Strækbar keramik fremstillet af flammeteknologi

Syntetisering af nanoskala materialer finder sted inden for højteknologiske laboratorier, hvor forskere i helkropsdragter holder hvert støv væk fra deres følsomme innovationer. Imidlertid, videnskabsfolk ved Kiel University viste, at dette ikke altid er nødvendigt. De har med succes været i stand til at overføre oplevelsen fra ovn til laboratorium, mens de syntetiserede nanoskala materialer ved hjælp af enkel og meget effektiv flammeteknologi. Denne "bagning" af nanostrukturer har allerede været en stor succes ved brug af zinkoxid. De seneste fund koncentrerer sig om tinoxid, som åbner op for et bredt felt af mulige nye applikationer. Materialeforskerne offentliggjorde deres seneste forskningsdata i dagens nummer (fredag, 5. juni) i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Advanced Electronic Materials.

Metaloxider i bulkform er generelt sprøde, hvilket begrænser deres ønskede udnyttelse. Deres endimensionelle (1D) strukturer, såsom bæltelignende nanostrukturer, udviser meget mere anvendelsespotentiale på grund af deres høje overflade / volumenforhold. Dette forhold fremkalder ekstraordinære fysiske og kemiske egenskaber, herunder en høj grad af bøjelighed. "Imidlertid, 1D -nanostrukturer er stadig svære at bruge, fordi det er en udfordrende opgave at integrere dem i rigtige enheder. For at overvinde dette problem, vi har udviklet tredimensionelt (3D) makroskopisk materiale fra 1D tinoxidbælte-lignende nanostrukturer. De resulterende keramiske netværk udviser de fleste af nanoskalaegenskaberne, herunder fleksibilitet. Det kan derfor frit bruges til enhver ønsket applikation. Vi er meget glade for, at vores nyligt introducerede flammetransportsyntesemetode på basis af zinkoxid nu muliggør enkel syntese af sammenkoblede 3D -netværk fra tinoxid ", siger Dr Yogendra Kumar Mishra, gruppeleder for arbejdsgruppen "Functional Nanomaterials" på Kiel University, og hovedforfatter af undersøgelsen.

"Den fascinerende del er strukturen af ​​de enkelte bæltelignende nanostrukturer leveret af denne syntese på basis af tinoxidkrystalstruktur. I modsætning til keramik produceret med zinkoxid, hvilket fører til meget korte tetrapodstrukturer, tinoxid giver lang, flade strukturer. De er ligesom fettucine ", sammenligner professor Rainer Adelung, Formand for gruppen Functional Nanomaterials. "Og disse lange flade nudler vokser sammen på en meget specifik måde:I ovnen, der bruges til syntesen, temperaturer forbliver lige under smeltepunktet for tinoxid. Dermed, nudlerne finder bestemte sammenkoblingspunkter ved kinetik i stedet for termodynamik. Hvert kryds tvunges ind i en veldefineret vinkel efter strenge geometriske principper, som er baseret på såkaldte twinning defekter, som yderligere bekræftet af simuleringsundersøgelser ", tilføjer professor Lorenz Kienle, Formand for gruppen Syntese og reel struktur. Det strukturelle design af tinoxid 3D -netværket, betyder de voksne nudler, blev undersøgt detaljeret ved hjælp af transmissionselektronmikroskopi.

"3D -netværkene fra tinoxid udviser interessante funktioner, såsom elektrisk ledning, høj temperatur stabil, meget blød og strækbar arkitektur, og kan dermed være interessant for flere teknologiske anvendelser ", siger doktor Mishra. For eksempel, en bærbar elektronisk registreringsenhed er allerede fremstillet. Og, ifølge Mishra, det viser et betydeligt potentiale for UV -lys eller gasføler. "Indtil nu, vi har testet registreringsapplikationer. Yderligere potentielle applikationer kan også være fleksible og strækbare elektroniske enheder, selvlysende aktuatorer, batterier, smarte klæder eller offerskabeloner til vækst af nye materialer. "Dette arbejde er blevet udført i samarbejde med professor Ion Tiginyanu og hans teammedlemmer fra det tekniske universitet i Moldova, Moldova.

De tre Kiel -forskere ved:"Udvikling af sådanne 3D -netværksmaterialer fra tinoxid, med geometri, der bestemmer defekter ved flammetransportsyntese ved Kiel University, er et meget interessant skridt fremad i fremtiden for nanostrukturvækst og applikationer. "