如同拼图一样均匀排列 新技术可高速大面积沉积纳米薄膜

　　日本名古屋大学领导的团队研发了一种突破性方法，可高速大面积沉积二维（2D）材料，有望彻底改变纳米片的生产方式。这种创新技术生产的纳米片，如拼好的拼图般均匀而密集，且质量极高。研究结果发表在最新一期《Small》杂志上。

新技术可快速生产大面积沉积纳米薄膜示意图。图片来源：长田富博士/名古屋大学

　　纳米片仅几个原子厚，具有出色的电子、光学、机械和化学特性，被认为将彻底改变现代电子和材料科学。然而，传统制造纳米片的方法存在重大障碍，包括难以实现均匀、大面积沉积以及基底转移过程过于复杂。

　　此次，团队发现了一个有趣的现象：当纳米片被浸湿时，它们会自发地排列在水面上，在短短15秒内形成致密的薄膜。这一过程被称为“自发扩散现象”，意味着可能会由此产生一种更有效的沉积技术。

　　于是团队通过将纳米片溶剂混合物滴到水面上来测试这项技术。由于乙醇比水更容易挥发，因此它会蒸发得更快，从而在表面形成浓度梯度。乙醇蒸发较多的区域表面张力高于乙醇浓度较高的区域。这种表面张力差异导致流体从张力较低的区域移动到张力较高的区域，从而产生对流。这些电流引导溶液中的纳米片，使它们在水面上排列得更有序、更致密。

　　纳米片自发排列并紧密堆积在一起，就像冰块在水面上的聚集一样。这种受控排列对于制造均匀、高质量的纳米片薄膜至关重要。纳米片薄膜可轻松转移到基底上，只需一分钟即可完成沉积过程。

　　该方法不仅简化了生产过程，还为生产100层至200层的多层厚膜打开了大门，而这在传统方法中是难以实现的。原子力显微镜和共聚焦激光显微镜证实，新技术生产的纳米片薄膜如同拼好的拼图一样高度均匀，纳米片排列密集。

　　团队指出，新制造的多层膜性能优异。它们可用于透明导电膜、介电膜、光催化膜、防腐膜和热屏蔽膜。除了技术优势之外，新方法还展现了很好的环境效益，有望成为一种重要的环保生态工艺。

　　纳米片具有各种神奇的特质，可以极大提升手机、太阳能板、电动车和医疗仪器等各种设备的性能。然而，像石墨烯那样可以用胶带粘下来的薄膜只是特例。生产大面积薄膜，同时又不牺牲其均匀的二维性质和独特性能，难上加难。传统方法制造纳米片时，均匀、大面积沉积并完整转移，成本极高。新发现表明，简单的酒精溶液，可以成为复杂的工具，从根本上解决大面积薄膜的制备问题，进而蹚出一条产业转化的星光大道。

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