[发明专利]将光能施加至纳米颗粒以制备特定纳米结构

说明书

相关专利申请的优先权要求和交叉引用

本申请要求2010年7月14日提交的美国正式申请序列号12/836,547的优先权并且与其相关，该正式申请以引用的方式并入本文。

2010年7月14日提交的美国正式申请序列号12/836,547要求2009年7月15日提交的美国临时申请序列号61/225,797的优先权并且与其相关，该临时申请以引用的方式并入本文。

背景

本申请涉及将光能施加至纳米颗粒以制备特定纳米结构。

概述

本发明的制品可通过这样一种方法来制备：该方法包括在预定条件下将光能施加至一个或多个未熔融纳米颗粒材料层以制备具有某些性质和特性的纳米结构。例如，纳米结构可包括具有预定孔密度、预定孔径或二者的各层。用于施加光能的预定条件包括预定电压、预定持续时间、预定功率密度或其组合。

一个或多个未熔融纳米颗粒材料层可包括置于聚酰胺基底上的至少一个Cu纳米颗粒层。至少一个Cu纳米颗粒层的Cu纳米颗粒的至少一部分可光学熔融在一起以在整个基底上形成连续膜。可将至少一个Cu纳米颗粒层施加至基底作为油墨制剂并且经由诸如下降式(drop down)印刷法或丝网印刷法的印刷方法置于基底上。

一个或多个未熔融纳米颗粒材料层还可包括置于一个或多个Cu纳米颗粒层上的至少一个Si纳米颗粒层。至少一个Si纳米颗粒层的Si纳米颗粒的至少一部分可光学熔融在一起，使得至少一个Si纳米颗粒层具有预定孔密度、预定孔径或二者。可将至少一个Si纳米颗粒层施加至一个或多个Cu纳米颗粒层作为油墨制剂且经由印刷方法置于一个或多个Cu纳米颗粒层上。

另外，一个或多个未熔融纳米颗粒材料层可包括至少一个含有置于其中的MnO纳米颗粒添加剂的Cu纳米颗粒层。氧化铜层可由至少一个含有MnO纳米颗粒添加剂的Cu纳米颗粒层形成。

可基于纳米结构的具体应用预先确定纳米结构的性质和特性。例如，纳米结构可用于形成Li离子电池的Si阳极。因此，将光能以制备纳米结构的方式施加至多个未熔融纳米颗粒材料层，所述纳米结构具有优化为起到Li离子电池的Si阳极作用的特性。

在另一个实施方式中，纳米结构可用于形成超级电容器。因此，将光能施加至多个未熔融纳米颗粒材料层以制备纳米结构，该纳米结构具有设计为起到超级电容器作用的特性和性质。

示例性实施例的附图说明

参照附图进行详细说明。在附图中，参考标号最左侧的数字标识其中该参考标号首次出现的附图。整个图中使用相同的数字来指示类似的结构和元件。

图1示出将光能施加至纳米颗粒以制备具有预定和特定特性及性质的纳米结构的方法。

图2示出将光能施加至一个或多个Cu纳米颗粒层和一个或多个Si纳米颗粒层来制备纳米结构，该纳米结构包括位于Cu导电层上的熔融Si纳米颗粒结构且具有预定性质和特性。

图3A为在第一程度上熔融的Cu纳米颗粒的扫描电子显微镜(SEM)图像。

图3B为在第二程度上熔融的Cu纳米颗粒的SEM图像。

图4A-4C为Si纳米颗粒在施加光能之前的各个实例。

图5A为印刷于Cu纳米颗粒层上的Si纳米颗粒的低倍SEM图像。

图5B为印刷于Cu纳米颗粒层上的Si纳米颗粒的高倍SEM图像。

图6A为置于光学熔融的Cu纳米颗粒层和基底上的光学熔融的Si纳米颗粒的低倍SEM图像，所述光学熔融的Cu纳米颗粒层和基底已在第一组预定条件下暴露于预定水平和持续时间的光能下。

图6B为置于光学熔融的Cu纳米颗粒层和基底上的光学熔融的Si纳米颗粒的高倍SEM图像，所述光学熔融的Cu纳米颗粒层和基底已在第一组预定条件下暴露于预定水平和持续时间的光能下。

图7A为置于光学熔融的Cu纳米颗粒层和基底上的光学熔融的Si纳米颗粒的低倍SEM图像，所述光学熔融的Cu纳米颗粒层和基底已在第二组预定条件下暴露于预定水平和持续时间的光能下。

图7B为置于光学熔融的Cu纳米颗粒层和基底上的光学熔融的Si纳米颗粒的高倍SEM图像，所述光学熔融的Cu纳米颗粒层和基底已在第二组预定条件下暴露于预定水平和持续时间的光能下。

图8A为示出未熔融Si纳米颗粒在施加预定水平和持续时间的光能之前的能量色散x射线光谱(EDS)图像的图。

图8B为示出图8A的Si纳米颗粒在暴露于预定水平和持续时间的光能之后的EDS图像的图，其中Si纳米颗粒经光学地熔融。