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Posted in | Nanofabrication

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Neue Bruch-Verhinderungs-Methode für Nanoparticle-Dünnfilme

Published on October 12, 2012 at 8:51 AM

Einheitliche Beschichtungen Zu Machen ist eine geläufige Technikherausforderung, und, beim Arbeiten am nanoscale, sogar die kleinsten Brüche oder die Defekte ein großes Problem sein können. Neue Forschung von den Universität von Pennsylvaniens-Ingenieuren hat eine neue Methode der Vermeidung solcher Brüche gezeigt, wenn sie Dünnfilme von nanoparticles abgab.

Nanoparticle filmt Bruch an bestimmten Stärken (verließ). Indem man Schichten Dünnfilme hinzufügt, kann das Knacken vermieden werden (recht).

Die Forschung wurde vom Studenten im Aufbaustudium Jakob Prosser und vom Assistenzprofessor Daeyeon Lee, der Abteilung der Chemischen und Biomolekularen Technik Penns in Ingenieurschule und in Angewandter Wissenschaft geführt. Student im Aufbaustudium Teresa Brugarolas und Undergraduate-Student Steven Lee, auch der Chemischen und Biomolekularen Technik und Professor Adam Nolte der Rosen--HulmanFachhochschule Nahmen an der Forschung teil.

Ihre Arbeit wurde in den Zapfen Nano-Schreiben veröffentlicht.

Um einen Nanoparticlefilm zu erzeugen, werden die gewünschten Partikel in einer geeigneten Flüssigkeit verschoben, die dann dünn ist und gleichmäßig die Oberfläche durch eine Vielzahl von körperlichen Methoden ausstreute. Die Flüssigkeit wird dann verdunsten lassen, aber, da er trocknet, kann der Film wie Schlamm in der Sonne knacken.

„Eine Methode für das Verhindern des Knackens ändert die Chemie der Suspension, indem sie herein verbindliche Zusätze dort setzt, „sagte Prosser. „Aber das fügt im Wesentlichen ein neues Material dem Film hinzu, der möglicherweise ruiniert seine Eigenschaften.“

Dieses Dilemma wird im Falle der Elektroden, die Kontaktstellen in vielen elektrischen Einheiten markiert, die Strom übertragen. Spitzeneinheiten, wie bestimmte Baumuster von Solarzellen, haben die Elektroden, die aus Nanoparticlefilmen bestehen, die Elektronen leiten, aber Brüche in den Filmen treten als Isolatoren auf. Das Hinzufügen einer Mappe den Filmen würde nur das Problem erschweren.

„Diese Mappen sind normalerweise Polymere, die Isolatoren selbst sind,“ Lee sagten. „Wenn Sie sie verwenden, werden Sie nicht das gerichtete Eigentum, die Leitfähigkeit erhalten, die Sie wünschen.“

Ingenieure können Brüche mit alternativen trocknenden Methoden verhindern, aber diese beziehen Ultrahochtemperaturen oder Druck und folglich teures und schwieriges Gerät mit ein. Eine billige und effiziente Methode für das Verhindern von Brüchen würde eine Gabe für jede mögliche Zahl von industriellen Prozessen sein.

Die Allgegenwart des Knackens in diesem Zusammenhang bedeutet jedoch, dass Forscher die „kritische knackende Stärke“ für viele Materialien kennen. Der Durchbruch kam, als Prosser versuchte, einen Film dünner zu machen als dieser Schwellwert und dann zusammen stapelte sie, um eine Zusammensetzung von der gewünschten Stärke zu machen.

„Ich dachte an, wie, im Farbanstrich von Gebäuden und von Häusern, mehrfache Mäntel verwendet werden,“ Prosser sagte. „Ein Grund für den ist zu knacken und abzuziehen zu vermeiden. Ich dachte, dass er für diese Filme auch arbeiten könnte, also Ich gab ihm einen Versuch.“

„Dieses ist eine jener Sachen, in denen, sobald Sie sie herausfinden,“ Lee sagte, „es liegt so auf der Hand, aber irgendwie hat diese Methode ausgewichen jeder alle diese Jahre.“

Ein Grund, den dieser Anflug möglicherweise unversucht geblieben, ist, dass es nicht eingängig ist, dass er überhaupt arbeiten sollte.

Die Methode die Forscher, die verwendet werden, um die Filme zu machen, bekannt als „Drehbeschleunigungbeschichtung.“ Eine genaue Menge der Nanoparticlesuspension - in diesem Fall wird Silikonkugeln in wasser- die Zieloberfläche ausgestreut. Die Oberfläche wird dann schnell gesponnen und veranlaßt Fliehkraftbeschleunigung, die Suspension über der Oberfläche in einer einheitlichen Schicht zu verdünnen. Die Suspension trocknet dann mit anhaltender Rotation, der Veranlassung des Wassers zu verdunsten und dem Lassen der Silikonkugeln hinten in eine zusammengepreßte Anordnung.

Aber, eine zweite Schicht über dieser ersten zu machen, würde ein anderes Absinken der flüssigen Suspension auf die getrockneten nanoparticles, etwas gelegt werden müssen, das sie normalerweise weg waschen würde. Jedoch waren die Forscher überrascht, als die getrockneten Schichten intakt blieben, nachdem der Prozess 13mal wiederholt wurde; die genaue Vorrichtung, durch die sie stabil blieben, ist etwas eines Geheimnisses.

„Wir glauben, dass die nanoparticles auf der Oberfläche bleiben,“ Lee sagten, „weil werden kovalente Anleihen zwischen ihnen gebildet, selbst wenn wir sie nicht hohen Temperaturen aussetzen. Die Inspiration für diese Hypothese kam von unserem Kollegen Rob Carpick. Sein neues Naturpapier war ganz über, wie Silikonsilikon Formularanleihen bei Zimmertemperatur auftaucht; wir denken, dass dieses arbeitet mit anderen Arten Metalloxide.“

Quelle: http://www.upenn.edu

Last Update: 12. October 2012 09:17

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