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，济南大学周伟家教授团队，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。济南大学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：济南大学前沿交叉科学研究院副教授，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：济南大学前沿交叉科学研究院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：济南大学前沿交叉科学研究院副院长，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：济南大学前沿交叉科学研究院院长，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/
