纳米银新工艺提升材料利用率

◎本报记者 陈 曦

日前在横琴粤澳深度合作区建设主题展上，天津理工大学新能源材料与低碳技术研究院教授丁轶团队展示了以40多项发明专利为主体的“纳米银核心材料+创新工艺+下游应用”技术体系。作为未来人工智能时代的核心基石材料，纳米银兼具了传统金属材料的高导电导热特性以及纳米材料的表界面和光学特性，可应用于柔性电子、绿色能源等新兴领域。

20多年前，丁轶团队开始专注于纳米金属电极材料的开发与应用。研发团队首先从基础理论研究入手，深入探索纳米银材料的微观结构与性能之间的关系，不断优化合成工艺参数。经过数年研究，团队成功研发出具有自主知识产权的纳米银核心材料制备工艺，可将金属白银制备成直径从10纳米到数百纳米的细线，同时细线长度可达几十微米以上，长径比超过1000倍，相当于人头发丝的近万分之一。

“我们制备的纳米银线还具备耐弯折、高导电、高透光等重要特性，是一种性能优异的平台型核心新材料。”丁轶进一步介绍，他们已经实现了从原材料选择到制备过程的全流程自主可控，以及关键原材料的稳定供应。

在掌握关键核心材料的基础上，团队利用纳米银线这些特性，摒弃传统高成本、高耗能的减法工艺，独创了直接图形化印刷电子工艺。“这种高效增材制造方法，大幅提升了纳米银线在实际应用中的效能。”丁轶介绍，电路直接印刷成型，材料利用率接近100%，生产效率提升20倍，设备投入降低一个数量级，从而实现了纳米银线材料应用于柔性薄膜器件产品的低成本、绿色环保、大规模、稳定量产。

以团队首创的基于纳米银材料的柔性薄膜触控和显示产品为例，应用图形化印刷电子工艺技术后，产品厚度仅0.3毫米，透明度达90%以上，柔韧耐弯折，成本比传统液晶触摸屏降低60%以上，成功进入格力、美的、海尔等头部品牌供应链体系。这使得纳米银线材料广泛应用于在智能家电、消费电子等领域。

在安防监控、汽车智能驾驶、智慧城市等领域，团队开发的纳米银透明加热膜也展现出巨大应用潜力。该产品兼具高透光率、大功率快速加热、高可靠性等优点，能够有效应对复杂环境下的加热需求。

针对新时代对绿色低碳新质生产力的重大需求，团队近年来将目光聚焦到更为先进的三维立体电极技术领域。团队通过结构设计与工艺优化，成功开发出纳米多孔金属高性能电极，大幅提升了材料的导电性、结构通透性、稳定性和材料利用率。研发出的“多孔金属”能够有效匹配大规模绿电离网消纳需求，同时实现含能高值化学品的绿色制造，为国家“双碳”目标提供了重要技术支持。

丁轶介绍，团队已将金属多孔材料国家重点实验室和天津市先进多孔功能材料重点实验室研究团队多年来的研究成果汇编成《多孔金属》一书，并于近期出版。未来，团队将重点开发新型多功能纳米多孔金属材料，结合增材制造、3D打印等先进技术，进一步拓展其在能源、环境、交通等领域的应用场景。同时，团队将加强与企业的合作，推动技术成果的产业化落地，为横琴粤澳深度合作区以及京津冀地区的高科技产业发展提供更多支持。