一個國際科學家團隊正在開發(fā)一種可墨水的納米材料，他們說有朝一日可以成為超薄，輕巧和可彎曲顯示器和設備的噴涂電子元件。

該團隊表示，氧化鋅材料可以納入未來技術的許多組件中，包括手機和計算機，這要歸功于其多功能性和納米技術的最新進展。

RMIT大學副教授Enrico Della Gaspera和Joel van Embden博士帶領全球專家團隊在《化學評論》雜志上回顧了氧化鋅納米晶體的生產策略，能力和潛在應用。

意大利帕多瓦大學的Silvia Gross教授和美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校的Kevin Kittilstved副教授是合著者。

“納米技術的進步使我們能夠通過使其超小并具有明確的特征來大大改善和適應氧化鋅的性能和性能，”RMIT科學學院的Della Gaspera說。

“現(xiàn)在可以制備微小而多功能的氧化鋅顆粒，在納米尺度上對其尺寸，形狀和化學成分進行出色的控制，”同樣來自RMIT理學院的van Embden說。

“這一切都可以精確控制光學、電子、能源、傳感技術甚至微生物凈化等無數(shù)應用的結果特性。”

天空是噴涂電子設備的極限

氧化鋅納米晶體可以配制成油墨并沉積為超薄涂層。該過程類似于噴墨印刷或噴漆，但涂層比傳統(tǒng)油漆層薄數(shù)百到數(shù)千倍。

“這些涂層可以對可見光高度透明，但也具有高導電性 - 制造觸摸屏顯示器所需的兩個基本特征，”Della Gaspera說。

該團隊說，納米晶體也可以在低溫下沉積，允許在柔性基材(如塑料)上涂覆具有彈性的彎曲和彎曲。

該團隊準備與工業(yè)界合作，利用他們的技術探索潛在的應用，以制造這些納米材料涂層。

什么是氧化鋅，如何使用?

鋅是地殼中豐富的元素，比許多其他技術相關的金屬(包括錫、鎳、鉛、鎢、銅和鉻)更豐富。

“鋅價格便宜，已經被各個行業(yè)廣泛使用，全球年產量達到數(shù)百萬噸，”van Embden說。

氧化鋅是一種經過廣泛研究的材料，最初的科學研究是從20世紀初開始進行的。

“由于半導體行業(yè)的進步，氧化鋅在 1970 年代和 1980 年代引起了很多興趣。隨著納米技術的出現(xiàn)以及合成和分析技術的進步，氧化鋅已迅速成為本世紀最重要的材料之一，“Della Gaspera說。

氧化鋅也是安全的，生物相容的，并且已經在防曬霜和化妝品等產品中發(fā)現(xiàn)。

除了可彎曲的電子產品外，可以使用氧化鋅納米晶體的潛在應用包括：

自清潔涂層

抗菌和抗真菌劑

用于檢測紫外線輻射的傳感器

太陽能電池和發(fā)光器件(LED)中的電子元件

晶體管，是控制電信號的微型元件，是現(xiàn)代電子產品的基礎

可用于檢測住宅、工業(yè)和環(huán)境應用中有害氣體的傳感器。

后續(xù)步驟

Della Gaspera說，將團隊的方法從實驗室擴展到工業(yè)環(huán)境需要與合適的合作伙伴合作。

“可擴展性對所有類型的納米材料來說都是一個挑戰(zhàn)，包括氧化鋅，”他說。

“能夠重現(xiàn)我們在實驗室中達到的相同條件，但反應要大得多，這既需要調整所使用的化學類型，也需要在反應設置中進行工程創(chuàng)新。

除了這些可擴展性挑戰(zhàn)之外，該團隊還需要解決納米晶體涂層與依賴于更復雜的物理沉積的工業(yè)基準相比導電性的不足。納米晶體涂層的固有結構使更多的靈活性，限制了涂層有效導電的能力。

“我們和世界各地的其他科學家正在努力應對這些挑戰(zhàn)，并且正在取得良好進展，”德拉加斯佩拉說。

他看到了與其他組織和行業(yè)合作伙伴合作應對此類挑戰(zhàn)的絕佳機會。

“我相信，通過正確的伙伴關系，這些挑戰(zhàn)是可以解決的，”德拉加斯佩拉說。

近年來，RMIT團隊為氧化鋅納米晶體的其他同行評審研究做出了貢獻，包括：

納米晶體的合成，對其尺寸和化學成分進行前所未有的控制

在低溫下提高涂層導電性的創(chuàng)新方法

使用納米晶體作為抗菌和抗真菌劑。