Lyser vejen til porøs elektronik og sensorer

Mange almindelige husholdningsartikler og enheder har en belægning, der forbedrer ydeevnen. For eksempel, den tynde teflonbelægning på kogegrejet hjælper med at forhindre mad i at klæbe til overfladen. Imidlertid, det er svært at tilberede – ved stuetemperatur – den stærkt klæbende, højtydende keramiske belægninger, der almindeligvis anvendes i mange applikationer, såsom elektronik. Nu, forskere fra Japan har løst dette problem.

I en undersøgelse offentliggjort i ACS anvendte elektroniske materialer , forskere fra Osaka University har vist, hvordan man kan belægge glas og plastik – og formentlig mange andre overflader – med en tynd, porøs keramik. Fremstillingsprocessen er ligetil, materialer er billige, og keramikkens gasfølende ydeevne er betydeligt forbedret sammenlignet med nuværende enheder.

Forskernes keramiske belægning, porøs titaniumdioxid, er et spændende materiale.

"Titandioxid er billigt og rigeligt, og har mange applikationer som f.eks. ved gasføling, " forklarer Tohru Sugahara, senior forfatter. "Porøse film har et højt forhold mellem overfladeareal og volumen, og kan detektere gasanalytter ved lavere koncentrationer end tilsvarende ikke-porøse film."

Forskerne brugte først spincoating til at afsætte en tynd film - cirka 1 mikrometer tyk - af porøs titaniumdioxid på en glas- eller plastoverflade, i kun et trin. De testede derefter to metoder til kraftigt at klæbe deres film på overfladen:højtemperatursintring til glasset, og højintensitetslys til plasten. Begge fremgangsmåder bevarer porerne i nanometer-skala og klæber stærkt den keramiske film.

De tynde keramiske film fremstillet ved sintring ved høj temperatur udførte bemærkelsesværdigt sammenlignet med ikke-porøse titaniumbaserede gassensorer. "For eksempel, gasdetektion er hurtig, " siger Sugahara. "Responstiden – den tid, det tager for sensoren at opnå en optimal respons – er cirka 1 sekund, mens andre sensorer kræver et par minutter."

Forskerne forestiller sig mange anvendelser af deres porøse keramiske belægninger. For eksempel, vira kan fanges i porerne. Når først fanget, vira kan ødelægges ved bestråling af filmene med UV eller synligt lys, uden at beskadige filmene. En anden anvendelse er blegemidler; de porøse film spreder meget UV og synligt lys. Mange nyttige anvendelser er mulige med forskernes økonomiske, ligetil tilgang til stærkt klæbende keramiske belægninger.