目前制造球形微粒一般采用“自下而上”的傳統(tǒng)方法,但這種方法只能用于生產(chǎn)十分微小的粒子。此次開發(fā)的“自上而下”的新途徑,能夠在制造纖維的過程中,通過加熱熔化形成一連串球型粒子,仿若置于纖維內(nèi)部的“珍珠串”一般。它們既可以是由20納米大小的粒子串成的“珍珠串”,也可以是2毫米或這區(qū)間的任意尺寸。此外,由于新方法采用了“批量處理”的方式,每一“珍珠串”上的粒子都能保持相同的大小和特質(zhì)。
這一技術(shù)的基本流程包括創(chuàng)建一個聚合物圓柱體,其中包含內(nèi)部半導體芯體,即最終的纖維結(jié)構(gòu)的放大模型。隨后,科研人員會將這一初步加工的成品加熱,直至其變軟,能被拉成稀薄的纖維,而纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍能保持圓柱體最初的內(nèi)部構(gòu)形。隨后,纖維將被進一步加熱,使其中的半導體芯體熔成液體,并在纖維內(nèi)形成一系列離散的球形液滴。這些液滴會在纖維凝固以后被“凍結(jié)”在原處,直至之后再被熔解。這也將克服納米粒子傳統(tǒng)生產(chǎn)方法中的一大難題:納米粒子會傾向于聚集在一起。
科學家此前并未觸及這一發(fā)現(xiàn),是因為需要時間、溫度和材料的精確結(jié)合,難度頗大,而此次則是機緣巧合。研究人員表示,任何能夠被拉伸成纖維的材料基本上都能構(gòu)建出相應的微小粒子,而對于纖維內(nèi)流體不穩(wěn)定性的管控也對未來電子設(shè)備的制造具有深遠的影響。目前來看,短期之內(nèi)新技術(shù)最有可能應用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域,基于這種制造方法,兩種或者多種在一般情況下不會相容的藥物,也能在單個粒子中進行結(jié)合,只需一次釋放便能傳送至體內(nèi)的預定目的地。此外,這一技術(shù)還有望應用于超材料的構(gòu)建,以獲得其之前難以實現(xiàn)的光學特性。
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