微纳最难的3d立体金属拼图3D打印技术应用：AFM探针？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-11-23 23:07 标签： 最难的3d立体金属拼图

 AFM前瞻性综述：基于3D纳米片和3D打印技术构建柔性全固态超级电容器！

 由于分层三维（3-D）纳米片独特的几何特征和电子结构，它们显示出优异的电子迁移率、超高比表面积和可靠的结构稳定性。因此，三维纳米片在电化学储能领域具有广阔的应用前景。超级电容器具有充放电速度快、循环寿命长、安全稳定等优点，近年来受到广泛关注。柔性化、小型化、智能化是超级电容储能装置的发展方向。新兴的三维打印技术，尤其是墨水直接写入（IDW）模式，极大地提高了器件微结构的设计能力和控制精度。基于我们或其他团队早期对三维石墨烯纳米片和三维MXene纳米片的研究进展，本综述论文提出利用先进的三维打印技术，利用具有高比电容的三维纳米片活性材料，实现柔性全固态超级电容器的设计。系统分析了用三维打印技术设计叉指电极、多层骨架电极和纤维电极的方法，以及柔性超级电容器的性能评价。本综述旨在为未来柔性全固态超级电容器的实际应用提供新的概念和理论指导，为三维打印构建材料的设计、制备和性能优化提供新的思路和理论指导。

 目前，人们对三维纳米片电极材料的设计和超级电容器的应用进行了无休止的评论。最近，还发表了几篇关于3-D打印技术在柔性超级电容器中应用的综述性著作。这些综述分别对三维电极和柔性器件的设计具有积极的指导意义。然而，关于柔性全固态超级电容器中的三维纳米片材料和三维打印技术的联合总结和展望尚不多见。在这篇综述文章中，我们讨论了通过三维打印技术（或一些非打印技术）从三维纳米片（用作微电极的活性砖）构建柔性全固态超级电容器的方法（本综述的概要见图1）。本文的主要内容包括：（1）介绍了三维纳米片材料的基本分类和制备方法，总结了高性能电极材料的一般设计原则；（2） 基于有针对性的设计案例，总结了三维石墨烯、三维MXene等三维纳米片的最新制备和应用进展；（3） 系统总结了基于三维打印技术（或其他技术）的三维纳米片的各种电极（微交叉电极、多层骨架电极、纤维状电极）的设计策略和全固态超级电容器的应用；（4） 最后，我们还讨论了基于三维纳米片的柔性全固态超级电容器的挑战和机遇，为三维纳米片电极材料和高电容柔性超级电容器的未来探索提供了一些启示。

Fig. 1 本综述的概要说明（插图经参考文献许可复制）

唯一一款具有无限扩展能力的原子力显微镜
Prima是一款具备原子级分辨的高端科研型原子力显微镜。NTEGRA代表N个integration，即NTEGRA作为开放的原子力显微镜平台，在具备了形貌、电学、磁学、力学、刻蚀、操纵等SPM技术的同时，还能根据用户的潜在需求配备相应的部件或提供最佳的自由搭建空间。例如：近场光学、拉曼/荧光光谱联用、外加磁场、声学原子力等功能。得益于开放式平台的设计，这些功能只需要升级相应部件，无需更换基座、控制箱、软件等。大大提升了仪器的潜力，丰富了用户的科研手段！

NTEGRA PRIMA是扫描探针显微镜领域中最具代表性的一种多功能仪器。该仪器能够执行40多种测量方法，从而能够以高精度和高分辨率在空气、液体和受控环境中分析表面的物理和化学特性。 新一代电子产品提供高频(高达5兆赫)模式的操作.这一特点使得仪器可以实现高频AFM模式和使用高频悬臂。*NTEGRA Prima可以实现多种扫描模式：样品扫描式，探针扫描式和双扫描模式。因此，该系统不仅可以实现超高分辨率(原子分子水平)的小样品的研究可可以实现大样品的研究，扫描范围可达100×100x10m。独特的DualScan TM模式可以在更大范围的区域对样品进行分析(X、Y和Z分别为200×200 m和22 m)，例如，对于活细胞和MEMS组件来说，大的扫描范围尤其有用。内置三轴闭环控制传感器跟踪扫描仪的真实位移，补偿压电陶瓷不可避免的非线性、蠕变和迟滞等缺陷。NT-MDT的传感器具有最低的噪声水平，在极小的扫描区域(10×10 nm)上也可实现闭环控制。这对于实现纳米操作和纳米刻蚀尤其有价值。NTEGRA Prima有一个内置的光学系统，分辨率为1um，允许实时成像扫描过程。由于这种开放式结构，NTEGRA Prima的功能可以从本质上加以扩展：具有外部磁场的专用磁测量、高温实验、近场光学显微镜、拉曼光谱等。*例如原子力声学显微镜(AFAM)的独特方法允许通过对每个扫描点的杨氏模量进行定量测量来分析样品的软、硬程度。与相位成像模式相比，AFAM可以为软目标获得更好的对比度，使得在硬样本上获得对比度成为可能，而当采用其他方法时，这是一项非常困难的任务。

  • 蛋白质，DNA，病毒，细菌，组织
  • 表面形貌，局部压电性能，局部粘着性能，局部摩擦学性能
  • 磁畴结构可视化，外加磁场磁化反转过程的观察，不同温度下磁化反转过程的观察
  • 晶片和其他结构形态、局部表面电位和电容测量、电畴结构成像、异质结界的确定和不同掺杂水平的半导体区域的确定、失效分析(导体线失效和介质层泄漏的局部化)
  • 球晶和树枝晶，聚合物单晶，聚合物纳米粒子，LB膜，有机薄膜
  • CD、DVD光盘、带热机械、电子和其他类型记录的太比特存储器的存储器
  • 纳米材料，纳米复合材料，纳米多孔材料
  • 富勒烯，纳米管，纳米丝，纳米胶囊
  • 量子点，纳米线，量子结构
  • AFM光刻：力(交流和直流)，电流(局部阳极氧化)，STM光刻

AFM(接触+半接触+非接触)/侧向力显微镜/相位成像/力调制/粘附力成像/纳米刻蚀：AFM(力)

STM/磁力显微镜/静电力显微镜/扫描电容显微镜/开尔文探针显微镜/扩展电阻成像/光刻：AFM(电流)、STM/AFAM(可选)

*扫描头可配置为一个独立的装置，供无限大小的样本使用。

*内置电容传感器具有极低的噪声，任何小于50×50 nm的区域都可以用闭环控制扫描。

*高分辨率观察系统(HRV头)是可选的，并提供额外的功能，使它有可能产生和检测尖端定位孔径较少近场效应。

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