Ingenjörer vid Rutgers University -New Brunswick och Oregon State University utvecklar en ny metod för bearbetning av nanomaterial som kan leda till snabbare och billigare tillverkning av flexibla tunnfilmsenheter - från pekskärmar till fönsterbeläggningar, enligt en ny studie.

Metoden "intensivt pulserande ljussintring" använder högenergiljus över ett område nästan 7, 000 gånger större än en laser för att smälta nanomaterial på några sekunder. Nanomaterial är material som kännetecknas av sin lilla storlek, mätt i nanometer. En nanometer är en miljonedel av en millimeter, eller cirka 100, 000 gånger mindre än diametern på ett människohår.

Den befintliga metoden för pulserande ljusfusion använder temperaturer på cirka 250 grader Celsius (482 grader Fahrenheit) för att smälta silver -nanosfärer i strukturer som leder elektricitet. Men den nya studien, publicerad i RSC Advances och ledd av Rutgers School of Engineering doktorand Michael Dexter, visade att fusion vid 150 grader Celsius (302 grader Fahrenheit) fungerar bra samtidigt som konduktiviteten för de sammansmälta silvernanomaterialen bibehålls.

Ingenjörernas prestation började med silver -nanomaterial av olika former:lång, tunna stavar som kallas nanotrådar utöver nanosfärer. Den kraftiga temperaturminskning som behövs för fusion gör det möjligt att använda billiga, temperaturkänsliga plastsubstrat som polyetentereftalat (PET) och polykarbonat i flexibla enheter, utan att skada dem.

"Pulserande ljussintring av nanomaterial möjliggör riktigt snabb tillverkning av flexibla enheter för skalfördelar, "sa Rajiv Malhotra, studiens seniorförfattare och biträdande professor vid Institutionen för mekanisk och rymdteknik vid Rutgers-New Brunswick. "Vår innovation utökar denna förmåga genom att låta billigare temperaturkänsliga underlag användas."

Nanomaterial av sammansmält silver används för att leda elektricitet i enheter som RFID-taggar (radiofrekvensidentifiering), displayenheter och solceller. Flexibla former av dessa produkter är beroende av sammansmältning av ledande nanomaterial på flexibla underlag, eller plattformar, såsom plast och andra polymerer.

"Nästa steg är att se om andra nanomaterialformer, inklusive platta flingor och trianglar, kommer att driva fusionstemperaturerna ännu lägre, "Sa Malhotra.

I en annan studie, publicerad i Vetenskapliga rapporter , ingenjörerna i Rutgers och Oregon State visade pulserande ljussintring av kopparsulfid -nanopartiklar, en halvledare, att göra filmer mindre än 100 nanometer tjocka.

"Vi kunde utföra denna fusion på två till sju sekunder jämfört med de minuter till timmar som det normalt tar nu, "sa Malhotra, studiens seniorförfattare. "Vi visade också hur man använder den pulserade ljusfusionsprocessen för att kontrollera filmens elektriska och optiska egenskaper."

Deras upptäckt kan påskynda tillverkningen av tunna kopparsulfidfilmer som används i fönsterbeläggningar som styr solens infraröda ljus, transistorer och switchar, enligt studien. Detta arbete finansierades av National Science Foundation och The Walmart Manufacturing Innovation Foundation.