新技術可高速大面積沉積納米薄膜

科技日報8月26日報道，日本名古屋大學領導的團隊研發了一種突破性方法，可高速大面積沉積二維（2D）材料，有望徹底改變納米片的生產方式。這種創新技術生產的納米片，如拼好的拼圖般均勻而密集，且質量極高。研究結果發表在《Small》雜志第20卷第36期上。

納米片僅幾個原子厚，具有出色的電子、光學、機械和化學特性，被認為將徹底改變現代電子和材料科學。然而，傳統制造納米片的方法存在重大障礙，包括難以實現均勻、大面積沉積以及基底轉移過程過于復雜。

此次，團隊發現了一個有趣的現象：當納米片被浸濕時，它們會自發地排列在水面上，在短短15秒內形成致密的薄膜。這一過程被稱為“自發擴散現象”，意味著可能會由此產生一種更有效的沉積技術。

于是團隊通過將納米片溶劑混合物滴到水面上來測試這項技術。由于乙醇比水更容易揮發，因此它會蒸發得更快，從而在表面形成濃度梯度。乙醇蒸發較多的區域表面張力高于乙醇濃度較高的區域。這種表面張力差異導致流體從張力較低的區域移動到張力較高的區域，從而產生對流。這些電流引導溶液中的納米片，使它們在水面上排列得更有序、更致密。

納米片自發排列并緊密堆積在一起，就像冰塊在水面上的聚集一樣。這種受控排列對于制造均勻、高質量的納米片薄膜至關重要。納米片薄膜可輕松轉移到基底上，只需一分鐘即可完成沉積過程。

該方法不僅簡化了生產過程，還為生產100層至200層的多層厚膜打開了大門，而這在傳統方法中是難以實現的。原子力顯微鏡和共聚焦激光顯微鏡證實，新技術生產的納米片薄膜如同拼好的拼圖一樣高度均勻，納米片排列密集。

團隊指出，新制造的多層膜性能優異。它們可用于透明導電膜、介電膜、光催化膜、防腐膜和熱屏蔽膜。除了技術優勢之外，新方法還展現了很好的環境效益，有望成為一種重要的環保生態工藝。

（2024年8月26日 科技日報）