Een nieuw centrum aan de Rice University en de Pennsylvania State University gaat studeren, in samenwerking met de industrie, de ontwikkeling van atoomdunne tweedimensionale coatings voor uiteenlopende toepassingen.

Het centrum voor atomair dunne multifunctionele coatings, ook bekend als ATOMIC, is een van de meer dan 80 Industry/University Cooperative Research Program-centra die zijn opgericht door de National Science Foundation (NSF) om wetenschappelijke samenwerking tussen de academische wereld en de industrie aan te moedigen. Het is het enige NSF-centrum dat zich toelegt op de ontwikkeling van geavanceerde 2D-coatings.

Het doel is om atoomdunne materialen te identificeren die fundamentele wetenschappelijke en technologische uitdagingen op het gebied van corrosie oplossen, oxidatie, slijtage, wrijving, dragen, omzetting en opslag van energie. De partners verwachten technieken te ontwikkelen voor de grootschalige synthese en depositie van multifunctionele coatings.

Materiaalwetenschappers Jun Lou en Pulickel Ajayan zullen de Rice-inspanning leiden. Beiden zijn goed thuis in tweedimensionale materialen zoals grafeen, molybdeendisulfide en boornitride, die centraal staan ​​in wereldwijd onderzoek. Ajayan is voorzitter en Lou associate voorzitter van de afdeling Materials Science and NanoEngineering van de universiteit.

Multifunctionele coatings zouden beschermen wat ze bedekken, maar ook waarde toevoegen door extra taken op zich te nemen, zei Lou. Bijvoorbeeld, een coating die de binnenkant van een olieproductiebron beschermt tegen corrosie kan ook een sensor zijn die mogelijke degradatie van de structuur zou kunnen detecteren.

De onderzoekers zien mogelijke samenwerkingen met fabrikanten in het glas, polymeer, auto, elektronica, civiele infrastructuur en maritieme industrieën. Lou zei Rice's locatie in Houston, het centrum van de energie-economie van het land, zal het het meest geschikt maken voor samenwerkingen met olie- en gasbedrijven die geïnteresseerd zijn in de ontwikkeling van nieuwe aangroeiwerende en roestwerende coatings.

Lou karakteriseerde de economische betekenis van coatings als "onthutsend" en zei dat zelfs incrementele vooruitgang een grote impact zal hebben.

"Er zijn voor mij drie belangrijke kenmerken, " zei Lou. "De eerste is dat het door de industrie wordt aangedreven. We werken al aan fundamentele problemen, maar het centrum geeft ons toegang tot industriepartners die ons op de hoogte houden van welke toepassingen voor hen het belangrijkst zijn.

"De tweede is technologieoverdracht. We gaan technologie ontwikkelen waarvan we hopen dat deze direct in hun echte toepassingen kan worden gebruikt.

"De derde is het streamen van personeel, " zei hij. "Onze studenten zullen rechtstreeks samenwerken met onderzoekers uit de industrie, dus uiteindelijk zullen ze zeer vertrouwd raken met de processen van de bedrijven en snel kunnen worden aangeworven."

Ajayan zei dat Rice' bekendheid in de materiaalwetenschap het een vanzelfsprekendheid maakt voor zo'n centrum. "We werken al jaren samen met Penn State en behoorden tot de eerste groepen die aan 2D-materialen begonnen te werken. " zei hij. "Maar terwijl veel mensen dingen als grafeen aan het onderzoeken waren, Ik denk dat we de eersten waren die toepassingsgericht onderzoek deden."

"Dit centrum is een combinatie van fundamentele, universitair onderzoek met tech-pull van een consortium van bedrijven die geïnteresseerd zijn in het oplossen van echte problemen die betrekking hebben op de oppervlakte- en nabije oppervlaktegebieden van componenten, " zei Edwin "Ned" Thomas, de William en Stephanie Sick Dean van Rice's George R. Brown School of Engineering en een materiaalwetenschapper. "Alles, van het behandelen van de binnenkant van pijpen om erosie/corrosie te minimaliseren tot het verbeteren van de warmteoverdrachtscapaciteiten van hete oppervlakken die betrokken zijn bij reacties bij hoge temperaturen, staat op onze radar."

De NSF draagt ​​in een eerste fase van vijf jaar startfinanciering bij om langdurige partnerschappen tussen de industrie aan te moedigen, universiteiten en de overheid. Leden bundelen hun fondsen om preconcurrentieel onderzoek uit te voeren ten behoeve van hele industrieën.

Ajayan is Rice's Benjamin M. en Mary Greenwood Anderson Professor in Engineering en een professor in materiaalkunde en nano-engineering en in de chemie. Lou is hoogleraar materiaalkunde en nano-engineering. Mauricio Terrones, hoogleraar natuurkunde, hoogleraar scheikunde en hoogleraar materiaalkunde en techniek, en Jozua Robinson, assistent-professor materiaalkunde en engineering en de Corning Faculty Fellow, zal het ATOMIC-centrum in Penn State leiden.