增材制造的方法，如納米打印可以大大簡化高比表面積的納米多孔薄膜的制備工藝。這種薄膜材料的應(yīng)用很多，包括電催化、化學(xué)、光學(xué)或生物傳感以及電池和微電子產(chǎn)品制造等。

因此，VSParticle 提出了一種基于氣溶膠的直寫方法。VSP-P1 納米印刷沉積系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)具有特殊性能的無機(jī)納米結(jié)構(gòu)材料的打印直寫。

印刷涂層的顆粒由 VSP-G1 納米粒子發(fā)生器產(chǎn)生，經(jīng)火花燒蝕產(chǎn)生的氣溶膠顆粒其典型粒徑在 20nm 以下，且不含表面活性劑或任何其他有機(jī)添加物質(zhì)。納米粒子生產(chǎn)和印刷沉積的整個(gè)過程是自動(dòng)化的，不需要進(jìn)行后續(xù)有機(jī)成分的熱處理去除。（關(guān)于火花燒蝕技術(shù)詳見：火花簡史（一）：閃電也能用來制造納米材料？）

VSP-P1 納米印刷沉積系統(tǒng)

01  工作原理

VSP-G1 納米粒子發(fā)生器 (VSP-G1) 作為納米粒子的生產(chǎn)源，集成在 VSP-P1 系統(tǒng)中。而用于納米顆粒生產(chǎn)的技術(shù)稱為火花燒蝕（Spark Ablation），在室溫溫度和大氣壓條件下便可實(shí)現(xiàn)多種納米粒子的制備。

在氣流中產(chǎn)生納米氣溶膠后，這些顆粒經(jīng)低真空環(huán)境下的噴嘴加速并通過撞擊沉積的方式沉積在多種類型的基材上。沉積的驅(qū)動(dòng)力是沉積室和 VSP-G1 系統(tǒng)（噴嘴上游）之間的壓力差。通過 XYZ 載物臺(tái)控制、顯微鏡攝像頭模塊和直觀的用戶界面可以打印沉積特定的路徑，從而可以控制實(shí)驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)行由納米粒子組成的圖案繪制。

02  應(yīng)用分享

使用 VSP-P1 納米印刷沉積系統(tǒng)，可以自動(dòng)的打印不同成分和/或?qū)雍竦募{米多孔材料。在電催化、氣體傳感器和 SERS 領(lǐng)域具有高通量篩選價(jià)值。采用高通量的篩選方法可以將新材料開發(fā)所需的時(shí)間從幾個(gè)月縮短到幾天，大大加速了材料開發(fā)過程。

1.電催化

當(dāng)前，許多性能優(yōu)秀的電催化劑均采用昂貴的貴金屬基材料。而為了使電化學(xué)過程具有可擴(kuò)展性和商業(yè)可行性，此類電催化劑的貴金屬含量必須顯著降低，或用更便宜的金屬作為替代。

我們與 Avantium 教授合作，進(jìn)行了不同比例電催化劑的高通量篩選實(shí)驗(yàn)。選取不同的 Fe/Ni 比例和不同層厚度，直接在高通量催化測(cè)試系統(tǒng)上打印 8x8 點(diǎn)陣列（使用 VSP-P1）。然后同時(shí)測(cè)試這 64 種催化劑的 OER 性能，有效的減少了催化劑篩選時(shí)間。

等值線圖顯示電池電位隨鎳/鐵發(fā)生器功率比和沉積時(shí)間的變化

2  電解水制氫

催化劑涂層膜(CCMs) 是 PEM 電解水的核心組件，傳統(tǒng)方法不僅需要利用化學(xué)手段合成納米催化劑，還需要與添加劑混合制成漿料后進(jìn)行如絲網(wǎng)印刷等方式沉積在膜表面。

使用 VSP-P1 納米催化劑印刷沉積系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)如 Ir, Pt 等納米催化劑的直接生成以及直寫沉積。同時(shí)，由于制取的顆粒尺寸更小，表面更干凈，可有效降低催化劑使用量，節(jié)約成本。

VSP 產(chǎn)生的粒徑更小

3  傳感器

當(dāng)前的金屬氧化物(Mox)氣體傳感器能夠檢測(cè)多種氣體，但對(duì)單個(gè)分子的選擇性很差。為了提高選擇性，對(duì)不同材料組合進(jìn)行篩選是必要的。使用 VSP-P1，可以局部打印特定成分的混合金屬氧化物涂層，整個(gè)過程是自動(dòng)且可重復(fù)的，可以快速篩選不同的組合。

兩個(gè)氧化鋅基化學(xué)電阻器（CR1和 CR2）在暴露于三個(gè)連續(xù)甲苯脈沖后的實(shí)時(shí)電阻

CR 響應(yīng)與甲苯濃度的關(guān)系

兩個(gè) CR 的響應(yīng)表明氣體傳感性能具有良好的重現(xiàn)性

4  SERS 優(yōu)化

表面增強(qiáng)拉曼光譜 (SERS) 是一種高度靈敏的檢測(cè)技術(shù)，可以極大地促進(jìn)化學(xué)和生物傳感技術(shù)在多領(lǐng)域的應(yīng)用。利用 VSP-P1 納米印刷沉積系統(tǒng)進(jìn)行無配體印刷納米粒子印刷，制備納米多孔結(jié)構(gòu)傳感器已被證明對(duì)于開發(fā)用于不同物質(zhì)分析的 SERS 基板非常有效。此外，由于樣品制備簡單且自動(dòng)化程度高，基板的優(yōu)化可在數(shù)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)。由于該技術(shù)的可重現(xiàn)性較好，使用不同的基板時(shí)，也不需要改變納米粒子的合成和沉積過程即可實(shí)現(xiàn)批量合成工藝。

利用氣溶膠技術(shù)在基底表面進(jìn)行納米材料噴涂，繪制相應(yīng)的電極（包括常見的Au， Ag，Cu等等離子激元材料。這些材料會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的等離子激元效應(yīng)，使拉曼信號(hào)大大增強(qiáng)，便于進(jìn)行微量的物質(zhì)探測(cè)。

如果您對(duì) VSParticle 納米氣溶膠沉積系統(tǒng)感興趣，歡迎隨時(shí)聯(lián)系我們了解產(chǎn)品詳情和 DEMO 實(shí)驗(yàn)。

關(guān)于 VSParticle

VSParticle 是一家位于荷蘭的納米顆粒技術(shù)公司，專注于開發(fā)和提供先進(jìn)的納米顆粒制備設(shè)備和解決方案。核心技術(shù)是一種特別的氣相沉積 (Gas-phase Deposition) 技術(shù)，可以高效地制備納米尺寸的材料顆粒，如金屬、合金、氧化物和硫化物等。

作為一家具有創(chuàng)新精神和技術(shù)先進(jìn)的公司，VSParticle致力于推動(dòng)納米顆粒技術(shù)的進(jìn)步，為全球研究人員和工程師提供先進(jìn)的工具和解決方案，助力納米材料的開發(fā)和商業(yè)化應(yīng)用。