Подпишитесь на оповещения
от Газеты.Ru
Дополнительно подписаться
на сообщения раздела СПОРТ
Отклонить
Подписаться
Получать сообщения
раздела Спорт

Масло растянулось по воде

Разработан метод промышленного производства проводящих полимерных пленок

София Нескучная 02.11.2010, 15:36
UCLA

Разработан простой и изящный метод получения тонких пленок проводящих полимеров, которые могут улучшить свойства солнечных панелей, светодиодов, сенсоров. В основе метода — несмешиваемость воды и масла и возникающее на поверхности раздела этих фаз поверхностное натяжение.

Хорошо известно, что вода и масло не смешиваются, не образуют растворов. Однако при добавлении нановолокон они могут не только смешаться, но и помочь получить новые материалы с ценными свойствами.

Группа ученых из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе разработала новый метод покрытия больших поверхностей особыми тонкими пленками нановолокон – прозрачными и электропроводимыми. Новый метод, о котором рассказывается в Proceedings of the National Academy of Sciences, отличается большей простотой и может быть использован в микроэлектронике и изготовлении солнечных батарей.

Метод представляет собой активное смешивание воды, плотного масла и полимерных нановолокон. После активного «взбалтывания» такая смесь эффективно распространяется по поверхности почти любой площади, образуя тонкую пленку.

«Красота этого метода – в его простоте. Используемые материалы недорогие и легко утилизируемые, в качестве подложки можно использовать практически любую поверхность, в результате образуется тонкая пленка постоянной по всей площади толщины, весь процесс занимает секунды и проходит при комнатной температуре», — пояснил профессор химии и биохимии Ричард Канер, руководитель работы, слова которого приводит пресс-служба университета.

Проводящие полимеры совмещают в себе гибкость и прочность пластиков с электропроводящими свойствами, характерными для металлов, и обладают гигантским потенциалом для практического применения.

Ученые предлагали использовать их в микросхемах, электронных платах, а также для создания ионисторов — конденсаторов высокой емкости, однако все попытки начать масштабное производство таких устройств упирались в сложность выработки тонких пленок на основе таких полимеров.

«Потенциал применения проводящих полимеров в электронике огромен, дело за созданием простой технологии их нанесения на поверхность. Наш метод позволяет работать с почти любыми подложками, поэтому может использоваться для создания солнечных панелей из органических материалов, светодиодов, «умных стекол», сенсоров», — считает Янг Янг, профессор материаловедения и один из авторов работы.

Одно из применений – «умные» стекла, способные менять свойства при приложении электрического тока. Например, такое стекло может быть и прозрачным, и светонепроницаемым – эти режимы можно «переключать». Исследователи уже работают над применением разработанной технологии на других наноматериалах, чтобы расширить возможный спектр применений.

Открытие уникальных свойств водно-масляного раствора полимеров произошло, как это бывает в науке, благодаря счастливой случайности.

Прозрачная пленка полимера образовалась на стенках контейнера, в котором нановолокна в воде чистили хлороформом.

При смешении масел и воды образуется взвесь мелких капелек с обширной поверхностью раздела фаз – соответственно, водной и масляной. Они и являются «затравкой» для накопления нановолокон на границе двух жидкостей. Однако взвесь капелек неустойчива, и они сливаются (каждый знает это по детским брелокам, наполненным водой и нерастворимой вязкой жидкостью). Изменение площади поверхности раздела фаз меняет и поверхностное натяжение. Распределение полимера по стеклянной стенке контейнера происходит в результате «попыток» системы снизить разницу в поверхностном натяжении. Направленный поток жидкости образует на поверхности непрерывную проводящую пленку, состоящую из монослоя полимерного нановолокна. Постоянство толщины пленки достигается за счет концентрирования полимера между жидкими фазами с разным поверхностным натяжением.

Лаборатория работает над коммерческим внедрением своей разработки: для этого создана малая компания. Ее основатель — профессор Канер, работы осуществляют его аспиранты.