2008-01-31

新製程讓奈米纖維具複雜形狀且長度不受限

New process makes nanofibers in complex shapes and unlimited lengths
http://www.physorg.com/news120911610.html

January 30, 2008

藉由伊利諾大學所研發的技術,現在有可能連續不斷地製造複雜的、 3D 的奈米結構而且能單獨長出長度不受限制的奈米線。

基於可迅速蒸發,來自於簡單「墨水」的溶劑,此製程已用於製造獨立的(freestanding)奈米纖維、成堆的奈米纖維陣列以及連續不斷纏繞的奈米線軸。潛在應用包括電子設備的相互連接、與生物相容的鷹架以及奈米流體的網路(nanofluidic networks)。

"此程序如同以自來水筆描繪 -- 墨水出來並快速變乾,或「凝固」," Min-Feng Yu,一位機械科學與工程教授,以及 Beckman Institute 的成員。"不過,這又不像用自來水筆描繪,因為我們能在三維空間中拉出物體。"

Yu 和畢業生 Abhijit Suryavanshi 以及 Jie Hu 在 Advanced Materials 期刊一篇受到認可發行的論文中描述此拉線(drawing)過程。

為了利用此新程序,研究者從製作連接到一個玻璃微移液管(micropipette,其孔徑只有 100 奈米)的墨水貯存器開始。微移液管被攜往一個基質,直到一個液體的新月形(液面)在二者之間形成。接著微移液管被平順地拉掉,墨水就從貯存器汲取出來。在新月形之內,當溶劑迅速蒸發之後,溶質集結成核並且沈澱。到目前為止,科學家已經製造出獨立的奈米纖維,直徑約 25 奈米,長約 20 微米,而筆直的奈米纖維直徑大約 100 奈米,長度約 16 公釐(受限於裝置移動微移管的範圍。)

為了要拉出更長的奈米線,研究者開發出一種精密的旋轉程序,那能夠在直徑 1 公釐的線軸上同時拉出並纏繞奈米纖維。利用此技術,Yu 等人繞出一捲微纖維。微纖維直徑大約 850 奈米,長度約 40 公分。

為了更進一步展示此拉線程序(伊利諾大學已申請專利)的多用途,研究者從糖、從氫氧化鉀以及從塞滿量子點的地方拉出奈米纖維。當奈米纖維從水溶性(water-based)的墨水中流暢地被製造出來時,該程序可以毫無困難地延伸到以易揮發性有機溶劑製成的墨水,Yu 說。

"我們的程序為直書式(direct-write)奈米纖維(以許多材料製成)的製造,提供一個經濟地、可實行的替代選擇," Yu 說。"此外,此程序可用於整合奈米與微米等級的元件。"

※ 相關報導:

* Meniscus-Controlled Continuous Fabrication of Arrays and Rolls of Extremely Long Micro- and Nano-Fibers
http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/117901964/ABSTRACT

A. P. Suryavanshi, J. Hu, M.-F. Yu
Advanced Materials, Published Online: 29 Jan 2008
doi: 10.1002/adma.200701849
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