Ett nytt center vid Rice University och Pennsylvania State University kommer att studera, i samarbete med industrin, utvecklingen av atom-tunna tvådimensionella beläggningar för en mängd olika användningsområden.

Centrum för atomiskt tunna multifunktionella beläggningar, aka ATOMIC, är en av mer än 80 centra för industri-/universitetssamarbetsforskningsprogram som inrättats av National Science Foundation (NSF) för att uppmuntra vetenskapligt samarbete mellan akademi och industri. Det är det enda NSF-centret som är dedikerat till utvecklingen av avancerade 2D-beläggningar.

Målet är att identifiera atomtunna material som löser grundläggande vetenskapliga och tekniska utmaningar inom korrosion, oxidation, abrasion, friktion, ha på sig, energiomvandling och lagring. Partnerna förväntar sig att utveckla tekniker för storskalig syntes och avsättning av multifunktionella beläggningar.

Materialvetare Jun Lou och Pulickel Ajayan kommer att styra risinsatsen. Båda är väl bevandrade i tvådimensionella material som grafen, molybdendisulfid och bornitrid, som är i fokus för världsomspännande forskning. Ajayan är ordförande och Lou biträdande ordförande vid universitetets institution för materialvetenskap och nanoteknik.

Multifunktionella beläggningar skulle skydda vad de täcker, men också tillföra värde genom att ta på sig ytterligare arbetsuppgifter, sa Lou. Till exempel, en beläggning som skyddar insidan av en oljeproduktionskälla från korrosion kan också vara en sensor som kan upptäcka eventuell nedbrytning av strukturen.

Forskarna ser potentiella partnerskap med tillverkare i glaset, polymer, bil, elektronik, civil infrastruktur och marin industri. Lou sa att Rice var i Houston, centrum för nationens energiekonomi, kommer att göra det mest bekvämt för samarbeten med olje- och gasbolag som är intresserade av utvecklingen av nya bottenfärger och antikorrosionsbeläggningar.

Lou karakteriserade den ekonomiska betydelsen av beläggningar som "häpnadsväckande" och sa att även stegvisa framsteg kommer att ha stor inverkan.

"Det finns tre viktiga funktioner för mig, "Sade Lou. "Den första är att det är industridrivet. Vi arbetar redan med grundläggande problem, men centret ger oss tillgång till branschpartners som håller oss uppdaterade om vilka applikationer som är viktigast för dem.

"Den andra är tekniköverföring. Vi ska utveckla teknik som vi hoppas kan användas direkt i deras verkliga tillämpningar.

"Den tredje är strömning av arbetskraft, "sa han." Våra studenter kommer att arbeta direkt med branschforskare, så i slutändan kommer de att bli mycket bekanta med företagens processer och kan snabbt rekryteras."

Ajayan sa att Rices rykte inom materialvetenskap gör det naturligt för ett sådant center. "Vi har samarbetat med Penn State i flera år och var bland de första grupperna som började arbeta med 2-D-material, " sa han. "Men medan många människor undersökte saker som grafen, Jag tror att vi var de första som gjorde applikationsorienterad forskning."

"Detta centrum är en kombination av grundläggande, universitetsbaserad forskning med tekniskt stöd från ett konsortium av företag som är intresserade av att lösa verkliga problem som involverar komponenternas yt- och ytnära regioner, " sa Edwin "Ned" Thomas, William och Stephanie Sick dekan vid Rices George R. Brown School of Engineering och materialvetare. "Allt från att behandla insidan av rör för att minimera erosion/korrosion till att förbättra värmeöverföringsförmågan hos heta ytor involverade i högtemperaturreaktioner finns på vår radar."

NSF bidrar med startfinansiering under en första femårsfas för att uppmuntra långsiktiga partnerskap mellan industrin, universitet och regeringen. Medlemmarna slår samman sina medel för att bedriva forskning före konkurrens för att gynna hela industrier.

Ajayan är Rice's Benjamin M. och Mary Greenwood Anderson professor i teknik och professor i materialvetenskap och nanoteknik och i kemi. Lou är professor i materialvetenskap och nanoengineering. Mauricio Terrones, professor i fysik, professor i kemi och professor i materialvetenskap och teknik, och Joshua Robinson, biträdande professor i materialvetenskap och teknik och Corning Faculty Fellow, kommer att leda ATOMIC-centret i Penn State.