Dr. Alamgir Karim håller en remsa av den tunna polymerfilmen som nu kan produceras på industriell nivå för användning i ett brett spektrum av applikationer.
(Phys.org) – Tänk på fönster belagda med transparent film som absorberar skadliga ultravioletta solstrålar och använder dem för att generera elektricitet. Tänk på ett vattenfiltreringsmembran som blockerar virus och andra mikroorganismer från vatten, eller ett elbilsbatteri som innehåller en beläggning för att ge det extra lång livslängd mellan laddningarna.
Den självmonterade sampolymerblockfilmen som gör allt möjligt tillverkas nu med intrikat organiserade nanostrukturer, ger dem flera funktioner och flexibilitet på en makroskalanivå som aldrig tidigare skådats. Gupreet Singh, en Ph.D. kandidat vid University of Akron College of Polymer Science and Polymer Engineering, ledde ett team av forskare att ta fram en metod som gör att filmerna kan monteras av sig själva och som låter dem fungera som mallar eller direkt som slutprodukter. Filmerna kan bäddas in med nanopartiklar som möjliggör allt från datalagring till vattenrening.
Överlagrade med nanomönster som gör att de kan implanteras med en mängd olika funktioner – elektroniska, termisk eller kemisk - filmerna kan produceras på industriell nivå, vilket är ingen liten bedrift i vetenskapens värld, säger forskargruppsmedlemmen Alamgir Karim, biträdande dekan för forskning för UA College of Polymer Science and Polymer Engineering och Goodyear ordförande professor i polymerteknik. Andra forskningssamarbetspartners inkluderar Kevin Yager från Brookhaven National Laboratory i Upton, N.Y., Brian Berry från University of Arkansas och Ho-Cheol Kim från IBM Research Division vid Almaden Research Center i San Jose, Calif.
"Vi har flyttat filmtillverkningen från mikron till meterskala, öppna vägar från labbet till tillverkning, " säger Karim. "I grunden, det tillåter oss att utöva nanovetenskap i stor skala. Vi kan nu producera dessa filmer snabbt och billigt, ändå med precision och utan att kompromissa med kvaliteten."
Skapat med snabbhet och enhetlighet, kompatibel med flexibla ytor, och utsätts för extrema temperaturer, de tunna sampolymerfilmerna – utvecklade vid National Polymer Innovation Center i UA – noteras i två nyare ACS Nano tidskriftsartiklar "Dynamic Thermal Field-Induced Gradient Soft-Shear for Highly Oriented Block Copolymer Thin Films" och "Large-scale Roll-to-Roll Fabrication of Vertically Oriented Block Copolymer Thin Films".
Finansieras av National Science Foundation, forskningen representerar ett marknadsfärdigt återupplivande av en teknologi utvecklad av Bell Laboratories på 1950-talet för metall- och halvledarrening och anpassad på 1980-talet för polymerkristallisation. Sedan dess, tekniken förblev vilande, tills nu.
"Vi återupplivade tekniken och gjorde den skalbar, öppna möjligheter för fullskalig tillverkning, Karim säger, noterar att IBM har uttryckt intresse för att fortsätta forskningen och utvecklingen av tekniken och undersöker tillämpningar som sträcker sig från membran för batterier till lagring av magnetband med hög densitet.
"Processen borde vara av intresse för ett brett spektrum av industrier – från högteknologi till lågteknologiska – över hela världen, Karim tillägger. "Tillverkning av dessa nanostrukturer kan göras på industriella plattformar såsom UA:s roll-to-roll-tillverkning (utvecklad av samarbetspartnern Distinguished Professor of Polymer Engineering Miko Cakmak) vid relativt höga hastigheter som tidigare inte varit möjliga."
