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北工大《Small》:在噴墨打印油溶性納米顆粒自組裝微陣列的形貌控制方面取得重要進展
2023-05-19  來源:高分子科技

  噴墨打印(Inkjet printing)是一種非接觸式的微米級印刷技術,可通過直接噴射微米尺寸的液滴在柔性或硬質基底上實現。噴墨打印技術能夠精密控制墨水沉積體積和位置,有著易圖案化、可集成、材料利用率高、高產量等優點,在印刷光電子和化學、生物檢測領域具有重要應用前景。


  鑭系元素摻雜納米顆粒由于具有斯托克斯位移大、色純度高、壽命長、光穩定性好等優異的光學特性,已經被用于制備安全墨水,通過模板誘導自組裝、絲網印刷、噴墨打印等途徑制備多樣化圖案,在防偽應用中發揮著重要作用。但是,合成的納米顆粒表面具有油酸等有機配體用于抑制激發態淬滅,因此在制備墨水時納米顆粒一般需要溶解于非極性溶劑中,這就導致形成的表面能較低的液滴在很多基底(例如玻璃、硅片、鋁箔、紙基等)上易于鋪展,且基底對液滴的粘附性較大,不利于液滴的收縮,造成沉積形貌無規、尺寸較大的問題。近日,北京工業大學翟天瑞教授團隊與中科院化學研究所宋延林研究員課題組合作,在噴墨打印油溶性納米顆粒自組裝微陣列的形貌控制方面取得重要進展。


  研究團隊通過控制液滴在基底上的收縮和蒸發過程中液滴內部溶質流動,選擇合適的溶劑組成,在PDMS基底上噴墨打印制備了形貌可控的納米顆粒自組裝微陣列;結合鑭系摻雜納米顆粒的可調諧光響應熒光特征,實現了光譜、形貌多模態編碼的防偽圖案;由于納米顆粒和基底的折射率相近,打印圖案在自然光下能夠被有效隱藏,只有在近紅外激光激發下才能夠選擇性顯示圖文信息。此外,通過調控液滴融合制備了具有“竹節”等形貌的連續線條陣列,最終實現了點直徑小于5 μm、線條寬度小于10 μm的形貌可調的微陣列圖案。相關成果以“Nonpolar Solvent Modulated Inkjet Printing of Nanoparticle Self-Assembly Morphologies”為題發表于Small(DOI: 10.1002/smll.202208161)。該項工作得到了國家自然科學基金(52203252, 61822501, 91963212, 51961145102)、北京市自然科學基金(Z180015)、國家重點研發計劃(2018YFA0208501)等項目資助。北京工業大學為論文第一單位,郭丹副教授為第一作者,翟天瑞教授和宋延林研究員為共同通訊作者。

 

墨水的溶劑組成和納米顆粒濃度影響噴墨打印沉積的尺寸和形貌。

 

噴墨打印制備具有可設計形貌的微陣列和激發響應的上轉換發光圖案。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202208161

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(責任編輯:xu)
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