在自組裝微納製造領域取得重要進展

清華大學機械係汪家道教授課題組在研究中將張力梯度創新性引入到液氣界麵自組裝中 ，提出了獨特的張力梯度誘導納米顆粒液氣界麵快速大麵積自組裝方法 。在該研究中 ，首先建立了基於表麵張力與納米顆粒表麵疏水改性的液氣界麵納米顆粒鬆散懸浮構造方法及設計準則 。進一步利用負載表麵活性劑的凝膠構建液氣界麵張力梯度 ，誘發界麵對流 ，打破納米顆粒間的靜電排斥能量壁壘 ，快速形成密排有序的大麵積膠體晶體自組裝結構 。實驗顯示了液氣界麵橫向毛細力能夠誘導自組裝但同時會損害自組裝有序性的“雙刃劍”作用 ，提出並證明了基於張力梯度抑製界麵毛細團聚作用和提升液氣界麵自組裝質量的有效性 ，實現了不同尺寸（從400納米至8微米） 、不同形狀（球形 、花簇狀 、核殼結構等）微納米顆粒自組裝薄膜在各種基底表麵的可控製備 。研究基於張力梯度自組裝的靈活可持續構建優勢 ，一定程度上解決了納米顆粒在曲麵上的高質量自組裝製造難題 。研究實現了超1000cm2自組裝結構在幾秒時間內的超快製備 ，製造麵積和速度相比傳統方法提升兩個數量級以上 ，在一定程度上有效解決了大尺寸自組裝結構工業化難題 。

微納米顆粒有序大麵積自組裝結果

受啟發於傳統油墨印刷 ，課題組進一步提出了基於納米顆粒自組裝轉移印刷的膠體晶體微圖案製備方法 ，實驗揭示了納米顆粒黏 、脫附轉移機理 ，實現了單納米顆粒精度的微圖案製備 ，同時繼承保留了油墨印刷批量化快速製造的優勢 。進一步結合導電膠體材料 ，證明了它在柔性微電子大尺寸製造等領域中的應用潛力 。這種高效的納米顆粒大麵積自組裝-微圖案化製造策略為光子晶體 、微結構/圖案製造 、柔性微電子等眾多領域提供了新思路 ，為學術和實際工業應用提供了廣闊的機會 。

基於納米顆粒自組裝-轉移印刷的微圖案製造策略

近日 ，相關成果以“基於膠體自組裝及轉移印刷的大麵積膠體晶體微圖案超快製造”（Ultrafast Fabrication of Large-Area Colloidal Crystal Micropatterns via Self-Assembly and Transfer Printing）為題發表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上 ，並被選為封麵文章（Cover） 。

清華大學機械係2018級博士生李軒為論文第一作者 ，汪家道教授為論文通訊作者 ，機械係助理研究員陳磊 、馬原 、翁鼎 ，機械係2020級博士李兆昕 、2022級博士宋樂樂 、2020級博士張軒鶴 、2022級博士餘郭煦等在該研究中作出貢獻 。該研究得到國家自然科學基金麵上項目等的經費支持 。

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