(Phys.org) — Denk aan ramen die zijn bedekt met een transparante film die schadelijke ultraviolette zonnestralen absorbeert en gebruikt om elektriciteit op te wekken. Overweeg een waterfiltratiemembraan dat virussen en andere micro-organismen uit het water blokkeert, of een accu van een elektrische auto die is voorzien van een coating voor een extra lange levensduur tussen oplaadbeurten.

De zelf-geassembleerde copolymeerblokfilm die het allemaal mogelijk maakt, wordt nu gefabriceerd met ingewikkeld georganiseerde nanostructuren, waardoor ze meerdere functies en flexibiliteit op macroschaalniveau hebben die nog nooit eerder zijn vertoond. Gupreet Singh, een doctoraat kandidaat aan het University of Akron College of Polymer Science and Polymer Engineering, leidde een team van onderzoekers om een ​​methode te bedenken waarmee de films zichzelf kunnen assembleren en ze als sjablonen of direct als eindproduct kunnen dienen. De films kunnen worden ingebed met nanodeeltjes die alles mogelijk maken, van gegevensopslag tot waterzuivering.

Gesuperponeerd met nanopatronen waardoor ze kunnen worden geïmplanteerd met een verscheidenheid aan functies:elektronisch, thermisch of chemisch - de films kunnen op industrieel niveau worden geproduceerd, wat geen geringe prestatie is in de wereld van de wetenschap, zegt onderzoeksteamlid Alamgir Karim, associate dean of research voor het UA College of Polymer Science and Polymer Engineering en Goodyear Chair Professor of Polymer Engineering. Andere onderzoeksmedewerkers zijn Kevin Yager van Brookhaven National Laboratory in Upton, NY, Brian Berry van de Universiteit van Arkansas en Ho-Cheol Kim van de IBM Research Division van het Almaden Research Center in San Jose, Californië

"We hebben de productie van films verplaatst van micron naar meterschaal, het openen van paden van het laboratorium naar de fabricage, " zegt Karim. "In wezen, het stelt ons in staat om nanowetenschap op grote schaal te beoefenen. Deze films kunnen we nu snel en goedkoop produceren, maar toch met precisie en zonder concessies te doen aan de kwaliteit."

Gemaakt met snelheid en uniformiteit, compatibel met flexibele oppervlakken, en onderworpen aan extreme temperaturen, de dunne copolymeerfilms - ontwikkeld in het National Polymer Innovation Center aan de UA - worden opgemerkt in twee recente ACS Nano tijdschriftartikelen "Dynamic Thermal Field-Induced Gradient Soft-Shear voor sterk georiënteerde blokcopolymeer dunne films" en "Grootschalige rol-naar-rol fabricage van verticaal georiënteerde blokcopolymeer dunne films".

Gefinancierd door de National Science Foundation, het onderzoek vertegenwoordigt een marktklare heropleving van een technologie die in de jaren vijftig door Bell Laboratories werd ontwikkeld voor de zuivering van metaal en halfgeleiders en die in de jaren tachtig werd aangepast voor polymeerkristallisatie. Vanaf dat moment, de technologie bleef slapend, tot nu.

"We hebben de technologie nieuw leven ingeblazen en schaalbaar gemaakt, het openen van mogelijkheden voor grootschalige productie, " zegt Karim, opmerkend dat IBM belangstelling heeft getoond om het onderzoek en de ontwikkeling van de technologie voort te zetten en toepassingen aan het verkennen is, variërend van membranen voor batterijen tot opslag van magnetische tape met hoge dichtheid.

"Het proces zou interessant moeten zijn voor een breed scala aan industrieën - van hightech tot lowtech - wereldwijd, " Karim voegt toe. "De productie van deze nanostructuren kan worden gedaan op industriële platforms zoals UA's roll-to-roll-productie (ontwikkeld door medewerker Distinguished Professor of Polymer Engineering Miko Cakmak) met relatief hoge snelheden die voorheen niet mogelijk waren."