專利名稱：：金屬納米材料合成物的電、鍍敷和催化使用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：更具體而言涉及通常包括碳和金屬的納米材料合成物，可以將所述合成物暴露到脈沖輻射以反應(yīng)、激活、結(jié)合或燒結(jié)所述納米材料合成物?？蛇x地應(yīng)、激活、結(jié)合或燒結(jié)發(fā)生。
背景技術(shù)：
：在材料加工領(lǐng)域中，通常加熱材料以引起材料形態(tài)的特定的變化、發(fā)生特定的反應(yīng)或引起相變。例如，在導電構(gòu)圖領(lǐng)域中，在基底上覆蓋含有銀片或粉末的制劑或墨，然后加熱以使顆粒熔化并形成導電線路。在這種情況下，要求制劑是流體并且通常是絕緣的以便印刷圖形，而在加工結(jié)束時其必須是固體并且是高導電的。熱改變4艮的形態(tài)以給出希望的結(jié)果。對于銀墨，墨和基底必須被加熱到達的以固化墨的溫度是銀的燒結(jié)溫度的函數(shù)，對于銀，熔化溫度約為960'C并且燒結(jié)溫度約為800'C。該高溫將基底限制為不受高溫影響的材料。許多低成本或撓性基底例如纖維素(紙)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯以及許多其它塑料不能經(jīng)受住這些溫度。相似地，在基底上的其它元件例如有機半導體在升高的溫度下同樣會分解。克服該限制的一種方法為4吏用耐較高溫度的基底例如聚酰亞胺膜。雖然該方法提供耐中度高溫的撓性基底，但不足夠高以形成高導電膜。此夕卜，該方法昂貴，不適合低成本應(yīng)用。解決該問題的另一方法為在在固化期間收縮的樹脂或聚合物中使用銀片的高填充。該方法迫使銀片在一起，使其形成電接觸。DowCorning的商品名為PI-2000HighlyConductiveSilverInk已經(jīng)證明了該方法。雖然該產(chǎn)品看來似乎在一些應(yīng)用中起作用，但是因為不能被噴墨，所以該方法具有一些局限。解決該溫度限制的另一方法為使用由于其小的尺寸而呈現(xiàn)降低的燒結(jié)溫度的納米金屬。通過將加工溫度降低為約300"-約700'C，該方法已經(jīng)顯示出改善。通常，為了利用降低的燒結(jié)溫度，顆粒必須是分歉的。多數(shù)納米金屬合成方法例如溶膠-凝膠法需要顆粒的化學表面功能化以保持顆粒分散并防止它們自發(fā)地熔化。通常需要在比銀的燒結(jié)溫度高的升高的溫度下?lián)]發(fā)該化學表面功能化。即使表面功能化被設(shè)計為在燒結(jié)溫度以下蒸發(fā)，燒結(jié)溫度仍太高，以致不能使用一些耐較低溫度的基底。當工業(yè)界嘗試降低加工溫度時，其常常以圖形的導電性為代價而實現(xiàn)。雖然可以4吏用較低的加工溫度，但結(jié)果通常為具有不充足的導電性的圖形。雖然已關(guān)于導電墨描述了上述實例，但存在其中存在相同問題的相似的應(yīng)用。例如，在催化應(yīng)用中，通常將催化劑癡^到耐高溫基底。為了以可接受的速率發(fā)生反應(yīng)，催化劑必須處于升高的溫度下。這些耐高溫基底通常是昂貴的并且希望用耐較低溫的基底取代它們。因為納米材料的高反應(yīng)性和較低的反應(yīng)溫度，所以納米材料已開始用于這些應(yīng)用中。然而，它們?nèi)匀槐仨毠ぷ髟诘湫偷卦谳^低成本的基底的工作溫度之上的溫度下。因此，在本領(lǐng)域中存在在較低溫度下加工材料以允許使用更經(jīng)濟的基底的需要。更具體而言，在導電構(gòu)圖市場中存在在耐低溫基底上制造高導電性圖形的需要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明通常涉及新穎的納米材料合成物的使用，所迷納米材料合成物由相對非聚集的金屬顆粒組成。PCT05/027711申請中描述的方法制造這樣的新型材料，所述新材料中的一些合成物由碳和金屬組成而其它的由氧化物和金屬組成。在這些材料自身是獨特和新穎的同時，這些材料可以用于獨特和新穎的應(yīng)用中。此外，一些用途已顯示出與其它納米材料一M作用。通過開發(fā)納米材料中存在的獨特的材料特性，實現(xiàn)新的用途。具體而言，已7見察到納米材料具有允許它們用于電和催化應(yīng)用的屬性和特性的獨特的組合。本發(fā)明可以開發(fā)這些特性并揭示在導電構(gòu)圖領(lǐng)域中的新穎的用途。例如，本發(fā)明可以涉及在室溫或相對低的溫度下4吏用納米金屬產(chǎn)生導電圖形、結(jié)合納米金屬使用光子固化方法以產(chǎn)生高導電圖形，以及結(jié)合靜電復印印刷技術(shù)使用納米金屬。本發(fā)明的一個實施例使用^/金屬合成物以在室溫下產(chǎn)生導電圖形。這通過材料在水中的任一簡單^t體然后在紙基底上印刷^t體來實現(xiàn)。使用其它*體技術(shù)也可實現(xiàn)在室溫下在其它基底上形成導電圖形。本發(fā)明的另一實施例通常涉及用于反應(yīng)、激活或燒結(jié)納米材料及其組合的新穎的方法。例如，本發(fā)明可以涉及納米金屬粉末例如納米金屬的加工。可以使用的材料的實例為金屬例如但不限于銀、銅、金、鉑、鈀、錫、銻、銦以及鉛。在本發(fā)明中納米(nano)是指具有小于約l微米的尺寸的材料的至少一個方面。通常，該尺寸小于約500nm，甚至小于約100nm。申請人已經(jīng)觀察到，一些納米顆粒，包括多數(shù)金屬納米顆粒，通常非常能吸收光子輻射。即，顆粒表現(xiàn)為優(yōu)良的黑體并具有對電磁輻射的高吸收率。此外，與體材料相比，納米顆粒傾向于具有較低的反射率和較差的導熱性。與微米或更大尺寸的顆粒相比，納米顆粒還分別地具有大得多的表面積與質(zhì)量比和低的熱質(zhì)量。這些性質(zhì)表明用脈沖光子源更具體而言廣播(broadcast)光子源對納米顆粒的輻照可以瞬時地將顆粒加熱至非常高的溫度。("光子源"為處于這樣的電磁譜的輻射源，該電磁鐠包括但不限于Y射線、x射線，紫外線、可見光、紅外線、微波、無線電波或其組合。)該效應(yīng)是非常有利的，如下面列出的幾個實例所述。本發(fā)明通過提供用于加工納米材料的新穎的方法和系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中描述的限制.本發(fā)明使用高功率脈沖光子源加工納米顆粒，同時最低限度地影響基底。通過這樣的方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)的限制。在本發(fā)明中，在表面上制造包含納米材料的膜或圖形?？梢允褂眠@樣的技術(shù)例如噴墨、絲網(wǎng)印刷、凹版印刷、靜電復印、壓印(stamp)、苯胺印刷、膠版印刷、涂抹(painting)、噴槍噴涂(airbmshing)等等，制造這樣的膜或圖形。所述膜或圖形一旦在基底上已干燥，使所述圖形經(jīng)受高功率脈沖光子發(fā)射源。納米材料的高吸收率和顆粒的低熱質(zhì)量使它們被快速地加熱，而差的導熱性和短脈沖長度抑制納米顆粒向它們的周圍傳遞熱的能力。結(jié)果是，顆粒溫度快速地提高到使顆粒熔化的溫度?；椎牟畹膫鲗浴⒌臀章室约案叩臒豳|(zhì)量確保來自光子脈沖的大量的能量用于加熱顆粒，而最少的能量被傳遞到基底或周圍元件。通過使用在膜或圖形上聚焦能量的方法和系統(tǒng)，本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的局限。在又一實施例中，結(jié)合光子源將納米金屬用于催化應(yīng)用。具體而言，這可以在比現(xiàn)有技術(shù)低得多的溫度下實現(xiàn)。圖1反映了使用本發(fā)明加工的在PET上的一部分導電膜；圖2示出了具有固化的中心區(qū)域的另一膜；圖3示出了僅僅光子地固化膜的右半邊的實例；圖4示出了通過優(yōu)化顆粒氧化物層和光子條件以便接近體銅的導電性而獲得的本發(fā)明的樣品；圖5示出了本發(fā)明的實施例的方法圖；以及圖6示出了制造系統(tǒng)的示意圖。具體實施方式環(huán)境固化導電墨特別地通過^/金屬納米合成物材料實現(xiàn)的一種新穎的用途為無電淀積/鍍it/印刷。在本發(fā)明的一個實施例中，用將固化并具有金屬導電性而不需要熱固化(即環(huán)境室溫)的銀/碳納米合成物材料制成導電墨。這樣的墨可用于制造金屬圖形。在一個實施例中，使銀/碳合成物與去離子水結(jié)合，然后在回轉(zhuǎn)混合器中使用氧化鋯珠混合。然后在紙基底上印刷M體或墨。當^t體干燥時，材料將從黑色變?yōu)?艮色。此外，電阻率將從無限降至約為體4艮的5倍。一旦干燥，圖形具有良好的粘附性和長期的導電性。假定碳、銀以及紙的獨特的組合能夠使高導電圖形得以制造。相信水進入紙中的毛細作用可以產(chǎn)生迫使顆粒親密接觸的流體靜壓力梯度。此外，使銀顆粒保持分離的碳在水中看來似乎更加可分散并傾向于被水毛細吸出，使得棵銀顆粒與紙纖維接觸。當彼此接觸時，棵銀顆粒將通過熔化減小它們的表面能，由此形成掩^到紙纖維的高導電圖形。下列實例示例了本發(fā)明的實施例。實例1環(huán)境溫度固化銀墨。墨由下列成分組成用于環(huán)境固化的納米Ag顆粒分^t體Ag納米顆粒(25-150nmBET)15-45g去離子水85-65g氧化鋯研磨珠0.1-1.2mm100陽150g用回轉(zhuǎn)混^f^用混合30-120分鐘用#10繞線棒在EpsonPhotoQuality紙上繪下(1.0mil濕的)墨以獲得0.09mil(2.3微米)的干皿厚度。在10-30分鐘內(nèi)獲得如表1A中所示的導電性。表1A:在多孔基底例如紙、光澤紙以及相紙上的Ag^t體的導電性微歐姆'cm歐姆/口歐姆/口/milRho膜/體18.060.080.0111.28然而，對其它無孔的基底例如PET應(yīng)用該方法，卻不能獲得導電性，如表IB中所示例的。表1B:Jt無孔的基底上的導電性微歐姆-cm歐姆/口歐姆/口/milRho膜/體開路(OC)ocococ使用另一方法以解決在無孔的基底上涂覆的該導電性問題。在該實施例15中，^L/碳合成物懸浮在適宜的溶劑例如酒精中。用酸例如HCL處理懸濁液。HCL可以蝕刻在銀的表面上存在的任何氧化物并幫助靜電地穩(wěn)定顆粒。然后將溶液聲波處理并使用各種印刷技術(shù)一例如噴墨、絲網(wǎng)轉(zhuǎn)移、凹版印刷——^f溶液涂抹或印刷到不導電的表面例如紙、塑料或玻璃上。在環(huán)境溫度下，溶液可以在幾分鐘內(nèi)干燥，所淀積的材料可以變?yōu)閷щ姷?。使用該方法已獲得低達36微歐姆.cm的電阻率(約為固體銀電阻率的23倍)。通過將樣品稍稍加熱至約90'C保持30分鐘，可以得到進一步的改善。在約25'C至約150。C的溫度范圍內(nèi)進行測試，在整個溫度范圍內(nèi)都可以看到改善。該方法的優(yōu)點在于，溶劑在環(huán)境溫度下蒸發(fā)，在環(huán)境溫度下留下最終燒結(jié)的棵銀顆粒以形成導電通路。實例2通過施加比目前燒結(jié)片銀所需要的700'C低得多的低溫，可以改善該方法。表2A-2C中示出的實例2示例了在聚月旨薄膜(Mylar)上該實施例的結(jié)果。表2A:在具有少量鹽酸《l異丙醇中的Ag的制劑<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表2B:Horbia910上的典型顆粒尺寸數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表2C:PET上的在具<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>還可以將本發(fā)明的實施例用于鍍敷金屬例如銅或鋼。當鍍lt金屬時，HCL的優(yōu)點為可以在單個步驟中酸浸和鍍lt^底。該方法的另一優(yōu)點為，如果需要，鍍敷的厚度可以非常厚。在單個流程(pass)中可淀積100孩史米厚的層。然而，可以使用多個較薄的淀積獲得較高的導電性。因為銀可以形成多孔、三維燒結(jié)的網(wǎng)絡(luò)，,的材料可以稍稍壓縮或變形以符合表面。這可以形成優(yōu)越的電或熱接觸。當允許包含銀分散體的瓶(vial)干燥時，會留下多孔的銀"海綿體"。在又一實施例中，在該網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置其它材料或顆粒，以給出具有獨特特性的涂層。一個實例可以為用銀溶液*其它顆?；蚶w維例如氧化鋁或氧化鋯。最終的涂層為導電并耐刮擦的。這是滑動電接觸所希望的。應(yīng)該注意，因為與其它金屬納米顆粒導電墨相比，該顆粒相對地缺乏有機配位體，所以該碳/銀合成物很適合環(huán)境熱固化導電墨應(yīng)用。這意味著誘導顆粒一起開始熔化所需要的就是溶劑的蒸發(fā)。利用使有機物附著到其的墨，在接下來發(fā)生的對納米顆粒的燒結(jié)之前通常需要典型地大于300"的熱源以驅(qū)散或揮發(fā)有機物。由于增加了附加的工藝步驟，因此這通常是不希望的。加熱還潛在地損傷基底和電路中的其它元件(例如有機基器件)?？梢允褂猛ㄟ^在表面上相對潔凈的其它方法制造的4壬何包含顆粒的墨來制造無或低熱固化墨。通過上述信息，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認識到本發(fā)明的影響在于本發(fā)明允許使用目前常用的熱固化工藝所不能使用的耐低溫基底。這通過顯著降低生產(chǎn)和產(chǎn)品成本打開了新的市場。通常，耐低溫基底沒有耐高溫基底昂貴。此外，省去了與購買和在升高的溫度下操作熱爐有關(guān)的成本。下列實例示例了本發(fā)明的實施例。實例3將具有2%碳含量的1g的30nm銀注入到包含2g的異丙醇和.25g的37%的鹽酸(剩余的為水)的瓶中，生成環(huán)境固化銀涂料。在浴器中震動并聲波處理混合物30秒。使用1/4"寬的畫筆在一張影印紙或相似的多孔基底上涂抹M體。(當干燥時)涂抹的痕跡約4微米厚，幾英寸長并且約7mm寬。緊接在施加之后的痕跡的電阻大于20兆歐姆(超過了歐姆表的范圍)。經(jīng)過接下來的兩到三分鐘，異丙醇和鹽酸開始蒸發(fā)。在這段時間期間，電阻單調(diào)地下降到幾歐姆每痕跡英寸。在施加之后20分鐘，導電性變?yōu)槠渥顒?wù)(i的50%以內(nèi)；并且經(jīng)過幾個小時的一段時間，電阻繼續(xù)降低到約0.6歐姆每痕跡英寸。這對應(yīng)于約67微歐姆《m的電阻率或電阻性比固體銀痕跡高約45倍。在其它單位(unit)中，該痕跡的電阻為約30毫歐姆/sq/mil。在該整個時間段期間的溫度為約25攝氏度。不需要熱固化。痕跡看起來被接合到紙并且僅僅當紙的彎曲半徑小于1毫米即銳邊時剝離。透明膠帶不能從紙上扯下痕跡。用于涂抹痕跡的液體*體在其合成后提供至少3天的一致的導電性結(jié)果。該實例與絲網(wǎng)或凹版印刷方法相似。實例4多個層，用實例1的技術(shù)和墨分^t體覆蓋銀納米顆粒的薄膜。在幾小時之后，4英寸長的痕跡的電阻為7.6歐姆。在該痕跡的頂上直接涂抹相似的痕跡。在幾個小時之后，4英寸長的痕跡的電阻僅為l.O歐姆。實例5無熱固化噴墨印刷。除了將4g的異丙醇用于降低粘度以再填充EpsonStylusPhoto925printer的墨盒以外，使用與實例1相同的配方。使用該印刷機印刷窄至100微米的銀線路。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到該方法可以應(yīng)用到其它金屬。銅是一個好的實例。在該實施例中，兩種方法形成非聚集的納米粉末；一種^^用碳，而另一種通過在制造工藝期間引入痕量的氧以產(chǎn)生圍繞銅顆粒的氧化物殼。在這兩種情況下，納米顆粒是相對地非聚集的。在該情況下，剛制成的膜是不導電的，但在惰性氣氛中在約150t:下加熱時是導電的。在銅的情況下，材料如此容易氧化，以致如果不使用惰性氣氛，則形成非導電的銅氧化物。靜電復印印刷雖然前面的實施例可以使用接下來被印刷的分散在溶劑中的納米金屬，但是存在其它的使用干燥粉末的印刷方法。例如，激光印刷或靜電復印印刷典型地使用這樣的粉末或調(diào)色劑，該粉末或調(diào)色劑被靜電淀積到基底上然后被加熱從而熔化粉末的顆粒以產(chǎn)生需要的圖像。預設(shè)方法的一個材料屬性在于粉末具有高的電阻率，以便其可帶有靜電。因此，在該方法中不使用金屬粉末。因為粉末具有非常高的和可控的電阻率，所以納米金屬粉末，特別地^/金屬合成物材料4艮適合于該應(yīng)用。這允許在靜電復印方法中靜電地轉(zhuǎn)移納米金屬粉末以直接印刷金屬粉末。在將納米顆粒轉(zhuǎn)移到印刷機之后，可以使用各種方法例如熱、激光、離子束或紫外線、紅外線或(下面描述的)光子固化來燒結(jié)納米顆粒以形成導電通路。因此，通過納米材料得到了產(chǎn)生圖形的一種新方法。下列實例示范了本發(fā)明的不同實施例。實例6去除并用具有30%碳含量的10nm銀替代來自IBMLaserprinterE即LexmarkType4019-E01laserprinter的墨盒的調(diào)色劑，體#4^末具有非常高的電阻。以探針間隔3/8英寸、探針深度1/2英寸的方式將歐姆表的兩個探針浸入到粉末的瓶中，電阻大于20兆歐姆(歐姆表的最大量程)。使印刷機的熱加熱元件不能阻止銀的過早的氧化(burning)。在一張規(guī)則的復印紙上記錄《^末的成功轉(zhuǎn)移。然后需務(wù)使該張紙上的該4M皮燒結(jié)以便導電。這可使用各種技術(shù)來完成，這些技術(shù)包括但不限于機械壓力、微波、電阻焊接、超聲焊接或輻射方法例如在下面的金屬納米顆粒的光子、激活部分中描述的激光燒結(jié)或閃光燈。用使用這些燒結(jié)技術(shù)的該粉末鍍敷對象例如塑料、木頭、紡織品以及其它金屬，雖然，印刷調(diào)色劑成分，但是如果其它材料可以制造為在處于體粉末形式時具有非常高的電阻性并且可以制造成在印刷之后變得導電，那么它們也是適合的。實例可包括被涂覆有在印刷之后可以揮發(fā)或反應(yīng)完(reactoff)的薄介電材料的金屬顆粒粉末以形成導電通路。一個實例為具有氧化物層的銅納米顆粒。注意，這需要在惰性氣氛中進行固化以阻止形成氧化銅。幸運地，下述的技術(shù)能夠在空氣中固化膜。金屬納米顆粒的光子激活本發(fā)明的另一實施例包括一種加工納米材料以產(chǎn)生導電圖形的方法和特的特性。例如，與體材料特性相比，納米顆粒傾向于具有低的反射率、高的吸收率、降低的燒結(jié)溫度、較高的反應(yīng)性和差的導熱性。本發(fā)明使用高功率的脈沖廣播光子源來加工納米顆粒，同時最小P艮度地影響基底，因此克服了現(xiàn)有技術(shù)的限制。在本發(fā)明中，在表面上制造包含納米材料的膜或圖形?？梢允褂眠@樣的技術(shù)例如噴墨、絲網(wǎng)印刷、凹版印刷、靜電復印、壓印、苯胺印刷、膠版印刷、涂抹、噴槍噴涂等等，制造這樣的膜或圖形。一旦膜或圖形在基底上干燥，使圖形經(jīng)受高功率的脈沖光子發(fā)射源。納米顆粒的高吸收率和顆粒的低熱質(zhì)量使它們被快速地加熱，而差的導熱性和短的脈沖長度阻止納米顆粒向它們的周圍傳遞熱的能力。結(jié)果為，顆粒的溫度快速提高到能夠使其熔化的溫度?；椎牟畹膶嵝?、低的吸收率以及高熱質(zhì)量確保大量的來自光子脈沖的能量用于加熱顆粒而最少的能量被傳遞到J^底或周圍元件?？傊?，能量傳遞到顆粒發(fā)生得如此之快，以致顆粒在它們有時間把它們的熱量傳遞到基底之前就熔化了。納米顆粒的該固有鑒別能力允許樂^沖廣播發(fā)射以單次閃光固化大的復雜印刷圖形而不會損傷基底。典型地，該技術(shù)在基底上淀積lJ/cmA2的量級。在所使用的脈沖長度，這通常低于基底的損傷水平。對于使用連續(xù)激光來燒結(jié)金屬納米顆粒膜的系統(tǒng)，需要100焦耳/cnT2的量級。因為這涉及淀積高得多的面能量密度，所以通常需要使激光僅僅鄰近圖形地聚焦在基底的印刷圖形上，否則將損傷基底。此外，激光固化是連續(xù)的工藝，需要昂貴的設(shè)備和精密對準的光學系統(tǒng)。當需要的面能量密度低時可以使用脈沖激光實現(xiàn)上述過程，并且當以重復的方式固化小的面積時這樣的技術(shù)甚至是優(yōu)選的。當將被固化的面積變得較大時，脈沖激光系統(tǒng)是較不理想的。在該情況下，來自氣體放電的脈沖發(fā)射例如氙閃光燈變得更理想。對此的原因主要為經(jīng)濟上的，因為氣體放電燈系統(tǒng)的石更件便宜并具有高的電至光轉(zhuǎn)換效率。通過閃光燈常常被用于光學地泵浦激光系統(tǒng)的事實，可以證明這一點。此外，氣體放電燈系統(tǒng)不需要基于激光的系統(tǒng)所需要的復雜的光學系統(tǒng)和精密對準。另外，脈沖固態(tài)和其它脈沖發(fā)射源日益變得越來越經(jīng)濟?？梢云叫械厥褂枚鄠€發(fā)射源以獲得廣播效果。因為該固化技術(shù)不在基底或周圍的元件上設(shè)置顯著的熱負載，所以多層電路，甚至具有嵌入的器件的多層電路，其在熱脆性基底例如紙或塑料上變得更加實用。光子固化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的一個實施例的方法為將納米顆粒暴露到脈沖發(fā)射源，以使它位于其上的基底。進行幾個測試，以評估固化導電墨的納米顆粒制劑的效果。在測試中，通過使不同的納米材料與各種溶劑、表面活性劑以及^t劑混合，制備制劑，并用制劑制it^或圖形。膜和圖形被施加到基底，經(jīng)受脈沖發(fā)射源，并測量導電性、粘附性、表面形態(tài)和固化深度。使用四點探針和測厚儀確定導電性。在一些情況下，允許在經(jīng)受脈沖發(fā)射源之前干燥所述膜或圖形。當膜或圖形經(jīng)受脈沖發(fā)射源時，加熱并燒結(jié)顆粒。當該情況發(fā)生時，發(fā)現(xiàn)該部分的圖形的吸收率降低并且其反射率和導熱性提高。因此該工藝是自限制的。在一些情況下，這意味著施加單一強脈沖好于施加多個較4氐強度脈沖。在研發(fā)本發(fā)明的過程中，研究了脈沖持續(xù)時間和脈沖能量的影響。傳遞到圖形的總功率為脈沖能量、J詠沖持續(xù)時間以及光足印(footprint)面積的函數(shù)。使用氣閃光燈用0.7微妙-100毫秒的脈沖長度進行測試。在研發(fā)中，使用約30%質(zhì)量的Nanotechnologies，Inc.30nm的銀、60%質(zhì)量的異丙醇以及10%質(zhì)量的鹽酸的混合物作為制劑，以在PET上制造導電膜。當圖形干燥時，其導電性提高到體銀的約1/20。使用"2.5"繞線下4Mf(drawdownbar)將膜施加到3.5mil無光PET基底并允許膜干燥。在一些情況下，進行多個流程。典型地，三個流程產(chǎn)生2-3微米厚的干燥膜。在所有的情況下，膜經(jīng)受脈沖后，其導電性提高。觀察到導電性提高到銀的導電性的約1/10、在一些情況下1/3至1/2。在測試中，通常發(fā)現(xiàn)對于給定的總能量，使用較高功率和較短脈沖長度加工的圖形給出較高的導電性。測試還表明，存在閾值面能量密度，如果超過該閾值面能量密度，膜會從PET表面崩落(blowoff)。用超過閾值的給定的能量進行的測試表明，用長脈沖長度加工的樣品具有對基底的顯著的熱損傷，而經(jīng)受較短脈沖長度的樣品顯示出對基底的最小或甚至不能探察的熱損傷。在這一系列測試中，經(jīng)受較短脈沖長度的樣品顯示出圍繞崩落圖形的邊緣的明顯固化的銀，而較長脈沖長度樣品不存在這一現(xiàn)象。該證據(jù)表明較短脈沖長度可以更好地起作用。該信息具有深遠的意義。對于短脈沖長度，可以完全地固化樣品而不會對基底造成顯著的損傷。這可以去除對基底的熱限制并允許使用寬范圍的新基底例如PET、聚酯、塑料、聚合物、樹脂、織物、非織造織物、紙產(chǎn)品以及有機化合物。雖然該方法對于耐低溫基底起作用，但是也適用于耐高溫基底例如陶瓷、合成物、層壓板(laminate)、玻璃、硅以及目前用于導電構(gòu)圖市場中的大多數(shù)材料。基底的一個應(yīng)該考查的方面為其在閃光發(fā)射的波長中的吸收率。通常，基底不應(yīng)具有在閃光的波長范圍中的高吸收率，因為如果基底吸收閃光的能量，其或許會受到損傷。如果需要，可以使用濾光器以去除不希望的發(fā)射帶。測試基底是否受到發(fā)射的影響的一種方法為使沒有任何圖形的基底經(jīng)受固化條件。然后檢查基底以確定其是否受到不利的影響。實例7圖1示出了使用本發(fā)明加工的在PET上的導電膜的一部分。上部的膜示出了膜被光子固化的幾個位置。下部的膜示出了使用足夠的能量從基底崩落膜的幾個位置，注意，在較長脈沖下存在顯著更多的損傷。實例8圖2示出了具有其中導電性為體^L的1/3至1/2的固化的中心區(qū)域的另一膜，注意來自用于測量其電阻率的四點探針的壓痕(indentation)。還可以對^f吏用25nm-200nm范圍的不同尺寸的顆粒的4艮和異丙醇的制劑使用該方法。在這些情況下，圖形在干燥后具有無限電阻、大于40兆歐、或不可探查的導電性。在所有情況下，一旦對圖形進行光子固化，導電性提高到體銀的幾個數(shù)量級之內(nèi)，通常在兩個數(shù)量級之內(nèi)。在一些情況下，導電性在體銀的一個數(shù)量級之內(nèi)。圖3示出了其中僅僅光子地固化膜的右半邊的實例。實例9在纖維素基底(紙)上覆蓋銀納米顆粒的薄膜(具有上述第1節(jié)(無熱固化導電墨)的實例1的墨處方，但具有10重量％的乙二醇)，并使薄膜千燥。膜的電阻約為612歐姆。當在離膜l/2"處起動來自一次性照相機(由WalgreenCo，Deerfield，IL60015-4681配給的Studio35SingleUseCamera27次曝光)的氮閃光燈泡的光的閃光后，電阻立刻降到440歐姆。!5l^每隔約1分鐘閃光一次的閃光分別產(chǎn)生401、268、224以及221歐姆的電阻。實例10在纖維素基底上覆蓋相似的上述納米^L的膜(具有第1節(jié)環(huán)境固化導電墨)的實例1的墨處方)，并使薄膜干燥約25分鐘。膜#1具有約3.7歐姆的初始電阻.在1/4英寸-1/2英寸處來自(上述的)照相機閃光的一次閃光立刻將電阻降到3.3歐姆。一分鐘后的第二閃光將電阻降到2.5歐姆。一分鐘后的隨后的閃光沒有顯著地降低電阻。在140攝氏度下在爐中放置第二膜持續(xù)15分鐘，它的電阻從5.3降到4.0歐姆。來自照相機的兩個次隨后的閃光將膜的電阻分別降到3.9和3.8歐姆。實際上，對基底的幾次頻閃(strobe)閃光看來似乎是對低溫熱固化的希望的替代。實例11制造銀納米顆粒的膜，并使其在約25攝氏度下干燥10天。在距表面1/2英寸處來自照相機的一次閃光瞬時地將電阻從約67降到約61歐姆。實例12在施加銀膜之后15分鐘并在膜變得干燥之后10分鐘，當在距基底1/8英寸內(nèi)設(shè)置照相機頻閃時，當開始頻閃時可聽到爆裂聲。在該情況下，當啟動照相機時放在紙的背面上的手指可以感覺到爆裂。當在顯微鏡下觀察時，發(fā)現(xiàn)部分膜崩落。根據(jù)推測，這歸因于鄰近加熱的納米顆粒的表面的氣體的快速膨脹。因為在放置4天的膜上也注意到響亮的爆裂聲和與4^目關(guān)的在紙上的壓力脈沖，氣體的源很可能不是未蒸發(fā)的溶劑。這表明如果使用強光子源，則覆蓋的膜應(yīng)該為薄的，或者基底應(yīng)在真空中被光子源所泛射(flood)。實例13使用不同的溶劑制造幾種銀墨并對銀墨進行光子固化加工。此外，測試為提高墨對基底的粘附力而添加粘合劑的效果。第一實例為13A，其中由甲基乙基酮制成銀墨。在PET上將膜厚度繪成0.09mil或2.29孩t米的厚度。使用原型光子固化系統(tǒng)探測不同面能量密度和脈沖寬度的結(jié)果。數(shù)據(jù)表明，存在面能量密度和脈沖長度的最佳的組合以給出最好的導電性。實例13A:由Ae甲基乙基酮M體制成的光子固化的AeS菱<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>實例13D示出了在聚酯薄膜上涂覆的2.3微米的#在10%粘合劑填料的銀。在該實例中引入不同的粘合劑以改善相對于基底的粘附性。然后對樣品進行光子固化工藝。顯著的結(jié)果為，在樣品從膜崩落前，粘合劑允許向樣品施加高功率。較高功率還提高了墨固化的能力。實例13D示出了在聚酯薄膜上涂覆的2.3微米的^t在10%粘合劑填料的銀。在該實例中，引入不同的粘合劑以改善相對于基底的粘附性。然后對樣品進行光子固化工藝。顯著的結(jié)果為，在樣品從膜崩落前，粘合劑允許向樣品施加高功率。較高功率還提高了墨固化的能力。實例13D:在聚酯薄膜上涂覆的2.3微米的*在10%粘合劑填料的銀聚合物系統(tǒng)面能量密度(J/cnT2)脈沖長度(微秒)微歐姆-cm歐姆/d歐姆/口/milRho膜/體丙烯酸壓敏粘合劑H200.5630078.70.3440.01449醋酸乙烯酯乙烯粘合劑H200.65300370.2850.01523丙烯酸清漆涂層(clearcoat)溶劑1.12300840.3630.03352氣基甲酸乙酯清漆涂層溶劑0.78300470.3650.01930雖然使用Nanotechnologies，Inc.的干燥銀粉末進行測試，對于用表面功能化合成的銀例如由溶膠-凝膠法制備的材料，該方法同樣有效。在該情況下，光子方法將顆粒加熱至高溫，這將揮發(fā)表面有機化合物并使顆粒燒結(jié)。此外，可以使用光子方法來提高通過熱方法已經(jīng)部分或完全固化的膜的導電性。光子方法通過使對制劑的加熱與對基底的加熱分隔，克服了現(xiàn)有技術(shù)的限制，并允許通過加熱的顆粒揮發(fā)表面功能化。光子固化方法具有其它獨特的優(yōu)點。典型地不使用易氧化的材料例如銅或鋅來制造導電圖形。如果使用材料例如這些金屬產(chǎn)生墨或制劑然后加26熱墨或制劑以固化圖形，則存在氧時金屬將氧化并形成導電差或不導電的金屬氧化物圖形。在加熱工藝期間，顆粒的氧化發(fā)生在比燒結(jié)低的溫度，因此在燒結(jié)前顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)榱私饘傺趸?。典型地通過在真空或在惰性或還原氣氛例如氫氣中加工來解決該問題。所有這些選擇都是昂貴的并使這些材料對于導電圖形市場沒有吸引力。通過允許加工納米材料而不需要受控的環(huán)境，本發(fā)明克服了使用易氧化和或活性材料的限制。使用處于30nm-100nm范圍的銅納米顆粒進行測試。對具有氧化物鈍化層的銅以及銅/碳合成物材料進行測試。實例14在測試中，納米銅被^L在異丙醇中，涂覆到一張PET上并被干燥。涂層是黑色的并具有幾乎無限的電阻率。使涂層經(jīng)受2.3ms的氙廣播閃光，材料立即變?yōu)殂~的顏色，并且導電性提高到體銅的1/100。經(jīng)受較高功率的閃光的另一樣品顯示出為體銅的1/40的導電性結(jié)果。通過優(yōu)化顆粒氧化物層和光子務(wù)fr以便接近體銅的導電性，應(yīng)該獲得更好的結(jié)果。圖4中示出了一個這樣的樣品，該圖示出了未固化的銅膜和光固化后的膜?？梢酝茰y，因為納米銅的固有特性，以比氧化的時間尺度快得多的時間尺度加熱并燒結(jié)顆粒，從而發(fā)生最小的氧化。這具有顯著和深遠的意義。本發(fā)明允許在現(xiàn)有的和新的應(yīng)用中使用在之前因為氧化問題而打折扣的低廉的材料.可以使用這樣的材料，例如但不限于銅、鐵、鋅、鈦、鋯、鎂、錫、鋁、鎳、鈷、銦、銻、以及鉛。此外，可以在耐低溫基底以及耐高溫基底上4吏用這些材料。通過該方法，使用材料的組合或材料的合金同樣是有用的。材料的組合允許加工昂貴和低廉的材料以及高導電和中度導電的材料以設(shè)計成本和導電性。此外，可以混合兩種或多種化合物，以便當加熱它們時，它們可以反應(yīng)或形成合金。一些合金在形成時會釋放能量，這有助于進一步燒結(jié)材料。例如，使用具有氧化物層和少量納米鋁的銅進行測試。在該情況下，氧化銅和鋁在加熱時將發(fā)生鋁熱反應(yīng)。該反應(yīng)釋放大量的熱，有助于進一步加熱和燒結(jié)銅。附帶的好處在于，反應(yīng)的產(chǎn)物為銅和氧化鋁。因此，在顆粒表面上的氧化銅轉(zhuǎn)變?yōu)殂~，導致了更好的導電性。在又一實施例中，可認識到，如果較大的顆粒具有適宜的形態(tài)例如為高度成團的、具有納米孔或具有使它們高度吸收的極端的表面粗糙度，那么則能使用它們。同樣，可以混合少量的微小顆粒與較大的顆粒以增加有效吸收率。使少量的納米鋁與一些微米尺寸的銅混合、在紙上覆蓋混合物的膜并使其光子地固化以使膜變?yōu)閷щ姷氖痉读嗽摌?gòu)思的實施例。在該情況下，由于銅具有低的表面積與質(zhì)量比率且具有對從氙頻閃發(fā)射的輻射的低的吸收率，僅僅光子地固化微米尺寸的銅是非常困難的。納米鋁的燃燒提供燒結(jié)銅所需要的附加的能量。在由DennisE，WilsonandKurtA.Schroder作為發(fā)明人的名稱為"SystemforPhotonicInitiationofNanoenergeticMaterials，，的在2005年10月25日提交的PCT專利申請No.PCT/US2005/038557中公開了鋁的光子激發(fā)，在此引入該申請作為參考。其它變型包括向混合物添加附加的氧化劑例如氧化銅或氧化鐵、鈍化銅以便為直接在將要燒結(jié)的顆粒上的鋁提供氧化劑，或者向混合物添加碳黑或某種其它的納米尺度的發(fā)射材料以4吏膜吸收光子輻射。實例15使用由具有5-10重量％的40nm銀的10微米銀片(具有非常低的吸收率)構(gòu)成的膜成功地制造導電圖形。具體而言，通過單次2.31118的頻閃閃光，痕跡的電阻從無限變?yōu)?歐姆。在該情況下，相信納米粉末充當燒結(jié)助劑(aid)。雖然大多數(shù)加工的導電膜已經(jīng)相當薄，即小于10mil，但是可以對較厚的膜使用本發(fā)明。在這些情況下，希望較長的波長和可能的較長持續(xù)時間的脈沖。大多數(shù)納米粉末和/或納米顆粒*體通常具有可以為對數(shù)正態(tài)分布、窄分布、寬分布、或模態(tài)(modal)分布的離散的顆粒分布。因為燒結(jié)溫度是顆粒尺寸的函數(shù)，所以對于給定的粉末可以存在引起顆粒燒結(jié)的溫度范圍。當膜經(jīng)受發(fā)射源時，一些顆粒被蒸發(fā)、一些被熔化、一些被燒結(jié)以及一些僅僅被加熱是可能的。認識到這一點，本發(fā)明的另一實施例使用多次發(fā)射以固化樣品。在該實施例中，控制發(fā)射以調(diào)節(jié)燒結(jié)的量。例如，使膜經(jīng)受較低功率的脈沖以燒結(jié)較小的顆粒，然后經(jīng)受較高功率的脈沖或脈沖的序列以燒結(jié)較大的顆粒。如果一開始就使用高強度的脈沖，較小的顆粒可能蒸發(fā)，這會造成差的膜均勻性例如空隙和差的性能。進行測試以確定多個脈沖是否起作用。樣品經(jīng)受增加強度的多個脈沖。在每一個脈沖之后，量測導電性，發(fā)現(xiàn)在頭幾個脈沖之后導電性提高。在約5個脈沖之后，導電性不再提高。在測試的初始，觀察到當在頻閃在納米材料樣品附近閃光時可以聽到可聞的爆裂聲。該現(xiàn)象在疏木>的納米鋁粉末或疏松的納米銀粉末的情況下發(fā)生。頻閃越接a底，爆裂聲就變得越響。此外，可以使用可聞的爆裂聲作為用于固化膜的頻閃強度的反饋機制。這里，新生的膜更易發(fā)出爆裂聲，因為它具有非常高的發(fā)射率和非常低的熱導率。當膜被固化時，顆粒開始燒結(jié)，這使得發(fā)射率變低并且熱導率變高。因此，來自相同強度的頻閃的閃光產(chǎn)生越來越少的爆裂聲?，F(xiàn)在，所產(chǎn)生的膜能夠采用較高強度的脈沖而不會被損害。同樣，需要較高強度的脈沖以進一步固化膜。因為氣體是頻閃的強度可以在初始很高的主要原因，可選的方法為在真空中閃光基底。在該情況下，最終的導電性可以變得更高，因為消除了作為能量傳遞機制的對流。在該情況下，膜可以較長時間地保持很熱，并且燒結(jié)得更充分。可以與熱固化方法并行使用該光子固化技術(shù)，以增加效果并以比沒有光子固化時低的固化溫度獲得相同的效果。光子固化系統(tǒng)下面描述了能夠在包括撓性電路板、平板顯示器、互連、RF-ID標簽以及其它一次性電子設(shè)備的耐低溫基底上大量加工導電圖形的商業(yè)光子固化系統(tǒng)。所描述的商業(yè)系統(tǒng)能夠以每分鐘100英尺的速率移動并且跨越34"的寬度地加工產(chǎn)品。相同的i殳計以這樣的成本依比例調(diào)節(jié)為較高的速度和較寬的格式，該成本的增加速度小于隨每單位時間加工的面積的線性增加的速度。圖5示出了本發(fā)明的實施例的方法圖，以及圖6示出了制造系統(tǒng)的示意圖。光子固化系統(tǒng)在種類繁多的基底上固化金屬納米墨。通過安裝在獨立繼電器架中的高壓電源和觸發(fā)電路驅(qū)動多頻閃頭。可以調(diào)整頻閃頭的高度以控制頻閃足印。通過頻閃電源電子地調(diào)整曝光水平。根據(jù)未固化墨的發(fā)射率、材料特性以及膜厚度，可以調(diào)整頻閃能量和脈沖持續(xù)時間以允許最優(yōu)化固化而不損傷基底。系統(tǒng)包括用于制造將被加工以制造導電圖形的膜和圖形601的照相制版術(shù)(process)以及用于固化膜和圖形以產(chǎn)生導電膜或圖形的系統(tǒng)。用于在基底上產(chǎn)生膜或圖形601的系統(tǒng)可以為能夠向表面施加納米顆粒的現(xiàn)有技術(shù)例如絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、凹版印刷、激光印刷、靜電復印、移印(padprinting)、涂抹、蘸7jC筆(dippen)、注射(syringe)、噴槍噴涂、平版印刷中的一種或組合。然后系統(tǒng)將具有圖形的基底移動到固化膜的光子固化系統(tǒng)602。本發(fā)明的一個實施例能夠用各種基底工作。系統(tǒng)能夠以均勻覆蓋的方式以100ft/min連續(xù)地加工樣品，或者以降低的均勻性的方式以加倍的速率加工。盡管可以相對于樣品移動頻閃頭620，但該系統(tǒng)4吏用移動樣品603經(jīng)過頻閃頭620的方法。本發(fā)明使用具有能夠處理約90cmxl50cm的樣品的傳送帶系統(tǒng)610。其被用于在光子固化設(shè)備之下移動樣品。傳送帶610以5至200ft/min的速度工作并受到傳送器控制器632的控制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，可以使用其它傳送方法例如機器人和氣動裝置來移動樣品。光子固化系統(tǒng)602包含光子發(fā)射源例如在頻閃頭620中的連接到可調(diào)節(jié)電源630的氯閃光燈621?？烧{(diào)節(jié)電源對于1微秒-100毫秒的脈沖持續(xù)時間具有5-600焦耳的能量容量，雖然存在使用2秒至幾分鐘的脈沖以固化樹脂的一些"閃光"技術(shù)，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，在這些應(yīng)用中如果脈沖太短，即使有效果也很小，或者整個產(chǎn)品、基底以;s^被加熱。通過使用比現(xiàn)有系統(tǒng)短幾個量級并且被設(shè)計為與納米材料反應(yīng)的脈沖，本發(fā)明與這些系統(tǒng)相區(qū)別。閃光燈621或閃光燈陣列被配置為產(chǎn)生寬90cm長l-3cm的頻閃圖形。通過在約l-30cm的范圍改變其距離樣品的高度，改變頻閃的強度。通過頻閃控制631控制可調(diào)節(jié)電源630，以便以約40Hz的頻率提供單個脈沖至多個脈沖。將鼓風機622或其它冷卻裝置例如液體連接到頻閃頭以冷卻并延長壽命。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，存在用于產(chǎn)生脈沖發(fā)射的其它選擇。可以使用設(shè)備例如脈沖激光、斬波強光源、光偏轉(zhuǎn)方法例如機械或電偏轉(zhuǎn)、脈沖電弧等以產(chǎn)生發(fā)射。雖然本發(fā)明示出了從頂部經(jīng)受發(fā)射源的樣品603,但可以使膜從底部或者頂部與底部的組合經(jīng)受發(fā)射源。本發(fā)明還示出了在其已干;^使樣品經(jīng)受發(fā)射。當膜是濕的時將它們傳送到發(fā)射源是有利的。此外，可以將系統(tǒng)配置為通過進行(progress)—系列生產(chǎn)參數(shù)并量測每一種配置的導電性而自動地確定最優(yōu)的設(shè)定。然后將產(chǎn)品設(shè)置設(shè)定為給出最優(yōu)的膜特性的M。在工作時，通過膜和圖形印刷機601制造產(chǎn)品603,并將產(chǎn)品603移動到傳送器610。傳送器610在頻閃頭620之下移動產(chǎn)品603，其中產(chǎn)品603被來自閃光燈621的快速脈沖光子地固化。頻閃控制631控制頻閃功率、持續(xù)時間以及重復速率，而傳送器控制630確定產(chǎn)品移動經(jīng)過頻閃頭620的速度。然后從傳送器610移除樣品，用于加工的下一步驟。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，可以結(jié)合其它固化方法使用本發(fā)明。可以與熱固化方法并行地使用該技術(shù)，以便在較低的固化溫度下且以較快的速率獲得相同的結(jié)果。事實上，對已經(jīng)印刷和固化的幾個導電圖形進^f亍了測試。使圖形經(jīng)受氙閃光，導電性提高了兩倍，光子激活的催化申請人已觀察到，包括大多l(xiāng)t金屬納米粉末的納米顆粒粉末通常非常能吸收光子輻射。也就是，粉末是優(yōu)良的黑體。納米顆粒還具有比孩i米或更大尺寸的顆粒大得多的表面積與質(zhì)量比率。最后，與體材料相比，體納米粉末的導熱性非常差。這三個性質(zhì)表明用脈沖光子源對納米顆粒的輻照可以將顆粒瞬時加熱至非常高的溫度。("光子源"為處于這樣的電磁i普的輻射源，該電磁i普包括但不限于y射線、x射線，紫外線、可見光、紅外線、微波、無線電波或其組合。)如在下面列出的幾個新應(yīng)用中所指出的，該效應(yīng)是非常有利的。通常，材料的催化活度隨材料的表面積和溫度的增加而增加。笫一項的自然結(jié)果為，催化材料傾向于具有高的表面積。實現(xiàn)這一點的一種方法為4吏催化材料具有納米尺度的尺寸。作為第二項的結(jié)果，在高溫下進行一些催化過程。一些催化材料為納米尺寸的金屬，所以非常能吸收輻射。通過用光子源泛射催化劑，催化劑將吸收輻射并加熱到比系統(tǒng)余下的部分高的溫度。這樣，可以獲得較高的催化活度而不顯著改變系統(tǒng)的溫度。如果使用脈沖光子源，則尤其如此。實例16"瞬開(instanton)，，或冷啟動催化由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的污染的顯著部分來自于工作的第一或第二分鐘。因此，在工作的第一分鐘期間，因為汽車的催化轉(zhuǎn)換器的溫度低，所以其進行了非常少的催化轉(zhuǎn)化。預熱整個催化轉(zhuǎn)化器需要附加的電池，這在某些程度上達不到首先進行預熱的目的。然而，重復的脈沖強光子源能夠以非常少的輸入能量瞬時預熱催化材料直到整個發(fā)動機變熱，產(chǎn)生顯著低的來自發(fā)動機的熱散發(fā)。實例17低溫環(huán)境中的高催化速率。不能忍受或不希望高溫的環(huán)境例如液體環(huán)境可以具有通過光子源泛射而增加的催化活度?？梢宰龅竭@一點而不顯著改變系統(tǒng)的溫度?？梢栽谒姆悬c以下的溫度實現(xiàn)高產(chǎn)的水的催化裂解。實例18調(diào)制催化。通過控制沖擊(impinging)光子源的強度，可以短時間尺度地控制催化劑的催化活度，而且可以不依賴于系統(tǒng)的溫度做到這一點?？梢酝ㄟ^來自另一子系統(tǒng)的反饋來控制催化活度。這導致"按需(ondemand)"化學反應(yīng)例如燃料電池或工業(yè)化學合成方法所希望的反應(yīng)。實例19凈化被沾污的催化劑。通過將納米材料催化劑暴露到強脈沖光子源，納米顆粒將被瞬時加熱。表面上的任何吸附的材料被驅(qū)走或者反應(yīng)以重新激活催化劑。實例20用于催化合成的納米顆粒氣溶膠(aerosol)的脈沖廣播輻射。通過將氣體中懸浮的納米粉末暴露到輻射，顆粒懸浮在其中的氣體可以與顆粒催化地反應(yīng)。這是用于裂解碳氫化合物氣體的有效方法。雖然使用銀進行了一些測試，但申請人認識到，其它金屬將呈現(xiàn)相同的效果并具有相似的性能。其它材料包括但不限于銅、鋁、鋯、鈮、金、鐵、鎳、鈷、鎂、錫、鋅、鈦、鉿、鉭、鉑、鈀、鉻、釩以及金屬的合金。此外，非金屬化合物例如碳同樣呈現(xiàn)這些屬性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，這里公開的技術(shù)代表發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的在本發(fā)明的實施中4艮好地起作用的技術(shù)，因此可以被認為構(gòu)成用于其實施的示例性方式。然而，根據(jù)本公開，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，只要不背離本發(fā)明的精神和范圍，在所公開的特定的實施例中可以做出許多改變并仍能獲得同樣或相似的結(jié)果。權(quán)利要求1.一種使材料反應(yīng)、激活、結(jié)合或燒結(jié)的方法，包括以下步驟a.選擇包括納米材料的材料，其中所述納米材料具有小于約1微米的至少一個尺寸；b.將所述材料暴露到脈沖發(fā)射，其中所述暴露的步驟使所述材料反應(yīng)、激活、結(jié)合或燒結(jié)。2.根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述脈沖發(fā)射包括脈沖的廣播光子發(fā)射。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中所述納米材料包括納米粉末。4.根據(jù)權(quán)利要求1-2或3的方法，其中所述納米材料包括碳和金屬。5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述金屬選自銀、銅、鐵、鋅、鈦、鋯、鎂、錫、鋁、鎳、鈷、銦、銻、其組合以及其合金。6.根據(jù)權(quán)利要求1-4或5的方法，其中在所述暴露的步驟之前在基底上淀積所述材料。7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述材料為制劑，以及其中所述淀積的步驟包括在所述基底上由所述制劑制造膜或圖形。8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述制劑包括作為納米金屬的至少一種成分。9.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述制劑包括所述納米金屬與至少一種微米金屬的組合。10.根據(jù)權(quán)利要求6-8或9的方法，其中所述制劑包括酸。11.根據(jù)權(quán)利要求6-9或10的方法，其中所a底是撓性的。12.根據(jù)權(quán)利要求5-9或10的方法，其中所iL^底包括選自PET、聚酯、塑料、聚合物、樹脂、織物、非織造織物、紙產(chǎn)品、有機化合物、陶乾、合成物、層壓板、玻璃、硅以及其組合的物質(zhì)。13.根據(jù)權(quán)利要求1-11或12的方法，其中所述脈沖發(fā)射包括選自Y射線、x射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、無線電波以及其組合的發(fā)射。14.根據(jù)權(quán)利要求1-12或13的方法，其中所述脈沖發(fā)射從包括閃光燈的源輻照。15.根據(jù)權(quán)利要求7-13或14的方法，其中所述膜或圖形在經(jīng)受所述脈沖發(fā)射之前具有至少約1千歐姆的電阻。16.根據(jù)權(quán)利要求7-13或14的方法，其中所述膜或圖形在經(jīng)受所述脈沖發(fā)射之前具有至多約1千歐姆的電阻。17.根據(jù)權(quán)利要求1-15或16的方法，其中重復地脈沖所述脈沖發(fā)射的源。18.根據(jù)權(quán)利要求1-16或17的方法，其中所述脈沖發(fā)射的時間長度在約20微秒至約10毫秒之間。19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述脈沖發(fā)射之間的時間間隔在至少兩個不同的時間間隔之間變化。20.根據(jù)權(quán)利要求1-18或19的方法，還包括在所a露的步驟之前的印刷工藝，其中所述印刷工藝。21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述印刷工藝選自絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、凹版印刷、激光印刷、靜電復印印刷、移印、涂抹、蘸水筆、注射、噴槍噴涂、平版印刷以及其組合。22.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中a.所述印刷工藝包括激光印刷、靜電復印印刷或者這兩者，以及b.所述材料;f皮用作所述印刷工藝中的調(diào)色劑。23.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中在所述印刷工藝期間在基底上靜電地淀積所述材料。24.根據(jù)權(quán)利要求1-18或19的方法，其中通過所述脈沖發(fā)射激活所述納米材料。25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中在所述暴露的步驟之后所迷納米材料的導電性提高。26.根據(jù)權(quán)利要求24或25的方法，其中所述納米材料具有氧化物層。27.根據(jù)權(quán)利要求24-25或26的方法，其中在環(huán)境溫度執(zhí)行所述方法。28.根據(jù)權(quán)利要求7-26或27的方法，其中所述制劑為分散體。29.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中將粘合劑用于提高在基底上的所述納米材料粘附性。30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中所述粘合劑允許所述納米材料經(jīng)受來自所述脈沖發(fā)射的增加的能量曝光。31.根據(jù)權(quán)利要求7-29或30的方法，其中所述脈沖發(fā)射加熱所述納米材料但不加熱所述基底。32.根據(jù)權(quán)利要求1-30或31的方法，其中所述脈沖發(fā)射比所述納米材料的氧化快地熔化所述納米材料。33.根據(jù)權(quán)利要求1-31或32的方法，其中所述納米材料具有小于約500nm的至少一個尺寸。34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述納米材料具有小于約100nm的至少一個尺寸。35.根據(jù)權(quán)利要求1-33或34的方法，其中所述納米材料具有小于約1微米的至少兩個尺寸。36.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中所述納米材料具有小于約500urn的至少兩個尺寸。37.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中所述納米材料具有小于約100nm的至少兩個尺寸。38.根據(jù)權(quán)利要求1-36或37的方法，其中所述納米材料包括至少兩種金屬。39.根據(jù)權(quán)利要求26-36或37的方法，其中所述納米材料包括具有所述氧化物層的笫一金屬和與所述氧化物形成鋁熱對的第二金屬。40.根據(jù)權(quán)利要求1-38或39的方法，其中所述納米材料還包括不具有小于約1微米的尺寸的附加材料。41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中所逸暴露的步驟熔化所述納米材料以幫助所述附加材料的熔化。42.根據(jù)權(quán)利要求1-4或5的方法，其中所述納米材料可用于作為催化劑的用途。43.根據(jù)權(quán)利要求1-4或5的方法，其中所述納米材料可用于作為所述暴露的步驟的結(jié)果形成催化劑。44.根據(jù)權(quán)利要求42或43的方法，其中所i^露快速地加熱所述納米材料以縮短使所述催化劑到達所述催化劑的工作溫度的時間。45.根據(jù)權(quán)利要求l-4或5的方法，其中a.重復地脈沖所述脈沖發(fā)射的源，b.所述脈沖發(fā)射之間的時間間隔在至少兩個不同的時間間隔之間變化；以及c.間隔的所述變化可用于卩吏所述催化劑進一步控制所述反應(yīng)。46.根據(jù)權(quán)利要求1-4或5的方法，其中所述納米顆?？捎糜谧鳛樗荼┞兜牟襟E的結(jié)果影響催化劑。47.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中所述影響是為了阻止所述催化劑至少部分地用作催化劑。48.根據(jù)權(quán)利要求l-4或5的方法，其中所述納米材料懸浮在流體中，其中所ii^露步驟在所述流體內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)。49.根據(jù)權(quán)利要求48的方法，其中所述流體是氣體。50.根據(jù)權(quán)利要求48的方法，其中所述流體是液體。51.根據(jù)權(quán)利要求49或50的方法，其中所述反應(yīng)是催化的。52.根據(jù)權(quán)利要求1-50或51的方法，其中所述脈沖發(fā)射從包括氙閃光燈的源輻照。53.根據(jù)權(quán)利要求1-51或52的方法，其中所述脈沖發(fā)射從工作在約40Hz的源輻照。54.根據(jù)權(quán)利要求1-51或52的方法，其中所述脈沖發(fā)射從工作在至多約40Hz的源輻照。55.根據(jù)權(quán)利要求1-53或54的方法，其中所述脈沖發(fā)射從冷卻的源福照。56.根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中所述脈沖發(fā)射從使用風扇冷卻的源輻照。57.根據(jù)權(quán)利要求6-41、52-55或56的方法，其中使用移動裝置移動所戰(zhàn)底。58.根據(jù)權(quán)利要求6-40、51-54或55的方法，其中使用傳送器移動所述基底。59.根據(jù)權(quán)利要求57或58的方法，其中控制基底的所述移動以制造所述膜或圖形。60.根據(jù)權(quán)利要求1-5或17的方法，其中a.重復地脈沖所述脈沖發(fā)射的源，以及b.所述脈沖發(fā)射的強度在至少兩個不同的強度之間變化。61.—種執(zhí)行權(quán)利要求l-S9或60的所述方法的用于使材料反應(yīng)、激活、結(jié)合或燒結(jié)的系統(tǒng)。62.根據(jù)權(quán)利要求61的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括a.用于在基底上由制劑制造膜和圖形的設(shè)備，其中所述制劑包括至少在一個尺寸上為納米的至少一種成分；b.用于使所述膜或圖形經(jīng)受所^射的脈沖光子發(fā)射源，其中相對于經(jīng)受所述發(fā)射源之前的特性改善了所述膜或圖形的特性；以及c.用于從所述制造設(shè)備移動所述膜和圖形并將所述膜和圖形定位在可以經(jīng)受所述脈沖光子發(fā)射源的位置的設(shè)備。63，根據(jù)權(quán)利要求62的系統(tǒng)，其中以受控的方式進行用于移動和定位所述膜和圖形的所述設(shè)備的移動。64.根據(jù)權(quán)利要求63的系統(tǒng)，其中用于移動和定位的所述設(shè)備由傳送帶構(gòu)成'65.—種方法，包括以下步驟a.形成包括水和銀納米顆粒的M體；b.對基底施加所述M體；c.干燥在所述基底上的所述分"ft體，其中所述4艮納米顆粒燒結(jié)以形成導電通路。66.根據(jù)權(quán)利要求65的方法，其中所述干^生在環(huán)境溫度。67.根據(jù)權(quán)利要求65的方法，其中所述干燥發(fā)生在低于約卯1C的溫度。68.根據(jù)權(quán)利要求65-66或67的方法，其中所述施加步驟以膜或圖形的形式施加所述*體。69.根據(jù)權(quán)利要求65-66或67的方法，其中所i^加步驟為選自絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、凹版印刷、激光印刷、靜電復印印刷、移印、涂抹、蘸水筆、注射、噴槍噴涂、平版印刷以及其組合的印刷工藝。70.根據(jù)權(quán)利要求65-68或69的方法，其中在至多約30分鐘內(nèi)發(fā)生所述干燥步驟。71.根據(jù)權(quán)利要求65-69或70的方法，其中所述*體還包括醇。72.根據(jù)權(quán)利要求64-69或70的方法，其中所述*體還包括酸。73.根據(jù)權(quán)利要求72的方法，其中所述酸用于蝕刻所4底上的金屬。74.根據(jù)權(quán)利要求73的方法，其中對金屬的所述蝕刻增加了所述基底上的所述導電通路的粘附性，75.根據(jù)權(quán)利要求64-73或74的方法，其中^體包括附加的顆粒，其中所述附加的顆粒提供耐磨性。76.根據(jù)權(quán)利要求75的方法，其中所述附加的顆粒為氧化鋁，77.根據(jù)權(quán)利要求65-75或76的方法，還包括以下步驟a.在所述干燥步驟之后對所U底施加第二分散體，其中所述第二分散體包括水和銀納米顆粒；以及b.千燥所述第二分散體，其中銀納米顆粒燒結(jié)以形成附加的導電通路。78.根據(jù)權(quán)利要求77的方法，其中所述第二M體是與早先施加的分散體相同的^t體。79.根據(jù)權(quán)利要求77的方法，其中所述第二^lt體是與早先施加的分散體不同的^t體。80.根據(jù)權(quán)利要求78或79的方法，其中所述施加和干燥所述第二分散體提高了所述導電通路的導電性。81.—種方法，包括以下步驟a.選擇包括納米粉末的合成物，其中所述納米粉末包括金屬并具有小于約1微米的至少一個尺寸；b.利用所述合成物作為激光印刷或靜電復印印刷工藝的調(diào)色劑；以及c.進行所述激光印刷或靜電復印印刷工藝，以在基底上淀積所述合成物。82.根據(jù)權(quán)利要求81的方法，其中所述納米粉末包括金屬以及至少電介質(zhì)和碳中的一種。83.根據(jù)權(quán)利要求81的方法，其中所述納米粉末包括用至少電介質(zhì)和碳中的一種涂覆的金屬。84.根據(jù)權(quán)利要求81-82或83的方法，其中在所述印刷工藝期間在所述基底上靜電地淀積所述合成物。85.根據(jù)權(quán)利要求81-83或84的方法，其中所述激光印刷或靜電復印印刷工藝在所述基底上印刷所述合成物的圖形。86.根據(jù)權(quán)利要求81-84或85的方法，其中加工在所述基底上淀積的所述合成物中的所述納米粉末，以《更在被加工到所述基底之后所述合成物87.根據(jù)權(quán)利要求86的方法，其中通過將所述印刷的圖形暴露到脈沖發(fā)射來加工所^底，其中所逸暴露的步驟使所述合成物反應(yīng)、激活、結(jié)合或燒結(jié)。88.根據(jù)權(quán)利要求81-86或87的方法，其中所述金屬包括銀。89.根據(jù)權(quán)利要求81-86或87的方法，其中所述金屬選自銀、銅、鐵、鋅、鈦、鋯、鎂、錫、鋁、鎳、鈷、銦、銻、其組合以及其合金。90.根據(jù)權(quán)利要求81-幼或89的方法，其中所述基底是撓性的。91.根據(jù)權(quán)利要求81-89或90的方法，其中所述基底包括選自PET、聚酯、塑料、聚合物、樹脂、織物、非織造織物、紙產(chǎn)品、有機化合物、陶瓷、合成物、層壓板、玻璃、硅以及其組合的物質(zhì)。全文摘要本發(fā)明通常涉及新穎納米材料合成物的使用和使用它們的系統(tǒng)，更具體而言涉及通常包括碳和金屬的納米材料合成物，所述合成物可以被暴露到脈沖發(fā)射以使所述納米材料合成物反應(yīng)、激活、結(jié)合或燒結(jié)?？梢钥蛇x地在環(huán)境溫度或基于其它方法利用所述納米材料合成物以引起這樣的反應(yīng)、激活、結(jié)合或燒結(jié)發(fā)生。文檔編號C25C1/20GK101443483SQ200580046920公開日2009年5月27日申請日期2005年11月23日優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日發(fā)明者D·E·威爾遜,D·L·威勞爾,D·W·哈米爾,K·A·施羅德,K·C·沃爾特,K·M·馬丁,S·麥庫爾,W·富爾蘭申請人:諾瓦森特里克斯公司