納米銀新工藝提升材料利用率

◎本報記者 陳 曦

日前在橫琴粵澳深度合作區建設主題展上，天津理工大學新能源材料與低碳技術研究院教授丁軼團隊展示了以40多項發明專利為主體的“納米銀核心材料+創新工藝+下游應用”技術體系。作為未來人工智能時代的核心基石材料，納米銀兼具了傳統金屬材料的高導電導熱特性以及納米材料的表界面和光學特性，可應用於柔性電子、綠色能源等新興領域。

20多年前，丁軼團隊開始專注於納米金屬電極材料的開發與應用。研發團隊首先從基礎理論研究入手，深入探索納米銀材料的微觀結構與性能之間的關係，不斷優化合成工藝參數。經過數年研究，團隊成功研發出具有自主知識產權的納米銀核心材料製備工藝，可將金屬白銀製備成直徑從10納米到數百納米的細線，同時細線長度可達幾十微米以上，長徑比超過1000倍，相當於人頭髮絲的近萬分之一。

“我們製備的納米銀線還具備耐彎折、高導電、高透光等重要特性，是一種性能優異的平台型核心新材料。”丁軼進一步介紹，他們已經實現了從原材料選擇到製備過程的全流程自主可控，以及關鍵原材料的穩定供應。

在掌握關鍵核心材料的基礎上，團隊利用納米銀線這些特性，摒棄傳統高成本、高耗能的減法工藝，獨創了直接圖形化印刷電子工藝。“這種高效增材製造方法，大幅提升了納米銀線在實際應用中的效能。”丁軼介紹，電路直接印刷成型，材料利用率接近100%，生產效率提升20倍，設備投入降低一個數量級，從而實現了納米銀線材料應用於柔性薄膜器件產品的低成本、綠色環保、大規模、穩定量產。

以團隊首創的基於納米銀材料的柔性薄膜觸控和顯示產品為例，應用圖形化印刷電子工藝技術後，產品厚度僅0.3毫米，透明度達90%以上，柔韌耐彎折，成本比傳統液晶觸摸屏降低60%以上，成功進入格力、美的、海爾等頭部品牌供應鏈體系。這使得納米銀線材料廣泛應用於在智能家電、消費電子等領域。

在安防監控、汽車智能駕駛、智慧城市等領域，團隊開發的納米銀透明加熱膜也展現出巨大應用潛力。該產品兼具高透光率、大功率快速加熱、高可靠性等優點，能夠有效應對複雜環境下的加熱需求。

針對新時代對綠色低碳新質生產力的重大需求，團隊近年來將目光聚焦到更為先進的三維立體電極技術領域。團隊通過結構設計與工藝優化，成功開發出納米多孔金屬高性能電極，大幅提升了材料的導電性、結構通透性、穩定性和材料利用率。研發出的“多孔金屬”能夠有效匹配大規模綠電離網消納需求，同時實現含能高值化學品的綠色製造，為國家“雙碳”目標提供了重要技術支持。

丁軼介紹，團隊已將金屬多孔材料國家重點實驗室和天津市先進多孔功能材料重點實驗室研究團隊多年來的研究成果彙編成《多孔金屬》一書，並於近期出版。未來，團隊將重點開發新型多功能納米多孔金屬材料，結合增材製造、3D打印等先進技術，進一步拓展其在能源、環境、交通等領域的應用場景。同時，團隊將加強與企業的合作，推動技術成果的產業化落地，為橫琴粵澳深度合作區以及京津冀地區的高科技產業發展提供更多支持。