在纳米制造领域的一项突破性进展有望为开发新一代无线、柔性、高性能透明电子设备提供关键支持。
来自英国格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院的研究团队，近期成功开发出一种创新技术，可将超薄纳米线精准印制在可弯曲、高透明的聚合物基底上。该研究由该校微电子实验室（meLAB）主导，研究员张敬昂（原文中“张军苍”应为笔误，现根据论文信息更正为张敬昂）担任主要研究者。该方法通过结合激光工程与一种利用电场精确排列纳米级材料的工艺，实现了无需依赖传统洁净室设施即可进行大规模生产的制造流程，具备良好的可扩展性。
该工艺制备的柔性材料对日常生活中日益普遍的无线信号所造成的电磁干扰表现出优异的抵抗能力。尽管5G和Wi-Fi等现代通信技术极大便利了社会生活，但它们也可能对医疗设备等关键设施中的敏感电子元件产生干扰。未来，此项技术有望为新一代可穿戴或植入式医疗监测设备铺平道路，这些设备将在保持出色性能的同时，实现对有害信号的完全屏蔽。
该团队的核心工艺已发表在《ACS纳米》（ACS Nano）期刊上。论文中详细阐述：首先，他们利用非均匀电场将银纳米线直接排列在超薄、柔性且透明的聚酰亚胺薄膜表面，纳米线直径仅为头发丝的千分之一。这一步骤采用界面介电泳技术实现，使研究人员能够以极高精度构造任意走向的复杂图案，论文中还展示了该技术在聚合物基底上精确形成“NANO”与“UOG”字样的示例。
材料抗电磁干扰的能力源于通过界面介电泳排列形成的、具有结构性纳米间隙的纳米线网络。这些纳米间隙起到微型电容器的作用，可显著削弱外部信号对内部电子电路的影响，从而构成研究团队所称的“电容耦合纳米线网络”。
制造过程的第二阶段采用皮秒激光脉冲对纳米线进行超快光学处理，使纳米线交叉结点牢固结合，实现电气互联。该处理同时去除了纳米线表面的绝缘涂层，使材料光学透明度提升最高达10%，电阻降低为原来的约1/46。
实验室测试表明，该材料在保持高透明度的同时具备卓越的电磁屏蔽性能。团队制备的原型薄膜在2.2至6吉赫兹频段内实现了超过35分贝的屏蔽效能，可阻挡99.97%以上的入射电磁辐射，同时保持83%的光学透光率。
格拉斯哥大学微电子实验室主任哈迪·海达里教授作为论文通讯作者表示：“这项研究融合了我们在微电子与软材料工程领域的专业知识，成功开辟出一条新的技术路径，突破了纳米技术领域长期存在的若干挑战。采用本技术制备的材料，其电磁干扰屏蔽性能相较于未排列纳米线材料提升超过一千倍，这是首次实现如此显著的性能跃升，将为多种柔性可植入设备的未来发展奠定基础。”
该技术同时解决了规模化生产中的关键难题：与传统受限于小尺寸晶圆、且依赖昂贵耗时洁净室工艺的制造方式不同，此项方法设备要求相对简单，可生产更大面积的器件。研究团队已在论文中展示了尺寸达40厘米×80厘米的样品，并指出该工艺具备进一步扩展的潜力。
论文第一作者、詹姆斯·瓦特工程学院研究助理张敬昂表示：“我们首次成功突破了金属纳米线网络中电导率与光学透明度之间长期存在的制约关系。经过激光后处理，二者实现了同步提升。对于柔性显示屏、可穿戴设备及植入式医疗技术而言，高透明性与强电磁屏蔽能力相结合至关重要——既能保障医疗监测信号的高保真传输，又能有效隔离电磁噪声。这些薄膜总厚度仅5.1微米，兼具超薄特性与高效能，我们期待在未来工作中进一步拓展其应用潜力。”
该研究论文标题为《激光工程界面介电泳对齐纳米线网络用于透明电磁干扰屏蔽薄膜》，发表于《ACS纳米》期刊。研究工作获英国研究与创新机构下属工程与物理科学研究委员会的资助支持。
