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科學(xué)家在激光熱效應(yīng)組裝柔性纖維器件研究中取得進(jìn)展

星之球科技 來(lái)源:光技術(shù)求索2019-12-01 我要評(píng)論(0 )   

近年來(lái),基于多功能纖維材料科技的快速發(fā)展,更多種類的纖維具備了傳感、光電轉(zhuǎn)換、能量收集及儲(chǔ)存等功能。隨著對(duì)織物類可穿戴電

近年來(lái),基于多功能纖維材料科技的快速發(fā)展,更多種類的纖維具備了傳感、光電轉(zhuǎn)換、能量收集及儲(chǔ)存等功能。隨著對(duì)織物類可穿戴電子產(chǎn)品需求的不斷增加,多功能纖維狀器件與智能纖維織物為其提供了一種新的解決方案。但目前柔性纖維內(nèi)部各種功能材料的精確高效定位、連接與組裝等難題,阻礙了纖維器件的大規(guī)模應(yīng)用。

近日,中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所發(fā)文稱,研究所儲(chǔ)能研發(fā)中心與新加坡南洋理工大學(xué)合作,提出一種新型的基于激光熱效應(yīng)的纖維內(nèi)微粒精確操控技術(shù),突破纖維材料不利于進(jìn)行內(nèi)加工的固體特性,實(shí)現(xiàn)固體內(nèi)微粒的精準(zhǔn)移動(dòng)及控制,組裝出半導(dǎo)體異質(zhì)功能結(jié)構(gòu),為制備復(fù)雜而高效的纖維內(nèi)功能結(jié)構(gòu)與器件提供了新思路。

該研究通過二氧化碳激光器的精準(zhǔn)加熱,將固態(tài)的纖維材料轉(zhuǎn)換為液態(tài),并在纖維內(nèi)部產(chǎn)生可精密調(diào)控的馬蘭戈尼熱流動(dòng)。纖維內(nèi)集成的微粒可伴隨纖維材料的熱流動(dòng)改變位置,并可通過調(diào)制激光控制微粒移動(dòng)的方向和速度。這突破了固態(tài)纖維材料內(nèi)物質(zhì)固有位置無(wú)法精密調(diào)控的難題,使利用纖維內(nèi)部物質(zhì)組合構(gòu)造更加復(fù)雜的功能結(jié)構(gòu)器件成為可能。該研究提出的方法利用流體為載體對(duì)微粒進(jìn)行操控,對(duì)微粒的結(jié)構(gòu)、組成材料、尺寸、數(shù)目并無(wú)選擇性,這一特性極大擴(kuò)展了方法的適用范圍?;谝陨显?,獲得了在纖維中利用半導(dǎo)體材料微粒制造同質(zhì)結(jié)與異質(zhì)結(jié)的方法,證明了該方法的易用性與在光電、光伏、熱電、儲(chǔ)能等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

相關(guān)成果發(fā)表在《自然-通訊》上。該研究得到中科院國(guó)際合作伙伴計(jì)劃、清潔能源先導(dǎo)專項(xiàng)的支持。

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