(Phys.org) -- Yale-ingenjörer har utvecklat ett nytt automatiserat system för att generera starka, flexibel, transparenta beläggningar med lovande användningsområden i produktion av litiumjonbatterier och bränsleceller, bland andra applikationer.

Tills nu, den långsamma genomströmningen av vissa befintliga monteringsmetoder har avsevärt begränsat den praktiska tillämpningen av dessa tunna, flerskiktiga ledande filmer.

Leds av André Taylor, en biträdande professor i kemi- och miljöteknik, Yale-teamet utvecklade en ny monteringsteknik som minskar processtiden och producerar filmer med både precision på nanonivå och förbättrad funktion. Systemet – kallat spin-spray lager-för-lager (SSLbL) – genererar tunna, flerskiktsfilmer snabbare än tidigare möjligt och med större kontroll över filmens egenskaper.

Forskarna beskriver sin metod i ett kommande nummer av tidskriften ACS Nano , tillgänglig nu i förtryck.

"Det finns många tillämpningar för den nya tekniken för att utveckla funktionella beläggningar i nanoskala, säger Forrest Gittleson, en Yale doktorand och medlem av forskargruppen. "Det finns [befintliga] spraysystem som minskar monteringstiden för lager-för-lager-filmer. Men vårt system förbättrar processtiden ytterligare samtidigt som det förbättrar möjligheten att justera filmegenskaper. Det ger en kraftfull nivå av kontroll.”

I ett exempel som citeras i tidningen, en provfilm sattes ihop på 54 minuter med den nya metoden. Däremot den traditionella monteringsmetoden, känd som dip-coating (lager-för-lager), tog 76 timmar att producera en film med motsvarande konduktans.

Förutom att förbättra monteringstiden, det nya systemet erbjuder också överlägsen kontroll över filmens slutliga tjocklek och enhetlighet.

Filmer som innehåller kolnanorör har länge erkänts som potentiellt värdefulla i sensor- och elektrodapplikationer. Men det har varit svårt att uppnå enhetlig ledningsförmåga genom hela filmen med traditionella doppmetoder. Yale-teamet visar att dess metod genererar en mer enhetligt ledande film än doppmetoden, ger överlägsen prestandapotential.

"Eftersom lager-för-lager montering kan användas med ett brett urval av polyelektrolyter och nanomaterial, säger Taylor, "Denna teknik kan användas för en mängd olika applikationer, allt från ultrastarka material (starkare än stål) till transparenta O2-diffusionsbarriärer, till läkemedelsleverans. Nästa applikation är upp till materialdesignerns fantasi.”

Forskarna satte ihop ultratunna flerskiktsfilmer av polymer och nanorör, och utvärderade dem för användning som litiumjonbatterielektroder. Tekniken visar lovande att utveckla en bättre förståelse och metod för att snabbt skapa batterielektroder med nanometernivåprecision.