Ny high-throughput enhed til at frigøre potentialet i avancerede materialer

En forsker fra Birmingham har udviklet en ny high-throughput enhed, der producerer biblioteker af nanomaterialer ved hjælp af bæredygtige mekanokemiske tilgange.

Dr. Jason Stafford fra University's School of Engineering opfandt platformen for at skabe meget kontrollerbare reaktionsbetingelser og reducere den betydelige mængde tid, forskere bruger på at generere materialer i laboratoriet.

Benchtop-enheden er en fuldautomatisk enhed, der kan programmeres til parallel syntese til at producere en række nye materialer fremstillet på subtilt forskellige måder, så der skabes et bibliotek af avancerede materialer eller produktformuleringer til yderligere test og optimering.

Nuværende teknikker til at syntetisere materialer med ekstraordinære egenskaber, såsom 2D-materialer, er enten afhængige af en top-down tilgang, der skræller lag af atomer af (eksfoliering) eller en bottom-up tilgang, der bygger et ark op ved at afsætte et atom ad gangen.

Begge disse tilgange involverer et stort antal trin og synteseparametre og er afhængige af tusindvis af prækursorer. Dette holder FoU tilbage på nye formuleringer, der bruger nanomaterialer fremstillet af enkeltelementer (såsom grafen) eller forbindelser såsom kobberoxid, polymerer eller krystaller.

Enheden udviklet af Dr. Stafford bruger mekanokemisk syntese, som får adgang til nye materialer og inducerer kemiske reaktioner gennem mekaniske kræfter, hvilket reducerer eller eliminerer behovet for giftige opløsningsmidler. Den fungerer med standard laboratorieglasvarer eller specialbeholdere og kan programmeres til at levere forskellige mekaniske kræfter i hver beholder, som kan indeholde alt fra en fortyndet flydende suspension til et tørt fast pulver.

Dr. Stafford forventer, at den nye metode vil interessere F&U-professionelle, der arbejder med kemisk fremstilling og avanceret materialedesign, lægemiddelforskningsforskere og laboratoriebaserede forskere, der ønsker at udvikle nye materialer, som de kan omsætte direkte til miljømæssigt bæredygtige fremstillingsprocesser.

Han sagde:"Der er et massivt og stadigt voksende bibliotek af specialiserede 2D-materialer, som ikke har nået mainstream-applikationer, men alligevel bruger forskere op til halvdelen af ​​deres tid på at sikre, at syntesetrin udføres gentagne gange og korrekt. Den automatiserede platform kan reducere betydeligt. den tid og ekspertise, der kræves i disse processer, og frigør videnskabsmænd til at fokusere på kerneaspekterne af deres forskning i materialeopdagelse."

Dr. Stafford er lektor ved University of Birmingham, hvor han har specialiseret sig i termofluider, flerfasestrømme og mekanokemisk behandling. Han er medopfinder af 20 patenter og hovedopfinder af en patentansøgning indgivet af University of Birmingham Enterprise for den nyligt udviklede højgennemstrømningsmetode til 2D- og nanomaterialebehandling.

Han vil være til Advanced Materials Show og ChemExpo2024 den 15. og 16. maj i Birminghams National Exhibition Centre.

Leveret af University of Birmingham