(Phys.org) —De belofte van nanodeeltjes komt voort uit hun potentieel om de fysieke en mechanische eigenschappen van polymeren te wijzigen voor diverse toepassingen, zoals fotovoltaïsche cellen, sensoren, en scheidingsmembranen. Methoden die momenteel worden gebruikt om de gewenste nanostructuur te creëren, echter, vertrouwen op complexe en energie-intensieve technieken, zoals laag-voor-laag of patroonbenaderingen, die beperkt van omvang zijn en vaak een slechte stabiliteit hebben.

Publiceren in Natuurcommunicatie , Dr. Minhao Wong, een voormalig afgestudeerd onderzoeksassistent in het Polymer Technology Center van Dr. H-J Sue, Afdeling Materials Science and Engineering, en Dr. Ryohei Ishige van I ² CNER (Internationaal Instituut voor koolstofneutraal energieonderzoek), Kyushu-universiteit in Japan, hebben een eenvoudige aanpak ontwikkeld voor het aanbrengen van een oppervlaktecoating van dunne, platte nanoplaatjes met behulp van een gewoon spuitpistool, zoals die kant-en-klaar kan worden gekocht bij een winkel voor kunstbenodigdheden, om een ​​oppervlaktecoating te creëren waarin nanoplaatjes spontaan zichzelf assembleren tot "nanowanden". De nanowanden fungeren als stijve barrières die voorkomen dat zuurstofgas het oppervlak bereikt, en zijn effectief bij lage en hoge luchtvochtigheid.

Met behulp van deze schaalbare en eenvoudige verwerkingsmethode, onderzoekers hebben extreem fijne en zeer geordende nanoschaalkenmerken bereikt die conventioneel worden bereikt met complexe en energie-intensieve productietechnieken. Deze nieuwe technologie zal naar verwachting onmiddellijk bruikbaar zijn in elke toepassing waar het blokkeren van zuurstofmoleculen belangrijk is, zoals roestwerende verven voor metalen oppervlakken. De techniek is eenvoudig en kan gemakkelijk worden uitgebreid naar andere functionele nanosheets.

Om dit proces te begrijpen, stel je een metselaar voor die een kruiwagen met stenen dumpt en de stenen groeien spontaan uit zichzelf op tot een muur. Een soortgelijk proces van "zelfassemblage" vindt plaats voor de nanobloedplaatjes om nano-wanden te creëren die de barrière-efficiëntie van de film met meer dan twintig keer verhogen.

Het voordeel van de spuitmethode is de eenvoud. Het is nu mogelijk om zeer fijne en zeer geordende nanoschaalkenmerken te bereiken die gewoonlijk alleen worden gezien door het gebruik van fotolithografische fabricagetechnieken. Dit betekent dat dezelfde mate van ordening kan worden bereikt zonder dat er cleanroomfaciliteiten nodig zijn.

In de toekomst, onderzoekers hopen de samenstelling van de nanobloedplaatjes aan te passen om de doorgang van gasmoleculen door de nanowand te regelen, voor zeer goedkoop, maar efficiënt, gasscheidingsmembranen bruikbaar in industriële processen. Ze zijn ook geïnteresseerd in het introduceren van nieuwe functionaliteiten zoals elektrische geleidbaarheid of gevoeligheid voor magnetische velden, zodat slimme nanomuren met een groot oppervlak kunnen worden gefabriceerd. Met deze technologie kunnen mogelijk veel verschillende soorten nanobloedplaatjes worden gebruikt, er zijn dus potentieel talloze toepassingsmogelijkheden. In aanvulling, het opnemen van verschillende nanobloedplaatjes om hiërarchische structuren met verbeterde eigenschappen te creëren, wordt gezien als een andere veelbelovende toepassing voor deze technologie.