韩国蔚山国立科学技术大学(UNIST)的研究团队近日取得重大突破,成功开发出一种革命性的薄膜制备技术。这项创新技术仅需使用水和油两种基础材料,就能在一分钟内完成传统需要复杂设备和冗长工艺的薄膜制备过程。该研究成果已发表在材料科学领域顶级期刊《ACS Nano》上。
这项突破性研究由UNIST能源与化学工程学院Kang Hee Ku教授领导的研究团队完成。研究团队创造性地利用分散在水中的油滴作为载体,通过纳米材料前体在油滴表面的特殊运动机制实现快速成膜。实验过程中,当加入过氧化氢作为反应触发剂时,薄膜前体分解产生微小气泡,这些气泡产生的浮力促使纳米材料在一分钟内快速浮至水面并完成有序组装。
这种创新的水油界面法具有多项显著优势。首先,它可以精确控制薄膜厚度,最低可达350纳米,并能稳定制备面积达100平方厘米的大面积薄膜。其次,与传统方法相比,该技术大大简化了工艺流程,显著降低了生产成本。研究团队使用铂涂层碳纳米材料(Pt/C)作为原材料制备的催化薄膜表现出优异的综合性能。这些薄膜具有独特的多孔结构、较大的比表面积以及出色的机械强度和柔韧性。
Kang Hee Ku教授在解释这项技术的创新性时表示:"这项技术代表了利用皮克林乳液的范式转变。我们开发的新工艺不仅经济高效,还允许多种纳米颗粒的自由组合,且不受基材限制,这为柔性电子器件的发展开辟了新途径。"实验证明,制备的薄膜可以通过简单的剥离法无损转移到各种基板上,包括具有微米级复杂图案的特殊基材。
研究团队进一步验证了该技术的实用价值。他们将制备的催化薄膜转移到镀金薄片上制成柔性电极,测试结果显示,这些电极即使在反复弯曲的情况下仍能保持稳定的导电性能,成功为微型LED灯泡提供持续电力。这一成果为柔性电子设备、可穿戴技术等领域的发展提供了新的可能性。
这项技术的成功开发不仅为薄膜材料制备提供了全新思路,其简单、快速、低成本的特点更使其具备广阔的产业化前景。未来,该技术有望在柔性显示、储能设备、生物传感器等多个高科技领域得到广泛应用。UNIST技术转移中心已开始为这项创新技术申请国际专利保护,并与多家企业展开产业化合作洽谈。