《Advanced Functional Materials》：利用光子燒結高效固結介孔二氧化矽微結構（IF=19.059）

背景：

光guang子zi燒shao結jie具ju有you大da大da縮suo短duan材cai料liao處chu理li時shi間jian的de優you點dian，特te別bie是shi對dui於yu工gong業ye用yong途tu。目mu前qian的de工gong作zuo強qiang調tiao了le光guang子zi燒shao結jie對dui於yu噴pen墨mo印yin刷shua製zhi成cheng的de介jie孔kong二er氧yang化hua矽gui的de好hao處chu。這zhe項xiang研yan究jiu表biao明ming
，適shi當dang的de固gu化hua處chu理li可ke以yi保bao留liu通tong過guo噴pen墨mo打da印yin獲huo得de的de介jie孔kong二er氧yang化hua矽gui微wei結jie構gou的de形xing狀zhuang和he孔kong隙xi率lv。此ci外wai
，這zhe項xiang研yan究jiu首shou次ci表biao明ming，光guang子zi固gu化hua與yu非fei常chang脆cui弱ruo的de有you機ji官guan能neng團tuan（例如疊氮化物官能團）兼容，可以通過銅催化的疊氮化物-炔環加成（CuAAC）點擊反應實現多功能官能化。 

文獻介紹：

tuihuohuoshaojiedengrechulishigezhonggongyelingyuzhongjingchangshiyongdehouchulifangfa。raner
，zhexiezhiliaofangfadequedianshihaoshiqielangfeinengliang。xiangbizhixia，guangziguhuashiyizhongjiqikuaisu（幾分之一秒）且有效的熱處理方法。該技術廣泛應用於印刷電子、太陽能電池以及醫療領域。最近
，脈衝紫外光形式的光子固化已用於食品和製藥領域的淨化領域或也用於消毒應用。 

甚至在此發現之前
，紫外線照射似乎與固化二氧化矽雜化有機-無(wu)機(ji)薄(bo)膜(mo)等(deng)材(cai)料(liao)相(xiang)關(guan)，但(dan)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)光(guang)引(yin)發(fa)劑(ji)。光(guang)子(zi)固(gu)化(hua)能(neng)夠(gou)燒(shao)結(jie)基(ji)於(yu)金(jin)屬(shu)納(na)米(mi)粒(li)子(zi)的(de)薄(bo)膜(mo)和(he)納(na)米(mi)晶(jing)體(ti)。該(gai)過(guo)程(cheng)也(ye)可(ke)能(neng)與(yu)基(ji)於(yu)膠(jiao)體(ti)粒(li)子(zi)的(de)薄(bo)膜(mo)（幾十微米）的固化相關。多孔和透明材料也與光固化兼容，如透明介孔TiO2所suo證zheng明ming的de那na樣yang，但dan需xu要yao存cun在zai光guang敏min層ceng。事shi實shi上shang，最zui近jin的de工gong作zuo還hai表biao明ming
，透tou明ming材cai料liao需xu要yao使shi用yong有you色se摻chan雜za劑ji進jin行xing光guang子zi燒shao結jie
，例li如ru用yong於yu氧yang化hua鋁lv樣yang品pin的de氧yang化hua鐵tie納na米mi粒li子zi。 

介孔二氧化矽由於其剛性和多功能多孔結構（可提供高比表麵積）而具有多種應用：催化膜；用於環境領域等分離和過濾；在醫療領域用於藥物輸送或診斷傳感器
；用於病毒滅活和消毒的表麵塗層。它允許各種功能化途徑，通過包括點擊化學，例如與疊氮化物（─N3）、炔烴（C=C）

、硫醇（─SH）等(deng)的(de)反(fan)應(ying)

，使(shi)功(gong)能(neng)化(hua)途(tu)徑(jing)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)廣(guang)泛(fan)。目(mu)前(qian)，文(wen)獻(xian)不(bu)包(bao)括(kuo)任(ren)何(he)涉(she)及(ji)使(shi)用(yong)介(jie)孔(kong)二(er)氧(yang)化(hua)矽(gui)進(jin)行(xing)光(guang)子(zi)固(gu)化(hua)的(de)文(wen)章(zhang)。然(ran)而(er)，據(ju)報(bao)道(dao)，增(zeng)材(cai)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)已(yi)經(jing)通(tong)過(guo)光(guang)子(zi)固(gu)化(hua)進(jin)行(xing)了(le)測(ce)試(shi)，包(bao)括(kuo)噴(pen)墨(mo)打(da)印(yin)（IJP）
，但不適用於多孔材料。 

zaimuqiandegongzuozhong，womendemudeshiqiangtiaocaiyongguangziguhuachulipenmodayinchenjidetoumingjiekongeryanghuaguidehaochu。shishishang，wenxianzhongshangweibaodaopenmoyinshuaduokongcailiaoyuguangziguhuadeouhe。tebieshi，zhengmingleguangziguhuaduicailiaokongxilvhecuiruohuoyoujiguannengtuandebaocundeyingxiang。ciwai，womencongzhiliangshangguanzhucailiaowanzhengxing，yiquebaogaijishuzaigongyeguimoshangdekezhongfuxing。

在目前的工作中，我們證實毫秒光子固化與噴墨打印等增材製造技術相關。與需要60多(duo)個(ge)小(xiao)時(shi)的(de)標(biao)準(zhun)熱(re)退(tui)火(huo)工(gong)藝(yi)相(xiang)比(bi)
，它(ta)的(de)使(shi)用(yong)可(ke)以(yi)在(zai)幾(ji)秒(miao)鍾(zhong)內(nei)固(gu)化(hua)多(duo)個(ge)樣(yang)品(pin)。除(chu)了(le)縮(suo)短(duan)固(gu)化(hua)時(shi)間(jian)外(wai)
，光(guang)子(zi)固(gu)化(hua)還(hai)可(ke)以(yi)節(jie)省(sheng)能(neng)源(yuan)，並(bing)將(jiang)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)擴(kuo)展(zhan)到(dao)敏(min)感(gan)基(ji)材(cai)，與(yu)標(biao)準(zhun)熱(re)處(chu)理(li)相(xiang)比(bi)，促(cu)進(jin)快(kuai)速(su)散(san)熱(re)。從(cong)結(jie)構(gou)角(jiao)度(du)來(lai)看(kan)，與(yu)標(biao)準(zhun)退(tui)火(huo)固(gu)化(hua)的(de)樣(yang)品(pin)相(xiang)比(bi)

，介(jie)孔(kong)二(er)氧(yang)化(hua)矽(gui)在(zai)通(tong)過(guo)光(guang)子(zi)燒(shao)結(jie)時(shi)表(biao)現(xian)出(chu)較(jiao)低(di)的(de)收(shou)縮(suo)率(lv)，不(bu)會(hui)導(dao)致(zhi)微(wei)粒(li)破(po)裂(lie)。我(wo)們(men)已(yi)經(jing)證(zheng)明(ming)，脈(mai)衝(chong)數(shu)量(liang)不(bu)足(zu)會(hui)導(dao)致(zhi)多(duo)孔(kong)材(cai)料(liao)的(de)二(er)氧(yang)化(hua)矽(gui)壁(bi)不(bu)完(wan)全(quan)具(ju)有(you)抵(di)抗(kang)力(li)
，這(zhe)可(ke)能(neng)會(hui)導(dao)致(zhi)後(hou)固(gu)化(hua)處(chu)理(li)中(zhong)的(de)破(po)損(sun)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，增(zeng)加(jia)脈(mai)衝(chong)數(shu)量(liang)可(ke)顯(xian)著(zhe)提(ti)高(gao)這(zhe)種(zhong)多(duo)孔(kong)材(cai)料(liao)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)。這(zhe)一(yi)結(jie)果(guo)在(zai)工(gong)業(ye)規(gui)模(mo)上(shang)引(yin)起(qi)了(le)高(gao)度(du)關(guan)注(zhu)，因(yin)為(wei)光(guang)子(zi)固(gu)化(hua)可(ke)能(neng)與(yu)大(da)表(biao)麵(mian)塗(tu)層(ceng)的(de)固(gu)化(hua)相(xiang)關(guan)。此(ci)外(wai)，我(wo)們(men)還(hai)表(biao)明(ming)，聚(ju)合(he)物(wu)材(cai)料(liao)（例如表麵活性劑）在光子固化下保持不變，但在標準退火處理過程中可能會發生變化，即使它不影響從孔隙中去除該成分。疊氮化物(─N3)或huo氟fu基ji團tuan等deng脆cui弱ruo的de有you機ji官guan能neng團tuan通tong常chang不bu會hui被bei光guang子zi燒shao結jie處chu理li損sun壞huai，除chu非fei使shi用yong大da量liang脈mai衝chong。這zhe種zhong多duo孔kong材cai料liao的de功gong能neng化hua在zai光guang子zi燒shao結jie後hou甚shen至zhi得de到dao改gai善shan，因yin為wei由you於yu結jie構gou收shou縮suo減jian少shao，反fan應ying物wu在zai孔kong隙xi內nei的de擴kuo散san更geng快kuai。我wo們men在zai載zai玻bo片pian和he矽gui片pian等deng基ji材cai上shang展zhan示shi了le這zhe些xie結jie果guo，但dan對dui於yu與yu光guang子zi固gu化hua兼jian容rong的de其qi他ta基ji材cai也ye是shi可ke能neng的de。在zai工gong業ye環huan境jing中zhong光guang子zi固gu化hua的de前qian景jing是shi廣guang闊kuo的de，其qi中zhong包bao括kuo適shi用yong於yu廣guang泛fan應ying用yong的de薄bo膜mo和he塗tu層ceng。

引用：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202315973

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