Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Forskerhold udvikler anti-isningsfilm, der kun kræver sollys

Konceptuelt billede til at vise hydrodynamiske mekanismer til dannelse af en homogen kvadrant cellulose nanokrystal (CNC) matrix. Kredit:Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43511-9

Et forskerhold fra KAIST har udviklet en filmbelægningsteknologi til anti-isning og afisning, der kan anvende den fototermiske effekt af guldnanopartikler på industriområder uden behov for varmeledninger, periodisk spray- eller oliebelægning af frostvæske og substratdesign. ændringer.



Gruppen ledet af professor Hyoungsoo Kim fra Institut for Mekanisk Teknik (Fluid &Interface Laboratory) og professor Dong Ki Yoon fra Institut for Kemi (Soft Material Assembly Group) afslørede, at de har udviklet en original teknik, der ensartet kan mønstre guld nanorod ( GNR) partikler i kvadranter gennem simpel fordampning og har brugt dette til at udvikle en anti-isnings- og afisningsoverflade.

Undersøgelsen har titlen "Plasmonic Metasurfaces of Cellulose Nanocrystal Matrices with Quadrants of Aligned Gold Nanorods for Photothermal Anti-Icing" og er offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications .

Mange forskere har i de senere år forsøgt at kontrollere substratoverflader gennem forskellige belægningsteknikker, og dem, der involverer mønstre af funktionelle nanomaterialer, har fået særlig opmærksomhed. GNR betragtes især som et lovende nanomateriale på grund af dets biokompatibilitet, kemiske stabilitet, relativt simple syntese og dets stabile og unikke egenskaber ved overfladeplasmonresonans.

For at maksimere ydeevnen af ​​GNR er det vigtigt at opnå en høj ensartethed under filmaflejring og et højt niveau af stangjustering. Det har dog hidtil været en vanskelig udfordring at nå begge kriterier.

Optisk og termisk præstationsevaluering resultater af guld nanorod-film og demonstration af plasmonisk varmelegeme til anti-isning og afisning. Kredit:Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43511-9

For at løse dette brugte det fælles forskerhold cellulose nanokrystal (CNC), et næste generations funktionelt nanomateriale, som nemt kan udvindes fra naturen. Ved at samle GNR på CNC-kvadrantskabeloner kunne teamet tørre filmen ensartet og med succes opnå en GNR-film med en ensartet justering i en ringform.

Sammenlignet med eksisterende kafferingfilm viste den meget ensartede og justerede GNR-film udviklet gennem denne forskning forbedrede plasmoniske fototermiske egenskaber, og holdet viste, at det kunne udføre anti-isnings- og afisningsfunktioner ved blot at bestråle lys i den synlige bølgelængde rækkevidde.

Professor Kim sagde:"Denne teknik kan anvendes på plastik såvel som på fleksible overflader. Ved at bruge den på udvendige materialer og film kan den generere sin egen varmeenergi, som i høj grad ville spare energi gennem frivillig termisk energihøst på tværs af forskellige applikationer, bl.a. biler, fly og vinduer i boliger eller kommercielle rum, hvor frosting bliver et alvorligt problem om vinteren."

Professor Yoon tilføjede:"Denne forskning er væsentlig, fordi vi nu frit kan mønstre CNC-GNR-kompositten, som tidligere var svær at skabe til film, over et stort område. Vi kan bruge dette som et anti-isningsmateriale, og hvis vi skulle drage fordel af guldets plasmoniske egenskaber, kan vi også bruge det som farvet glas til at dekorere glasoverflader."

Flere oplysninger: Jeongsu Pyeon et al., Plasmoniske metasurfaces af cellulose nanokrystal matricer med kvadranter af justerede guld nanorods til fototermisk anti-isning, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43511-9

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)




Varme artikler