Filmmagi med polymerer:Forskere gør gennembrud i fremstillingen af ​​copolymer blok tynd film

(Phys.org) — Tænk på vinduer belagt med gennemsigtig film, der absorberer skadelige ultraviolette solstråler og bruger dem til at generere elektricitet. Overvej en vandfiltreringsmembran, der blokerer vira og andre mikroorganismer fra vand, eller et elbilbatteri, der har en belægning for at give det ekstra lang levetid mellem opladningerne.

Den selvsamlede copolymerblokfilm, der gør det hele muligt, bliver nu fremstillet med indviklet organiserede nanostrukturer, giver dem flere funktioner og fleksibilitet på et makroskalaniveau, som aldrig før er set. Gupreet Singh, en ph.d. kandidat ved University of Akron College of Polymer Science and Polymer Engineering, ledte et team af forskere til at udtænke en metode, der gør filmene i stand til at samle sig selv og lader dem tjene som skabeloner eller direkte som slutprodukter. Filmene kan indlejres med nanopartikler, der muliggør alt fra datalagring til vandrensning.

Overlejret med nanomønstre, der gør det muligt at implantere dem med en række forskellige funktioner - elektroniske, termisk eller kemisk - filmene kan fremstilles på industrielt niveau, hvilket ikke er en lille bedrift i videnskabens verden, siger forskerteammedlem Alamgir Karim, associeret forskningsdekan for UA College of Polymer Science and Polymer Engineering og Goodyear Chair Professor of Polymer Engineering. Andre forskningssamarbejdspartnere inkluderer Kevin Yager fra Brookhaven National Laboratory i Upton, N.Y., Brian Berry fra University of Arkansas og Ho-Cheol Kim fra IBM Research Division i Almaden Research Center i San Jose, Californien

"Vi har flyttet filmfremstilling fra mikron til meterskala, åbning af veje fra laboratoriet til fremstilling, " siger Karim. "Grundlæggende, det giver os mulighed for at praktisere nanovidenskab i stor skala. Vi kan nu producere disse film hurtigt og billigt, dog med præcision og uden at gå på kompromis med kvaliteten."

Skabt med hurtighed og ensartethed, kompatibel med fleksible overflader, og udsat for ekstreme temperaturer, de tynde copolymerfilm - udviklet på National Polymer Innovation Center i UA - er noteret i to nylige ACS Nano tidsskriftsartikler "Dynamic Thermal Field-Induced Gradient Soft-Shear for Highly Oriented Block Copolymer Thin Films" og "Large-Scale Roll-to-Roll Fabrication of Vertically Oriented Block Copolymer Thin Films".

Finansieret af National Science Foundation, forskningen repræsenterer en markedsklar genoplivning af en teknologi udviklet af Bell Laboratories i 1950'erne til metal- og halvlederrensning og tilpasset i 1980'erne til polymerkrystallisation. Siden da, teknologien forblev slumrende, indtil nu.

"Vi genoplivede teknologien og gjorde den skalerbar, åbne muligheder for fuldskala produktion, Karim siger, bemærker, at IBM har udtrykt interesse for at fortsætte forskningen og udviklingen af ​​teknologien og udforsker applikationer lige fra membraner til batterier til opbevaring af magnetbånd med høj densitet.

"Processen burde være af interesse for en bred vifte af industrier – fra højteknologi til lavteknologisk – verden over, " Karim tilføjer. "Fremstilling af disse nanostrukturer kan udføres på industrielle platforme såsom UA's roll-to-roll-fremstilling (udviklet af samarbejdspartner Distinguished Professor of Polymer Engineering Miko Cakmak) ved relativt høje hastigheder, som ikke tidligere var muligt."