研究人员通过将光应用于固体材料中的纳米棒来“纳米焊”

来自北卡罗莱纳州立大学的研究人员已经开发出一种方法，通过在材料中嵌入对齐的纳米粒子来熔化或“焊接”聚合物的特定部分。他们的技术，沿着材料中选择的方向熔化纤维，可能会导致更强，更有弹性的纳米纤维和材料。

物理学家杰森·博钦斯基和劳拉·克拉克，以及材料科学家乔·特蕾西，在固体材料中放置了精确排列的金纳米棒。金纳米棒吸收不同波长的光，这取决于纳米棒的大小和方向，然后它们将吸收的光直接转化为热。在这种情况下，纳米棒被设计成在水平对齐时响应波长为520纳米(nm)，在垂直对齐时响应波长为800纳米。人类可以在520纳米(看起来是绿色的)处看到光，而808纳米是近红外光谱，我们的眼睛看不见。

当不同波长的光被应用到材料上时，它们沿着选择的方向熔化纤维，而周围的纤维基本完好无损。

“能够以这种方式在空间上加热材料，使我们能够操纵这些材料的非常特定的部分，因为纳米棒使热量局域化——也就是说，它们产生的热量只影响纳米棒及其周围环境，”特雷西说。

根据Bochinski的说法，这项工作对优化已经制造的材料也有意义:“我们可以在纳米尺度上利用热来改变物体后期制作的机械特性，而不影响它们的物理特性，这意味着更高的效率和更少的浪费。”

研究人员的发现发表在粒子和粒子系统表征．这项研究得到了美国国家科学基金会和Sigma Xi的资助。研究生Wei-Chen Wu和Somsubhra Maity以及前本科生kristian Kozek也对这项工作做出了贡献。

皮克-

编辑:以下是论文摘要。

金纳米棒光热效应下聚合物纳米复合材料的各向异性热加工

作者:Jason Bochinski, Laura Clarke, Joe Tracy, Somsubrha Maity, kristian Kozek和Wei-Chen Wu，北卡罗莱纳州立大学

出版:粒子和粒子系统表征

文摘:
通过将金属纳米颗粒包埋在聚合物材料中，可以通过用纳米颗粒表面等离子体共振的光谐振照射来完成选择性热聚合物处理，由于纳米颗粒的光热效应，其有效地将光转化为热量。从嵌入的金纳米棒的光热加热的波长和偏振敏感性用于选择性地处理聚合物纳米纤维的集合，完全熔化沿着所选择的方向的那些纤维，同时留下剩余的材料在很大程度上未加热并且不受影响。使用荧光的温度和粘度感测来确认在所选纤维中的加热和熔化的存在及其在反对对准纤维中的不存在。在处理样品的子集时这种可调谐特异性，而剩余部分不能通过传统的加热技术可以容易地实现。