Chemistry C，2017，122：957-963
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展開(kāi) 電子紙 | Nanobrick成功開(kāi)發(fā)納米材料可變色全彩電子紙薄膜
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，基于納米粒子的先進(jìn)新材料專(zhuān)業(yè)廠商N(yùn)anobrick成功研制出全彩色(full-color)電子紙(E-Paper)薄膜。
Nanobrick實(shí)現(xiàn)世界上首次成功利用光晶體成功開(kāi)發(fā)全彩色電子墨水，但由于薄膜化限制，在擴(kuò)大應(yīng)用上存在限制。通過(guò)此次薄膜研發(fā)，成功制作納米材料可變色薄膜，加快了全彩色電子紙的商業(yè)化進(jìn)程。
Nanobrick公司1月19日表示，其成功研制了全彩色(full-color)電子紙(E-Paper)薄膜。
“電子紙是全球性公司數(shù)十年來(lái)通過(guò)大規(guī)模投資推動(dòng)商業(yè)化的，”Nanobrick相關(guān)人士表示，“但目前只有唯一一家公司EIH（E Ink Holdings Inc.）成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，是一項(xiàng)高難度技術(shù)。”
并稱(chēng)“競(jìng)爭(zhēng)公司的話(huà)，通過(guò)粒子的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)顏色的方式，需要復(fù)雜的圖案工藝和驅(qū)動(dòng)板”，“而本公司的原創(chuàng)技術(shù)只需要調(diào)節(jié)納米粒子的間距，就可以實(shí)現(xiàn)全彩色，使膜本身實(shí)現(xiàn)顏色可變”。
目前市場(chǎng)上不斷在強(qiáng)調(diào)電子紙的價(jià)值。代表性地是，近期BMW在“CES 2022”展會(huì)上，曾公開(kāi)在車(chē)表面涂布電子紙，實(shí)現(xiàn)顏色可變的汽車(chē)，引起業(yè)界廣泛關(guān)注。
展開(kāi) 碳納米管薄膜讓電量提升3~5倍
鋰電池的技術(shù)發(fā)展，已經(jīng)多年沒(méi)有取得突破性的進(jìn)展。究其原因，是難以在提升容量密度的同時(shí)，保證材料安全、穩(wěn)定、快速地重復(fù)充放電。導(dǎo)致衰減的罪魁禍?zhǔn)祝褪俏⒂^結(jié)構(gòu)上的鋰晶枝。這些尖銳的針狀結(jié)構(gòu)，可能會(huì)刺破電芯的隔膜，導(dǎo)致短路、甚至起火。限制其增長(zhǎng)的一種方法，就是控制電池的充電速率。但在生活節(jié)奏日漸加快的當(dāng)下，這樣的妥協(xié)是難以接受的。
這項(xiàng)電池技術(shù)的突破，集中在一種穿上碳納米薄膜的新型陽(yáng)極材料上。
好消息是，萊斯大學(xué)的科學(xué)家們，已經(jīng)找到了一種讓當(dāng)前廣泛使用的鋰離子電池容量成倍提升的好方法。
此前，有實(shí)驗(yàn)室借助過(guò)凱夫拉纖維來(lái)限制晶枝的生長(zhǎng)、或者使用全新類(lèi)型的電解質(zhì)（攜帶電荷的化學(xué)溶液）。
早在去年的時(shí)候，萊斯大學(xué)的同一研究團(tuán)隊(duì)，就已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種用瀝青制成的鋰金屬電池。它的充電速度更快、且對(duì)晶枝的形成有更強(qiáng)的抵抗力。
現(xiàn)在，研究團(tuán)隊(duì)更進(jìn)了一步，將碳納米薄膜引入其中。它被用于涂覆電池的鋰金屬陽(yáng)極，用于更有效地浸沒(méi)晶枝，類(lèi)似于拿重物壓草坪、以抑制雜草。
對(duì)比圖：右側(cè)為沒(méi)有碳納米管薄膜來(lái)限制鋰晶枝的金屬陽(yáng)極。
這種薄膜從陽(yáng)極吸收鋰離子，并在充電過(guò)程中分配它們。但所有這些，都不會(huì)影響電池的充電速率。研究合著者 Rodrigo Salvatierra 表示：
碳納米管薄膜的作用，是將沉積的金屬鋰散布開(kāi)來(lái)，從而形成一個(gè)沒(méi)有晶枝的光滑層。
這樣的改進(jìn)，并不會(huì)限制此類(lèi)電池的充電速率、甚至放心地運(yùn)用高倍率充放電。
在將新組件部署到去年的瀝青-鋰電池后，研究人員發(fā)現(xiàn)其在超過(guò) 580 次循環(huán)后，依然能夠防止晶枝的生長(zhǎng)。此外電池的庫(kù)倫效率保持在 99.8%，成品也更易于打造。
展開(kāi) 10英寸超大尺寸復(fù)合納米薄膜用于耐溫柔性超級(jí)電容器
中國(guó)石油大學(xué)(華東)臧曉蓓和清華大學(xué)康飛宇、朱宏偉等人近期在Science China Materials上發(fā)表論文，他們制備了面積高達(dá)550 cm2(常規(guī)尺寸的29倍)的石墨烯/碳納米管/錳氧化物(rGO/CNT/MnOx)復(fù)合薄膜，并將其用于耐溫柔性超級(jí)電容器。該電極材料的性能取決于復(fù)合薄膜中石墨烯、碳納米管和錳氧化物的比例，其中，MnOx賦予其高比電容。此柔性超級(jí)電容器可在?20~200°C溫度區(qū)間內(nèi)保持良好的電化學(xué)性能和柔性，表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性。該工作為復(fù)合納米材料薄膜的大批量制備和適用于寬溫度區(qū)間的柔性超級(jí)電容器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
圖1 超級(jí)電容器的柔性
該研究成果最近發(fā)表于Science China Materials, 2018, doi: 10.1007/s40843-018-9399-3。
展開(kāi) 浙江大學(xué)徐志康教授團(tuán)隊(duì)Angew：烷烴-離子液體界面聚合制備納米聚酰胺薄膜
進(jìn)一步，研究者通過(guò)精細(xì)選擇單體種類(lèi)、調(diào)控單體濃度，制備出了一系列孔徑在埃尺度可設(shè)計(jì)的高交聯(lián)度超薄聚酰胺納米薄膜（厚度低至4.3 nm，交聯(lián)度可達(dá)96.2%），這些薄膜在水相反滲透、水相納濾、有機(jī)納濾和氣體分離領(lǐng)域表現(xiàn)出高滲透性和選擇性。
圖3. 可設(shè)計(jì)孔徑的聚酰胺納米薄膜的分離性能。圖片來(lái)源：Angew. Chem. Int. Ed.
這一成果近期發(fā)表在
Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是浙江大學(xué)博士研究生
劉暢和杭州師范大學(xué)青年教師
楊靜博士。
鋰電新突破：碳納米管薄膜包覆陽(yáng)極 電量提升3~5倍
鋰電池的技術(shù)發(fā)展，已經(jīng)多年沒(méi)有取得突破性的進(jìn)展。究其原因，是難以在提升容量密度的同時(shí)，保證材料安全、穩(wěn)定、快速地重復(fù)充放電。導(dǎo)致衰減的罪魁禍?zhǔn)祝褪俏⒂^結(jié)構(gòu)上的鋰晶枝。這些尖銳的針狀結(jié)構(gòu)，可能會(huì)刺破電芯的隔膜，導(dǎo)致短路、甚至起火。限制其增長(zhǎng)的一種方法，就是控制電池的充電速率。但在生活節(jié)奏日漸加快的當(dāng)下，這樣的妥協(xié)是難以接受的。
這項(xiàng)電池技術(shù)的突破，集中在一種穿上碳納米薄膜的新型陽(yáng)極材料上。
好消息是，萊斯大學(xué)的科學(xué)家們，已經(jīng)找到了一種讓當(dāng)前廣泛使用的鋰離子電池容量成倍提升的好方法。
此前，有實(shí)驗(yàn)室借助過(guò)凱夫拉纖維來(lái)限制晶枝的生長(zhǎng)、或者使用全新類(lèi)型的電解質(zhì)（攜帶電荷的化學(xué)溶液）。
早在去年的時(shí)候，萊斯大學(xué)的同一研究團(tuán)隊(duì)，就已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種用瀝青制成的鋰金屬電池。它的充電速度更快、且對(duì)晶枝的形成有更強(qiáng)的抵抗力。
現(xiàn)在，研究團(tuán)隊(duì)更進(jìn)了一步，將碳納米薄膜引入其中。它被用于涂覆電池的鋰金屬陽(yáng)極，用于更有效地浸沒(méi)晶枝，類(lèi)似于拿重物壓草坪、以抑制雜草。
對(duì)比圖：右側(cè)為沒(méi)有碳納米管薄膜來(lái)限制鋰晶枝的金屬陽(yáng)極。
這種薄膜從陽(yáng)極吸收鋰離子，并在充電過(guò)程中分配它們。但所有這些，都不會(huì)影響電池的充電速率。研究合著者 Rodrigo Salvatierra 表示：
碳納米管薄膜的作用，是將沉積的金屬鋰散布開(kāi)來(lái)，從而形成一個(gè)沒(méi)有晶枝的光滑層。
這樣的改進(jìn)，并不會(huì)限制此類(lèi)電池的充電速率、甚至放心地運(yùn)用高倍率充放電。
在將新組件部署到去年的瀝青-鋰電池后，研究人員發(fā)現(xiàn)其在超過(guò) 580 次循環(huán)后，依然能夠防止晶枝的生長(zhǎng)。此外電池的庫(kù)倫效率保持在 99.8%，成品也更易于打造。
展開(kāi) 
北航《先進(jìn)材料》：一步制備多維取向的圖案化納米線(xiàn)薄膜
對(duì)液體的操控是實(shí)現(xiàn)很多重要工業(yè)生產(chǎn)和生活應(yīng)用的關(guān)鍵過(guò)程，在微電路印刷、生物芯片、薄膜器件和微流控等方面有重要的應(yīng)用。其中，一維納米線(xiàn)溶液的可控輸運(yùn)及組裝是實(shí)現(xiàn)有序的圖案化納米線(xiàn)薄膜的關(guān)鍵。與無(wú)序的、散亂分布的納米線(xiàn)相比，多尺度分級(jí)有序的納米線(xiàn)往往表現(xiàn)出更優(yōu)異的整體協(xié)同性能和特殊的物理化學(xué)性質(zhì)。目前，常用的溶液法制備有序納米線(xiàn)薄膜的方法存在著一些局限性，如需要復(fù)雜的設(shè)備、復(fù)雜的樣品預(yù)處理過(guò)程、納米線(xiàn)沉積位置難以精確控制、后處理過(guò)程中納米線(xiàn)重新定向等問(wèn)題。因此，可控制備多尺度有序的納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)依然是挑戰(zhàn)。
日常生活中，人們的頭發(fā)在潤(rùn)濕后晾干的過(guò)程中往往會(huì)粘附在一起，這是由于去浸潤(rùn)過(guò)程總毛細(xì)作用力下纖維陣列發(fā)生的彈性聚集現(xiàn)象導(dǎo)致的。在該過(guò)程中，纖維陣列頂端的液膜會(huì)自發(fā)的各向異性收縮，這為納米線(xiàn)溶液的可控輸運(yùn)及組裝提供了新的契機(jī)。
近日，北京航空航天大學(xué)的劉歡研究員課題組發(fā)展了一種簡(jiǎn)單通用的策略：利用陣列碳納米管陣列在去浸潤(rùn)過(guò)程中的毛細(xì)粘彈聚集現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了液膜的方向性收縮，基于此一步制備了多維取向的圖案化納米線(xiàn)薄膜。該方法不需要任何外部力量輔助。其原理是被納米線(xiàn)溶液潤(rùn)濕的碳納米管陣列在去浸潤(rùn)過(guò)程中，出現(xiàn)毛細(xì)彈性聚集現(xiàn)象，使納米線(xiàn)溶液液膜能夠在碳納米管陣列頂部各向異性收縮，迫使液膜中隨機(jī)分布的納米線(xiàn)向著液膜的方向旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)，最終緊密有序地排列在碳納米管陣列頂部。在碳納米管陣列聚集的同時(shí)，碳納米管紗線(xiàn)被牽扯出來(lái)連接兩個(gè)相鄰的碳納米管陣列聚集體，最終構(gòu)筑了由上層X(jué)方向上水平有序排列的納米線(xiàn)，下層Z方向上垂直排列的碳納米管陣列聚集體和Y方向上連接碳納米管陣列聚集體的碳納米管紗線(xiàn)三部分組成的多維度有序的納米線(xiàn)微圖案。這種多維取向的圖案化納米線(xiàn)薄膜表現(xiàn)出良好的壓力傳感性能，靈敏度為0.32 kpa-1，有望用于構(gòu)筑電子皮膚。
展開(kāi) 西南交大楊維清教授等CRPS：水蒸發(fā)誘導(dǎo)分子間作用力實(shí)現(xiàn)納米褶皺聚合物薄膜合成
PDMS納米褶皺薄膜的設(shè)計(jì)與合成
褶皺生長(zhǎng)機(jī)理與表征
同時(shí)系統(tǒng)研究了PDMS薄膜表面褶皺生長(zhǎng)過(guò)程，分為破乳、生成表層、褶皺形核、褶皺生長(zhǎng)與褶皺終止五個(gè)過(guò)程。在第一階段，PDMS乳液在受熱狀態(tài)下發(fā)生破乳，PDMS開(kāi)始聚合，并在第二階段，形成表層結(jié)構(gòu)。隨著反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，基體中水分不斷蒸發(fā)，在表層形成壓應(yīng)力，薄膜表層開(kāi)始收縮。在第三階段，表面不穩(wěn)定區(qū)域首先開(kāi)始出現(xiàn)褶皺，并且在第四階段，褶皺結(jié)構(gòu)不斷向周?chē)鷶U(kuò)展，最終在第五階段，表面完全生成褶皺結(jié)構(gòu)。通過(guò)改變體系中水分含量，可以對(duì)褶皺波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)控（250 nm-10.5 μm），當(dāng)褶皺波長(zhǎng)為250 nm時(shí)，薄膜表現(xiàn)出良好的柔性與透明性（圖2）。
圖2. PDMS褶皺生長(zhǎng)機(jī)理與表征
PDMS納米褶皺薄膜的應(yīng)用
PDMS電負(fù)性較大，是良好的摩擦電材料，在其表面制備褶皺結(jié)構(gòu)，可以增加其表面積，提高表面電荷密度，進(jìn)一步提高摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）輸出。研究人員制備了基于納米褶皺薄膜的TENG器件，與平面薄膜相比，其輸出電壓、轉(zhuǎn)移電荷與短路電流分別提升了219%、279%以及511%。器件輸出功率為8.5 mW，并在2 Hz工作頻率下，可于120 s內(nèi)將容量為22 μF和100 μF的電容器充電至4.7 V和2.2 V（圖3）。
圖3. PDMS納米褶皺薄膜應(yīng)用于能量收集
此外，基于納米褶皺PDMS薄膜，研究人員制備了柔性觸覺(jué)傳感器，其基本結(jié)構(gòu)包括PDMS基底、柔性電極和納米褶皺功能層。
展開(kāi) 馬里蘭大學(xué)胡良兵ACS Nano：外延連接的碳納米管薄膜在水性電池集流器的應(yīng)用
圖 4 W-CNT薄膜的性能表征圖
（a，b）CNT-和W-CNT薄膜的電導(dǎo)率圖；
（c）CNT和W-CNT薄膜的應(yīng)力-應(yīng)變圖；
（d）腐蝕性評(píng)估的三電極T型電池的示意圖
（e）評(píng)估過(guò)程圖（I開(kāi)始時(shí)測(cè)量的CV；II在各種條件下，恒定應(yīng)力48小時(shí)測(cè)試；III壓力測(cè)量48小時(shí)后，測(cè)量的CV）；
（f）在酸性或堿性電解質(zhì)中，陰極和陽(yáng)極電位采用W-CNT膜和商用ACC碳前后的CV圖。
圖 5 W-CNT薄膜在‘水中鹽’水系電池中的性能圖
（a）在10 mV/s下W-CNT薄膜電極的CV曲線(xiàn)圖；
（b）第5圈，電池的充放電曲線(xiàn)圖；
（c）W-CNT薄膜集流體，LMO/MS全電池的循環(huán)性能圖。
【小結(jié)】
本文找到了一種“外延焊接”工藝，利用薄的外延石墨層將相鄰的碳納米管連接在一起，形成高度結(jié)晶和互連的碳納米管，改善了電導(dǎo)率和機(jī)械性能，并且不犧牲CNT的結(jié)構(gòu)和純度。W-CNT薄膜具有高導(dǎo)電性（?1500 S/cm），機(jī)械強(qiáng)度高（?120 MPa），在酸性/堿性溶液中，具有化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性，具有高性能集流體的應(yīng)用潛力。在“外延焊接”工藝中，聚合物溶液涂層和高溫退火都是非常簡(jiǎn)單工藝，可以在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用和碳納米結(jié)構(gòu)之間的相互連接。
文獻(xiàn)鏈接：Epitaxial Welding of Carbon Nanotube Networks for Aqueous Battery Current Collectors（ACS Nano, 2018, DOI: 10.1021/acsnano.7b08584）。
展開(kāi) 唐本忠院士/王東副教授Biomaterials：負(fù)載AIE光敏劑的納米纖維薄膜用于光動(dòng)力和光熱效應(yīng)協(xié)同的生物防護(hù)
近日，唐本忠院士/王東副教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一類(lèi)利用靜電紡絲技術(shù)制備的具有日光觸發(fā)的光動(dòng)力/光熱聯(lián)合抗菌能力的納米纖維薄膜(TTVB@NM)（見(jiàn)圖一）。TTVB@NM的多孔的微觀納米結(jié)構(gòu)，使得其對(duì)超細(xì)顆粒和致病性氣溶膠表現(xiàn)出了較好的攔截效果。得益于AIE光敏劑優(yōu)越的光物理性能，TTVB@NM在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有較寬的吸收、高效的ROS產(chǎn)生能力和溫和的光熱轉(zhuǎn)換性能。一系列抗菌性能評(píng)價(jià)結(jié)果表明，TTVB@NM對(duì)多種病原菌具有廣譜的抑菌效果。本工作構(gòu)建了一種可重復(fù)使用和具有自滅菌功能的復(fù)合材料，在生物防護(hù)方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
圖1. TTVB負(fù)載的納米纖維薄膜的制備及其用于病原菌過(guò)濾和滅活的示意圖。
在這項(xiàng)工作中，作者首先評(píng)估了AIE光敏劑TTVB的活性氧產(chǎn)生能力并與商業(yè)化的光敏劑玫瑰紅（Rose Bengal）進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明，在模擬太陽(yáng)光照射下，TTVB比RB具有更強(qiáng)的ROS產(chǎn)生能力。盡管TTVB比RB產(chǎn)生的單線(xiàn)態(tài)氧（1O2）要少，卻可以產(chǎn)生更多的超氧根自由基（O2?-）和羥自由基（?OH）。O2?-具有比1O2更長(zhǎng)的半衰期，有利于其遠(yuǎn)距離擴(kuò)散，O2?-還可以進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化為氧化能力更強(qiáng)的?OH，有利于病原菌的高效滅活。基于此，TTVB對(duì)多種病原菌（革蘭氏陽(yáng)性菌、格蘭仕陰性菌、真菌和噬菌體）均具有優(yōu)異的殺菌效果（見(jiàn)圖2）。
圖2. AIE光敏劑TTVB的活性氧產(chǎn)生能力以及對(duì)不同微生物（革蘭氏陽(yáng)性菌、格蘭仕陰性菌、真菌和噬菌體）的成像及殺傷研究。
隨后，作者利用靜電紡絲技術(shù)將TTVB通過(guò)物理?yè)诫s的方法負(fù)載到了一個(gè)納米纖維薄膜中，即TTVB@NM。
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