Veel gewone huishoudelijke artikelen en apparaten hebben een coating die de prestaties verbetert. Bijvoorbeeld, de dunne Teflon-coating op kookgerei helpt voorkomen dat voedsel aan het oppervlak blijft kleven. Echter, het is moeilijk om - bij kamertemperatuur - de sterk hechtende, hoogwaardige keramische coatings die vaak worden gebruikt in veel toepassingen, zoals elektronica. Nutsvoorzieningen, onderzoekers uit Japan hebben dit probleem opgelost.

In een studie gepubliceerd in ACS toegepaste elektronische materialen , onderzoekers van de Universiteit van Osaka hebben laten zien hoe je glas en plastic - en vermoedelijk vele andere oppervlakken - kunt coaten met een dunne, poreus keramiek. Het fabricageproces is eenvoudig, de materialen zijn goedkoop, en de gasdetectieprestaties van het keramiek zijn aanzienlijk verbeterd in vergelijking met de huidige apparaten.

De keramische coating van de onderzoekers, poreus titaniumdioxide, is een spannend materiaal.

"Titaniumdioxide is goedkoop en overvloedig aanwezig, en heeft vele toepassingen zoals in gasdetectie, " legt Tohru Sugahara uit, senior auteur. "Poreuse films hebben een hoge verhouding tussen oppervlakte en volume, en kan gasanalyten detecteren bij lagere concentraties dan overeenkomstige niet-poreuze films."

De onderzoekers gebruikten eerst spincoating om een ​​dunne film van ongeveer 1 micrometer dik poreus titaniumdioxide op een glazen of plastic oppervlak af te zetten. in slechts één stap. Vervolgens testten ze twee benaderingen om hun films sterk aan het oppervlak te hechten:sinteren bij hoge temperatuur voor het glas, en licht met hoge intensiteit voor het plastic. Beide benaderingen behouden de poriën op nanometerschaal en hechten sterk aan de keramische film.

De dunne keramische films bereid door sinteren bij hoge temperatuur presteerden opmerkelijk in vergelijking met niet-poreuze op titanium gebaseerde gassensoren. "Bijvoorbeeld, gasdetectie is snel, ", zegt Sugahara. "De responstijd - de tijd die de sensor nodig heeft om een ​​optimale respons te bereiken - is ongeveer 1 seconde, terwijl andere sensoren een paar minuten nodig hebben."

De onderzoekers zien veel toepassingen van hun poreuze keramische coatings voor zich. Bijvoorbeeld, virussen kunnen worden opgesloten in de poriën. Eenmaal gevangen, de virussen kunnen worden vernietigd door de films te bestralen met UV- of zichtbaar licht, zonder de films te beschadigen. Een andere toepassing zijn bleekmiddelen; de poreuze films verspreiden veel UV- en zichtbaar licht. Veel nuttige toepassingen zijn mogelijk met de economische, eenvoudige benadering van sterk hechtende keramische coatings.