激光熱效應可用于柔性纖維器件組裝

　　近年來，基于多功能纖維材料科技的快速發展，越來越多種類的纖維具備了傳感、光電轉換、能量收集及儲存的功能。隨著對織物類可穿戴電子產品需求的不斷增加，多功能纖維狀器件與智能纖維織物為其提供了一種新的解決方案。然而，柔性纖維內部各種功能材料的精確高效定位，連接與組裝等難題阻礙了纖維器件的大規模應用。

　　為此，研究所儲能研發中心與新加坡南洋理工大學研究人員合作提出了一種新型的基于激光熱效應的纖維內微粒精確操控技術，突破了纖維材料不利于進行內加工的固體特性，實現了固體內微粒的精準移動及控制，組裝了半導體異質功能結構，為制備復雜而高效的纖維內功能結構與器件提供了新思路。

　　研究人員通過二氧化碳激光器的精準加熱，首先將固態的纖維材料轉換為液態，并在纖維內部產生可精密調控的馬蘭戈尼熱流動。纖維內集成的微粒可以伴隨著纖維材料的熱流動改變位置，并可以通過調制激光控制微粒移動的方向和速度。該項研究突破了固態纖維材料內物質固有位置無法精密調控的難題，使利用纖維內部物質組合構造更加復雜的功能結構器件成為可能。該方法利用流體為載體對微粒進行操控，對微粒的結構、組成材料、尺寸、數目并無選擇性，這一特性極大的擴展了該方法的適用范圍。基于以上原理，該項研究獲得了在纖維中利用半導體材料微粒制造同質結與異質結的方法，證明了該方法的易用性與在光電，光伏，熱電，儲能等多個領域的廣闊應用前景。

圖一：用于纖維內精確定向移動微粒和功能結構裝配的激光微控方法

　　該研究受到了中科院國際合作局國際合作伙伴計劃（182211KYSB20170029）和中科院清潔能源先導科技專項（XDA21070200）的支持，相關成果近日發表于國際頂級綜合類學術期刊Nature Communications（IF=11.878）上。（Nature Communications 10, 5206 (2019)）。

圖二：基于激光微控方法的纖維內硅鍺異質結制造