一、标题：激光金属转移法制备图案化透明导电玻璃
二、推文作者： 刘晓燕
三、正文：
1. 背景介绍：
图案化金属薄膜在微阵列、微加热平台、功能玻璃等功能器件和能量转换器件领域具有广泛的应用。制备图案化金属薄膜的方法主要有两种：一种是气相沉积技术制备连续金属薄膜，其上再采用光刻技术制备出图案化薄膜；另外一种是3D打印技术。其中第一种方法必须通过光刻技术才能制备出图案化薄膜，降低了图案化薄膜制备的灵活性；而3D打印技术需要将金属加热到熔点才能进行打印，很大程度上限制了图案化薄膜的基底选择。因此，不采用掩模版，在常温条件下、任意基底上制备图案化金属薄膜仍存在许多挑战。
2. 成果简介：
近日，BWIN必赢官网周伟家教授团队，通过激光金属转移技术在不同衬底（玻璃、聚酰亚胺薄膜、氮化铝陶瓷）上制备了不同金属(Cu, Ni, Sn, Al, Fe, Ag)的不同图案（线、五角星、三角形、“UJN”等）。激光金属转移技术不采用掩模版，可以在常温条件下一步完成图案化金属薄膜的制备。采用该方法制备的透明导电玻璃具有高透过率（＞90%）、高加热效率（2V 60S内加热到280 °C）、高热稳定性（12h）以及优良的杀菌性能（≈95%）。相关成果以“Fabrication of Patterned Transparent Conductive Glass via Laser Metal Transfer for Efficient Electrical Heating and Antibacteria”为题，以全文的形式在Nano Reaserch上发表。BWIN必赢官网刘晓燕副教授和硕士研究生张婷为论文的共同第一作者。
3. 图文导读：
要点一：透明导电玻璃构建
将厚度为0.01 mm的铜箔紧密覆盖在玻璃基底上，355nm紫外激光器轰击铜箔产生铜粒子，沉积在玻璃基底上，形成图案化铜薄膜。此过程为冷加工过程，激光金属转移过程温度略高于室温，因此激光金属转移过程可以适用于任意基底。通过SEM和XRD证明，玻璃基底上的铜条纹是由覆盖CuxO的Cu微纳米颗粒组成。用同样的激光金属转移方法在不同基底（玻璃、聚酰亚胺薄膜、氮化铝陶瓷）上制备了不同金属(Cu, Ni, Sn, Al, Fe, Ag)的不同图案（条纹、五角星、三角形、“UJN”等）。
图1 玻璃基底上图案化铜薄膜制备过程及形貌成分表征
要点二：优异的光学透过率
激光金属转移方法制备的透明导电玻璃，其光学透过率随着金属条纹间距的增加而增高。当金属条纹间距大于1000 µm时，透明导电玻璃在849 nm处的透过率可以达到91.28%，接近空白玻璃的透过率。
图2 透明导电玻璃的光学透过率表征
要点三：CuxO提升焦耳加热性能和热稳定性
激光金属转移法制备铜条纹是在空气中进行的，因此铜条纹是由覆盖CuxO的Cu微纳米颗粒组成。CuxO的存在提供了合适的界面电阻进行产热，并且能够防止Cu进一步氧化，从而提高铜条纹的热稳定性。单根铜条纹的加热温度随着施加电压和条纹宽度的增加而增高，宽度为500 µm的单根铜条纹在2.5V下的饱和温度为274℃，并且具有快速响应和高热稳定性的特点。
图3. 单根铜条纹的焦耳热效应表征
要点四：透明微加热平台构建
透明电加热装置在车窗、户外显示屏、保温窗和太阳能光伏电池等方面有广泛的应用前景。本论文采用激光金属转移法在玻璃基底上制备铜条纹阵列，形成透明微加热平台，在除水、除雾方面展现了优异的性能。
图4 透明微加热平台除水、除雾实验表征
要点五：优异的杀菌性能
激光金属转移法制备的铜条纹阵列具有优异的杀菌性能，能够杀死95%的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。
图5 铜条纹阵列杀菌实验表征
4. 文章拓展
采用同样的方法，把玻璃基底替换为金属基底，可以制备金属合金。本团队利用355 nm的紫外激光器处理叠放在一起的金属Ni箔和Cu箔，即可在Cu箔上制备CuNi合金（CuNi NPs/CF），并将其作为高效NIRR电极，将能够提供充足活性氢的Ni位点与NO3−结合能得到优化的Cu位点串联起来，实现了在超高浓度NO3−溶液中高效稳定的NIRR。相关成果以“Laser-controlled tandem catalytic sites of CuNi alloy with ampere-level electrocatalytic nitrate to ammonia activity for Zn-nitrate battery”为题，以全文的形式在Energy & Environmental Science上发表。采用同样的方法制备了铜锡合金，应用于CO2还原。相关成果以“Laser-fabricated Channeled Cu6Sn5/Sn as Electrocatalyst and Gas Diffusion Electrode for Efficient CO2 Electroreduction to Formate”为题，以全文的形式在Applied Catalysis B Environmental上发表。
图6. 激光构建具有串联位点的CuNi合金电极，实现安培级NO3−还原以及构建高性能Zn-NO3−电池
5、课题组简介或作者简介：
第一作者简介：
刘晓燕副教授：7321com必赢副教授，主要从事微纳加工技术研究和器件开发。以第一作者或通讯作者在Small、Chem. Eng. J. 等期刊发表SCI论文9篇，以前三发明人授权发明专利十余件。作为项目负责人或课题负责人主持国家自然科学基金青年基金、山东省自然科学基金青年基金、山东省联合基金、广东省科技计划等国家省部级项目6项。
张婷：7321com必赢和物理科学与技术学院联合培养硕士研究生，主要从事微纳加工技术研究和相关器件开发。
通讯作者简介：
李晓岩副主任：山东大学口腔医学院副主任医师，主要从事牙齿发育相关信号通路及成骨、抗菌材料的性能研究。以第一作者或通讯作者在J Endo、Int Endod J、J. Colloid. Interf. Sci.、ACS Appl. Mater. Interfaces等期刊发表SCI论文10余篇。作为项目负责人或课题负责人主持中国博士后基金、山东省自然科学基金青年基金等省部级项目3项。
周伟家教授：7321com必赢副院长，博士生导师，学术带头人。主要从事能源催化和功能器件相关研究，在氢能源、二氧化碳资源化和催化电池等方面取得一系列研究成果，以第一或通讯作者在Energy Environ. Sci, Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Energy Mat.等期刊发表SCI收录论文100余篇，被他引15000余次，H因子60，中国百篇最具影响力国际学术论文1篇，ESI高被引用论文11篇；中国化学快报、物理化学学报、BMEmat、SusMat期刊的青年编委、交叉学科材料学术编辑和ECS Sensors Plus顾问编；授权发明专利16项。主持国家优秀青年基金（2020），山东省杰出青年基金（2021），山东省泰山学者青年专家计划（2019），山东省重点研发计划（2019）等国家省部级项目12项。获得山东省青年科技奖（2022）、山东省自然科学一等奖（3/5，2019）和中国颗粒学会自然科学二等奖（1/5，2022）。
刘宏教授：7321com必赢院长，国家杰出青年科学基金获得者。中国硅酸盐学会晶体生长分会理事，中国光学学会材料专业委员会会员理事，中国材料研究学会纳米材料与器件分会理事。主要研究方向：生物传感材料与器件、纳米能源材料、组织工程与干细胞分化、光电功能材料等。十年来，主持了包括十五、十一五、十二五863、十三五国家重点研发项目和自然基金重大项目、自然基金重点项目在内的十余项国家级科研项目，取得了重要进展。2004至今，在包括Adv. Mater., Nano Letters, ACS Nano, J. Am. Chem. Soc, Adv. Fun. Mater, Envir. Eng. Sci.等学术期刊上发表SCI文章300余篇，其中，个人文章总被引次数超过18000次，H因子为64，30余篇文章被Web of Science的ESI（Essential Science Indicators）选为 “过去十年高被引用论文”（Highly Cited Papers (last 10 years))，文章入选2013年中国百篇最具影响国际学术论文，2015和2019年度进入英国皇家化学会期刊“Top 1% 高被引中国作者”榜单。2018和2019年度被科睿唯安评选为“全球高被引科学家”。应邀在化学顶尖期刊Chemical Society Review和材料顶尖期刊Advanced Materials和 Advanced Energy Materials上发表综述性学术论文，在国际上产生重要影响。授权专利30余项，研究成果已经在相关产业得到应用。2019年获得山东省自然科学一等奖。
课题组长期招聘催化电池和激光物理等研究方向的青年人才,具有器件与系统设计构建经验的优先，根据科研成果提供师资博后、副教授等职位。
Email: ifc_zhouwj@ujn.edu.cn
网页：https://publons.com/researcher/1640871/weijia-zhou/
