材料學(xué)院伍暉課題組成功研發(fā)卷對(duì)卷電沉積裝置控制合成金屬基納米材料
????????2020年10月6日獲悉，材料學(xué)院伍暉副教授課題組開(kāi)發(fā)出一種全新的納米顆粒制備技術(shù)，首次提出利用高速旋轉(zhuǎn)卷對(duì)卷裝置控制納米顆粒的生長(zhǎng)過(guò)程，成功實(shí)現(xiàn)了金屬單質(zhì)、合金和金屬氧化物等多種材質(zhì)的納米顆粒制備，為金屬納米粉末的合成提供了新思路和新機(jī)遇。
????????金屬納米顆粒的可控合成對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)研究以及實(shí)際工業(yè)應(yīng)用都十分重要。目前常用的合成金屬納米顆粒的方法為化學(xué)還原法，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中金屬塊體材料到金屬納米材料的加工過(guò)程需要經(jīng)歷金屬塊體溶解為金屬鹽以及金屬鹽還原成為納米材料這兩個(gè)步驟，需要使用大量試劑和表面活性劑，并且會(huì)產(chǎn)生大量的固體和液體廢料。一種綠色的、可控的、可大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量金屬納米顆粒的技術(shù)對(duì)于工業(yè)應(yīng)用以及可持續(xù)發(fā)展十分重要。
卷對(duì)卷電沉積裝置工作示意圖（上圖）以及裝置實(shí)物照片（下圖）
????????伍暉課題組成功開(kāi)發(fā)了一種將電沉積與剝離技術(shù)結(jié)合的連續(xù)旋轉(zhuǎn)電鍍（Rotating Electrodeposition and Separation, REDS）合成裝置，該裝置利用電化學(xué)還原過(guò)程將納米顆粒沉積在連續(xù)旋轉(zhuǎn)的基底表面，之后通過(guò)機(jī)械剝離的方法獲得分散的金屬納米材料。REDS技術(shù)提供了一種可控的、可規(guī)模化、綠色低成本制備高質(zhì)量納米顆粒的新方法。在REDS方法中，高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程可以控制材料的形核生長(zhǎng)，為控制納米材料的尺寸和形貌提供了一種新思路。該方法適用于合成多種不同的金屬基納米材料，包括金屬單質(zhì)納米顆粒(如Ag、Au、Ni、Cu)、合金納米顆粒(如FeCoNi和FeCoNiW)和金屬氧化物納米材料(如Co3O4)。通過(guò)進(jìn)一步控制電沉積過(guò)程中金屬原子的沉積條件，該方法還可以制備具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的納米材料，例如金屬多面體、金屬納米片、金屬枝晶和金屬納米花等結(jié)構(gòu)。利用銀球狀納米顆粒，可以制備性能優(yōu)異的導(dǎo)電漿料，用于印刷近場(chǎng)通信標(biāo)簽和觸摸屏面板等電子器件。將REDS方法替代傳統(tǒng)的化學(xué)合成法制備銀納米顆粒，可以降低90%的工業(yè)加工成本，對(duì)于銀納米材料的工業(yè)應(yīng)用具有極大的前景。
????????此項(xiàng)工作在國(guó)際期刊《物質(zhì)》（Matter）上發(fā)表了題為“Metal Nanoparticles Harvesting by Continuous Rotating-Electrodeposition and Separation”（連續(xù)卷對(duì)卷電沉積與剝離制備金屬納米顆粒）的研究論文，并申請(qǐng)國(guó)內(nèi)和國(guó)際專(zhuān)利。
論文的第一作者為清華大學(xué)材料學(xué)院的博士生黃雅和航天航空學(xué)院的博士生楊程，清華大學(xué)材料學(xué)院長(zhǎng)聘副教授伍暉為論文的通訊作者。項(xiàng)目得到國(guó)家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目支持。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S259023852030446X
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