(Phys.org) -- Ingenieurs van Yale hebben een nieuw geautomatiseerd systeem ontwikkeld voor het genereren van sterke, flexibel, transparante coatings met veelbelovende toepassingen in de productie van lithium-ionbatterijen en brandstofcellen, onder andere toepassingen.

Tot nu, de langzame doorvoer van sommige bestaande montagemethoden heeft de praktische toepassing van deze dunne, meerlagige geleidende films.

Onder leiding van André Taylor, een assistent-professor chemische en milieutechniek, het Yale-team ontwikkelde een nieuwe assemblagetechniek die de procestijd verkort en films produceert met zowel precisie op nanoniveau als verbeterde functie. Het systeem - spin-spray laag-voor-laag (SSLbL) genoemd - genereert dunne, meerlagige films sneller dan voorheen mogelijk was en met meer controle over filmeigenschappen.

De onderzoekers beschrijven hun methode in een volgend nummer van het tijdschrift ACS Nano , nu beschikbaar in voordruk.

“Er zijn veel toepassingen voor de nieuwe techniek bij het ontwikkelen van functionele coatings op nanoschaal, " zegt Forrest Gittleson, een afgestudeerde student van Yale en lid van het onderzoeksteam. “Er zijn [bestaande] spray-only systemen die de montagetijd voor laag-voor-laag films verkorten. Maar ons systeem verbetert de procestijd verder en verbetert tegelijkertijd de mogelijkheid om filmkenmerken af ​​te stemmen. Het zorgt voor een krachtig niveau van controle.”

In een voorbeeld dat in de krant wordt aangehaald, met de nieuwe methode werd in 54 minuten een monsterfilm geassembleerd. Daarentegen, de traditionele montagemethode, bekend als dip-coating (laag voor laag), duurde 76 uur om een ​​film te produceren met een gelijkwaardige geleiding.

Naast het verbeteren van de montagetijd, het nieuwe systeem biedt ook superieure controle over de uiteindelijke dikte en uniformiteit van de film.

Films die koolstofnanobuisjes bevatten, worden al lang erkend als potentieel waardevol in sensor- en elektrodetoepassingen. Maar het was moeilijk om een ​​uniforme geleidbaarheid door de hele film te bereiken met behulp van traditionele dompelmethoden. Het Yale-team toont aan dat zijn methode een meer uniforme geleidende film genereert dan de dompelmethode, biedt een superieur prestatiepotentieel.

“Omdat laag-voor-laag assemblage kan worden gebruikt met een ruime keuze aan polyelektrolyten en nanomaterialen, " zegt Taylor, “deze techniek kan worden gebruikt voor een uitgebreide verscheidenheid aan toepassingen, variërend van ultrasterke materialen (sterker dan staal) tot transparante O2-diffusiebarrières, tot medicijnafgifte. De volgende toepassing is aan de verbeelding van de materiaalontwerper.”

De onderzoekers assembleerden ultradunne polymeer en nanobuisjes meerlagige films, en evalueerde ze voor gebruik als lithium-ion batterij-elektroden. De techniek is veelbelovend voor het ontwikkelen van een beter begrip en methode voor het snel maken van batterij-elektroden met precisie op nanometerniveau.