东方时讯网西安交通大学的研究人员揭示了AgNWs互连网络中纳米接头的原子流行为。为了进一步提高接头质量，通过原位实验和分子动力学模拟相结合的方法研究了银纳米线的热焊接过程和原子演化行为。
该团队系统地分析了不同类型的银纳米线接头形成过程中的原子流行为。系统地探讨了加工时间、温度和空间排列对纳米接头的应力分布的影响。此外，还研究了纳米接头的失效机制及其原子界面行为。这些结果可能会推动Ag纳米线互连网络在柔性电子产品和透明导电薄膜中的工业应用。
随着纳米接头尺寸向纳米级转变，其热敏感性显着增加，研究接头的温度依赖性和焊接过程中的热缺陷损伤机制变得越来越重要。对于Ag纳米线，在焊接过程中纳米间隙中存在更明显的毛细管现象，其焊缝形貌除了受温度影响外，还受局部应力的影响。
对于热感应焊接方法，接头的最终质量对纳米线之间的初始间距和对齐方向很敏感。在焊接过程中可以获得三种类型的纳米接头：头对头、头对边(T形)和边对边(X形)接头。对于前两种接头形式，焊缝形貌除了受温度影响外，主要受水平间距的影响。对于X形纳米接头，除了温度之外，由于顶部和底部的空间结构，接头形状还受到局部应力的很大影响。
首席研究员之一崔建雷教授评论说：“AgNW互连网络中的接头特性不仅受温度影响，还受局部应力及其与基板的相互作用的影响，同时毛细管相互作用在纳米尺度上对界面流动的影响不可忽略。此外，在合适的温度范围内，随着处理时间的增加，接头的原子流动越来越充分，接头的质量也越来越好。”
电子显微镜的原位加热系统使我们能够直接观察和分析Ag纳米线焊接过程中原子形貌特征的演变。作者XiaoyingRen解释说，“在我们的工作中，我们直接观察到大量Ag纳米粒子在热激发过程中在AgNWs表面的激发和吸收，纳米粒子形成的机制可能是由于毛细管诱导的表面扩散和渗透。”
这些纳米粒子的激发和重吸收伴随着银原子逐渐填充纳米间隙，随着时间的增加形成完全焊接的纳米接头。
为了进一步研究局部应力对X形纳米结的影响，作者发现AgNWs在具有曲率的部分会产生一定的应力集中，这些部分通常会在随后的过程中在热激发下表现出局部损伤或断裂。
X型接头形成过程中，上层纳米线在局部应力和温度的作用下剧烈流动，其原子沿下层纳米线表面流动，最终形成包封的纳米接头，从而形成上纳米线接头两侧存在大量缺陷，这些X形纳米接头在后期的热激发过程中最先在上纳米线两侧断裂。
为了进一步分析Ag纳米线在热激发下的原子行为演化和热损伤机制，作者黄晨晨表示，“我们利用分子动力学模拟，系统地分析了Ag纳米线在热激发下的瑞利失稳，并且结果表明，由于高温下的瑞利不稳定，银纳米线会形成等间距的纳米颗粒。”
梅雪松教授表示，“如何有效提高AgNWs接头的焊接质量，保证接头的应用稳定性，一直是研究的重点。随着器件的进一步集成化和小型化，纳米材料的热敏性和热损伤机制也越来越受到关注。”——申请过程中的接缝也将在未来受到越来越多的关注。”