納米銀新工藝提升材料利用率

日前在橫琴粵澳深度合作區(qū)建設(shè)主題展上，天津理工大學(xué)新能源材料與低碳技術(shù)研究院教授丁軼團(tuán)隊(duì)展示了以40多項(xiàng)發(fā)明專利為主體的“納米銀核心材料+創(chuàng)新工藝+下游應(yīng)用”技術(shù)體系。作為未來人工智能時(shí)代的核心基石材料，納米銀兼具了傳統(tǒng)金屬材料的高導(dǎo)電導(dǎo)熱特性以及納米材料的表界面和光學(xué)特性，可應(yīng)用于柔性電子、綠色能源等新興領(lǐng)域。

20多年前，丁軼團(tuán)隊(duì)開始專注于納米金屬電極材料的開發(fā)與應(yīng)用。研發(fā)團(tuán)隊(duì)首先從基礎(chǔ)理論研究入手，深入探索納米銀材料的微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，不斷優(yōu)化合成工藝參數(shù)。經(jīng)過數(shù)年研究，團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的納米銀核心材料制備工藝，可將金屬白銀制備成直徑從10納米到數(shù)百納米的細(xì)線，同時(shí)細(xì)線長度可達(dá)幾十微米以上，長徑比超過1000倍，相當(dāng)于人頭發(fā)絲的近萬分之一。

“我們制備的納米銀線還具備耐彎折、高導(dǎo)電、高透光等重要特性，是一種性能優(yōu)異的平臺型核心新材料?！倍≥W進(jìn)一步介紹，他們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從原材料選擇到制備過程的全流程自主可控，以及關(guān)鍵原材料的穩(wěn)定供應(yīng)。

在掌握關(guān)鍵核心材料的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)利用納米銀線這些特性，摒棄傳統(tǒng)高成本、高耗能的減法工藝，獨(dú)創(chuàng)了直接圖形化印刷電子工藝?！斑@種高效增材制造方法，大幅提升了納米銀線在實(shí)際應(yīng)用中的效能?！倍≥W介紹，電路直接印刷成型，材料利用率接近100%，生產(chǎn)效率提升20倍，設(shè)備投入降低一個(gè)數(shù)量級，從而實(shí)現(xiàn)了納米銀線材料應(yīng)用于柔性薄膜器件產(chǎn)品的低成本、綠色環(huán)保、大規(guī)模、穩(wěn)定量產(chǎn)。

以團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的基于納米銀材料的柔性薄膜觸控和顯示產(chǎn)品為例，應(yīng)用圖形化印刷電子工藝技術(shù)后，產(chǎn)品厚度僅0.3毫米，透明度達(dá)90%以上，柔韌耐彎折，成本比傳統(tǒng)液晶觸摸屏降低60%以上，成功進(jìn)入格力、美的、海爾等頭部品牌供應(yīng)鏈體系。這使得納米銀線材料廣泛應(yīng)用于在智能家電、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。

在安防監(jiān)控、汽車智能駕駛、智慧城市等領(lǐng)域，團(tuán)隊(duì)開發(fā)的納米銀透明加熱膜也展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。該產(chǎn)品兼具高透光率、大功率快速加熱、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境下的加熱需求。

針對新時(shí)代對綠色低碳新質(zhì)生產(chǎn)力的重大需求，團(tuán)隊(duì)近年來將目光聚焦到更為先進(jìn)的三維立體電極技術(shù)領(lǐng)域。團(tuán)隊(duì)通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝優(yōu)化，成功開發(fā)出納米多孔金屬高性能電極，大幅提升了材料的導(dǎo)電性、結(jié)構(gòu)通透性、穩(wěn)定性和材料利用率。研發(fā)出的“多孔金屬”能夠有效匹配大規(guī)模綠電離網(wǎng)消納需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)含能高值化學(xué)品的綠色制造，為國家“雙碳”目標(biāo)提供了重要技術(shù)支持。

丁軼介紹，團(tuán)隊(duì)已將金屬多孔材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和天津市先進(jìn)多孔功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)多年來的研究成果匯編成《多孔金屬》一書，并于近期出版。未來，團(tuán)隊(duì)將重點(diǎn)開發(fā)新型多功能納米多孔金屬材料，結(jié)合增材制造、3D打印等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步拓展其在能源、環(huán)境、交通等領(lǐng)域的應(yīng)用場景。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)將加強(qiáng)與企業(yè)的合作，推動技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化落地，為橫琴粵澳深度合作區(qū)以及京津冀地區(qū)的高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更多支持。