Forskere bruger almindelig sprøjtepistol til at skabe selvsamlende nanopartikelfilm

(Phys.org) — Løftet om nanopartikler stammer fra deres potentiale til at ændre de fysiske og mekaniske egenskaber af polymerer til forskellige anvendelser, såsom fotovoltaiske celler, sensorer, og separationsmembraner. Metoder, der i øjeblikket bruges til at skabe den ønskede nanostruktur, imidlertid, stole på komplekse og energikrævende teknikker, såsom lag-for-lag eller mønstretilgange, som er begrænset i omfang og ofte har dårlig stabilitet.

Udgiver i Naturkommunikation , Dr. Minhao Wong, en tidligere forskerassistent i Polymer Technology Center hos Dr. H-J Sue, Institut for Materialevidenskab og Teknik, og Dr. Ryohei Ishige fra I ² CNER (International Institute for Carbon-neutral Energy Research), Kyushu University i Japan, har udviklet en enkel tilgang til at påføre en overfladebelægning af tynd, flade nanoplader ved hjælp af en almindelig sprøjtepistol, som kan købes fra hylden fra en kunstbutik, at skabe en overfladebelægning, hvor nanoblodplader spontant selv samles til "nano-vægge." Nano-væggene fungerer som stive barrierer, der forhindrer iltgas i at nå overfladen, og er effektive ved lave og høje luftfugtighedsniveauer.

Ved hjælp af denne skalerbare og enkle behandlingsmetode, forskere har opnået ekstremt fine og højtordnede nano-skala funktioner, der konventionelt opnås med komplekse og energikrævende fremstillingsteknikker. Denne nye teknologi forventes at være umiddelbart anvendelig i enhver applikation, hvor blokering af iltmolekyler er vigtig, såsom anti-korrosionsmaling til metaloverflader. Teknikken er enkel og kan nemt udvides til andre funktionelle nanoark.

For at forstå denne proces, forestil dig en murer, der smider en barrow med mursten, og murstenene bygger spontant op i en væg på egen hånd. En lignende proces med "selvsamling" forekommer for nanoblodpladerne for at skabe nanovægge, der øger filmens barriereeffektivitet med mere end tyve gange.

Fordelen ved spraycoating-metoden er dens enkelhed. Det er nu muligt at opnå meget fine og højtordnede nanoskala -funktioner, der normalt kun ses ved brug af fotolitografiske fremstillingsteknikker. Det betyder, at den samme grad af orden kan opnås uden behov for clean room -faciliteter.

I fremtiden, forskere håber at kunne justere sammensætningen af ​​nanoblodpladerne for at kontrollere passagen af ​​gasmolekyler gennem nanovæggen, til meget billigt, dog effektiv, gasseparationsmembraner, der er nyttige i industrielle processer. De er også interesserede i at introducere nye funktioner såsom elektrisk ledningsevne eller følsomhed over for magnetfelter, så der kan fremstilles smarte nanovægge med stort areal. Mange forskellige slags nanoblodplader kan potentielt bruges med denne teknologi, så der er potentielt utallige muligheder for applikationer. Ud over, inkorporering af forskellige nanoplateleter til at skabe hierarkiske strukturer med forbedrede egenskaber ses som en anden lovende applikation til denne teknologi.