激光驱动定向组装工艺制备高性能柔性透明电磁屏蔽薄膜

    柔性透明导电薄膜作为新一代电子器件的核心组成部分，其电磁屏蔽性能与光学透过率的协同优化一直是行业技术瓶颈。英国格拉斯哥大学研究团队提出一种“激光驱动界面介电泳+非接触激光焊接”两步集成工艺，成功实现银纳米线（AgNWs）在柔性基底上的精准定向排列与高效固联。该工艺通过皮秒激光直写构建微纳电极阵列，借助非均匀交流电场调控银纳米线完成0~150°范围内的可控组装，最终经激光焊接强化节点导电性并去除绝缘层。测试结果表明，所制备的柔性透明导电薄膜在2.2-6GHz频段的电磁屏蔽效能（SE）超过35dB，可有效阻挡99.97%以上的电磁波辐射，同时保持83%以上的光学透过率，在柔性电子、电磁兼容等领域展现出广阔应用前景，为高性能透明柔性电磁兼容器件的研发提供了全新技术路径。

    一、研究背景与技术瓶颈
    随着5G通信、柔性显示、可穿戴设备等新兴技术的快速迭代，电子器件向轻量化、柔性化、高集成化方向发展的趋势日益显著。柔性透明导电薄膜作为这类器件的关键功能层，不仅需要具备优异的导电性与机械柔韧性，还需兼顾高效的电磁屏蔽能力与良好的光学透过性——这两者之间的性能制衡一直是制约行业发展的核心难题。
    传统柔性透明导电薄膜多采用金属网格、碳基材料或氧化物半导体等体系，但普遍存在性能短板：金属网格虽电磁屏蔽效果优异，但光学透过率与柔韧性不足；碳基材料（如石墨烯、碳纳米管）柔韧性良好，但导电性与屏蔽效能难以满足高频场景需求；氧化物半导体（如ITO）光学透过率较高，却存在脆性大、资源稀缺等问题。银纳米线（AgNWs）凭借高导电性、良好柔韧性与优异透光性，成为柔性透明导电薄膜的理想候选材料，但如何实现银纳米线在柔性基底上的定向排列、减少接触电阻、提升结构稳定性，仍是亟待解决的技术挑战。

    二、核心工艺创新与技术原理
    格拉斯哥大学团队提出的两步集成工艺，通过激光技术与介电泳效应的有机结合，构建了一套精准、高效的银纳米线组装与固联体系，其核心工艺步骤与技术原理如下：
    （一）皮秒激光直写电极制备
    工艺第一步采用皮秒激光直写技术在柔性基底表面构建微纳尺度电极阵列。皮秒激光凭借超短脉冲宽度（ps级）与高峰值功率，能够实现材料的精准ablation与微纳结构加工，有效避免传统电极制备过程中出现的边缘毛刺、基底损伤等问题，确保电极图案的高分辨率与良好导电性，为后续非均匀电场的构建奠定基础。
    （二）介电泳驱动银纳米线定向组装
    基于激光直写的电极阵列，通过施加非均匀交流电场产生介电泳力，驱动分散在溶液中的银纳米线向电场强度梯度方向迁移并完成定向排列。研究团队通过调控电场参数（如频率、强度、相位差），实现了银纳米线在0~150°范围内的连续可控组装——这一创新设计突破了传统组装工艺中纳米线排列角度难以精准调控的局限，使得薄膜的导电通路与电磁屏蔽路径可根据实际应用场景进行定制化设计。
    （三）非接触激光焊接与绝缘层去除
    银纳米线定向排列后，采用非接触式激光焊接技术对纳米线交叉节点进行局部加热处理。激光能量精准作用于节点区域，使银纳米线表面原子发生熔融与扩散，形成牢固的冶金结合，显著降低节点接触电阻；同时，激光的热效应可同步去除基底表面及纳米线之间的绝缘残留层，进一步提升薄膜的导电性能与电磁屏蔽效能。整个焊接过程采用非接触方式，有效避免了柔性基底在加工过程中受到机械损伤，保障了薄膜的柔韧性。

    三、性能测试结果与优势分析
    （一）电磁屏蔽性能
    在2.2-6GHz的典型通信频段内，该工艺制备的柔性透明导电薄膜表现出卓越的电磁屏蔽效能，测试值均超过35dB。根据电磁屏蔽效能的定义，35dB意味着薄膜可阻挡99.97%以上的入射电磁波，能够有效抑制外部电磁波干扰器件内部电路工作，同时防止器件自身产生的电磁波向外辐射，满足高端电子设备的电磁兼容要求。
    （二）光学透过性能
    在实现高效电磁屏蔽的同时，薄膜保持了优异的光学透过性，其可见光透过率达到83%以上。这一性能指标与传统电磁屏蔽材料相比具有显著优势——传统金属基屏蔽材料往往因高导电性导致光学透过率不足，而该工艺通过银纳米线的定向排列与精准调控，在保证导电通路连续性的前提下，最大限度减少了对光线的遮挡，实现了电磁屏蔽性能与光学透过性能的协同优化。
    （三）机械柔性与稳定性
    由于采用柔性基底与非接触式加工工艺，薄膜具备良好的机械柔韧性，可承受反复弯曲、折叠等形变而不发生性能衰减。银纳米线的定向排列结构与节点激光焊接工艺，进一步提升了薄膜的结构稳定性与耐用性，为其在可穿戴设备、柔性显示等需要频繁形变的场景中的应用提供了保障。

    四、应用前景与行业影响
    该研究提出的激光驱动定向组装工艺，为高性能柔性透明电磁屏蔽薄膜的制备提供了一套完整、可行的技术方案，其应用前景广泛覆盖多个前沿领域：在柔性电子领域，可作为柔性显示面板、柔性触摸屏的导电屏蔽层；在通信设备领域，可用于5G基站、移动终端的电磁兼容部件；在可穿戴设备领域，能够满足智能手环、柔性传感器等器件的轻量化、柔性化需求；在航空航天领域，可作为航天器内部电子设备的电磁屏蔽材料，兼顾透光性与抗辐射性能。
    从行业发展角度来看，该工艺突破了传统柔性透明导电薄膜的性能制衡瓶颈，实现了电磁屏蔽效能、光学透过率、机械柔韧性的同步提升，为相关领域的技术创新提供了重要支撑。其核心技术思路——激光技术与介电泳效应的结合，也为其他纳米材料的定向组装与功能化应用提供了借鉴，有望推动柔性电子、电磁兼容等行业向更高性能、更广泛应用的方向发展。未来，随着工艺的进一步优化与规模化生产技术的成熟，该类高性能柔性透明电磁屏蔽薄膜有望实现产业化应用，为电子信息产业的高质量发展注入新的动力。

    英国格拉斯哥大学团队研发的“激光驱动界面介电泳+非接触激光焊接”工艺，通过三步核心流程实现了银纳米线在柔性基底上的精准定向组装与高效固联，成功制备出兼具高电磁屏蔽效能、高光学透过率与良好柔韧性的柔性透明导电薄膜。该研究不仅解决了传统工艺中电磁屏蔽性能与光学透过率难以兼顾的技术难题，还为柔性透明电磁兼容器件的研发提供了全新技术路径，具有重要的学术价值与工业应用潜力。随着相关技术的持续迭代与推广，有望推动柔性电子、5G通信、可穿戴设备等领域的技术升级与产品创新。