“1分钟就搞定！”…UNIST开发仅用水和油制备薄膜的新工艺技术

Published 17 Mar.2025 08:31(KST)

Updated 31 Jul.2025 22:16(KST)

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Koo Kanghee团队开发单一工艺纳米颗粒自组装技术

可应用于柔性电极和催化剂制备等领域，论文发表于ACS Nano

只需利用水和油，在1分钟内即可完成原本需要复杂工艺的薄膜制造技术已经被开发出来。

蔚山科学技术院（UNIST）能源化学工程系 Goo Kanghee 教授团队17日表示，他们开发出了一种利用分散在水中的油滴来制备催化剂薄膜等的工艺技术。

研究团队。（自右上角起顺时针）Goo Kanghee 教授、Seo Seunghwan 研究员（第一作者）、Heo Jieun 研究员（第一作者）、Lee Jooyoung 研究员。UNIST 提供

该技术的原理是：附着在油滴表面的纳米颗粒形态薄膜原料浮到水面后，在水表面进行自组装。加入的过氧化氢在薄膜原料的作用下分解产生气泡，薄膜原料吸附在气泡上被托举起来，并在1分钟内于水面完成组装。

这一工艺技术可以将薄膜厚度从350微米（㎛，10-6m）起进行精确调控，并可利用多种原料合成面积最大达100平方厘米的薄膜。制备出的薄膜具有多孔结构，表面积大，不仅机械强度高，而且柔韧性优异。

此外，该薄膜具备致密的结合结构，可通过在水下将基板托起的“抬升转移”（lift-on）方式，轻松无损地将薄膜转移到基板上。即使制造出高质量薄膜，在将薄膜转移到基板的转印过程中也往往容易发生损伤。

这一点已通过将薄膜转移到包含三维图案的各种形状和材料的基板上的实验得到验证。尤其是，即便是具有微米级精细图案的基板，也能轻松完成转移，从而对基板进行精密涂覆。

研究团队以表面镀铂的碳纳米颗粒（Pt/C）为原料制备了催化剂薄膜，并将其转移到树叶表面后进行镀金，制成可弯折电极。该电极在反复弯折后，仍能稳定地点亮小灯泡，表现出高度一致的导电性。

单一工艺纳米粒子自组装技术，以及将合成薄膜转移到基板上的技术。

Goo Kanghee 教授解释称：“这项技术是对应用于化妆品制造等领域的皮克林乳液的逆向思考与再利用。”皮克林乳液是一种用固体纳米颗粒取代分子表面活性剂，通过覆盖水和油直接接触的界面来降低界面能的技术。

研究团队从“纳米颗粒位于流体界面在能量上更有利”这一点获得灵感，开发出一种新平台：这些纳米颗粒在油-水界面向气-水界面自发迁移的过程中实现自组装。

Goo 教授补充表示：“这项技术不仅具有很高的成本效益，而且可以自由组合多种纳米颗粒，对基板类型没有限制，有望在柔性电极、催化剂和能源存储装置开发等领域得到广泛应用。”

本研究已于2月4日发表在纳米科学领域权威学术期刊《ACS Nano》上。

研究工作在科学技术信息通信部和韩国研究财团（National Research Foundation of Korea）纳米未来材料源头技术开发项目、基础研究室支援项目以及优秀新进研究项目的资助下开展。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。