Ученые из Аргоннской национальной лаборатории энергетики (США) разработали способ выращивания крошечных "волосатых" материалов, которые собираются сами на микроуровне.
Ключевым компонентом является эпоксидная смола, которая добавляется к смеси отвердителя и растворителя внутри электрического клетки. Тогда ученые запустить переменный ток через ячейку и смотреть долго, скручивания волокна возникают. Похоже, кстати как домашние животные растут в рекламных роликах.
"Процесс очень прост, материалы дешевы и доступны, и они могут расти практически на любой поверхности, мы попробовали", сказал физик Игорь Аронсон, который был соавтором исследования.
Команда может вырасти много разных форм: короткие, плотные, прямые волосы, длинные ветвящиеся нити или "грибы" с крошечными жемчужинами на концах. Интересно, что несмотря на то, структуры могут быть постоянными, процесс также мгновенно обратим.
"Это совершенно новый вид структуры", сказал Аргоннская физик Алексей Снежко, также соавтор. "С помощью этого метода, вы можете поддерживать более сложные структуры, которые обладают уникальными свойствами."
Ученые очень заинтересованы в материалах с крошечных волокон для технологий, таких как батареи, фотоэлементов или датчиков. С одной стороны, "волосатые" материалы приносить много площади поверхности. Многие химические реакции зависят от двух поверхностей в контакт друг с другом, так что это структура, которая предоставляет много площади поверхности будет ускорить процесс вперед. (Например, шлифовальные кофе в зернах дает кофе больше аромата, чем насквозь целые бобы в воде.) Микро-размер волосы могут также сделать поверхность, которая отталкивает воду, под названием супергидрофобными или пыли.
Структура крошечные волокна настолько полезно, что это эволюционировали несколько раз в природе, Аронсон отметил он. Например, кровеносные сосуды выстланы слоем подобных крошечных "волосков" из белков, что как полагают, помогает уменьшить износ клетками крови и бактериальных инфекций, среди других свойств.
В настоящее время основными методами создания интересные формы на малых масштабах является литография, тип "печати", где исследователи лежал шаблон от материала и остальная часть его расплавлен или вытравливаютс. Но это трудно сделать очень сложные структуры с помощью этого метода, это трудно контролировать, и результаты не всегда равномерным.
"Эти полимеры собирают себя, что гораздо проще и менее трудоемко, чем литография."- поясняет Снежко.
В одном из экспериментов исследователи использовали процесс, называемый осаждения атомных слоев, что депозиты слоем молекул толщиной материала по всей волосистой структуры, как свежий снежный покров, чтобы добавить слой полупроводникового материала. Полупроводники являются необходимыми элементами во многих технологий, таких как солнечные батареи и электроника.
Это дало доказательство концепции, что полимер на подложке из полупроводников может работать в возобновляемых источников энергии. Это также доказало, что материал может работать высоких температурах, до 150 ° C, что является ценным свойством для многих производственных процессов.
Сейчас созданы структуры примерно в одной микрон толщиной. Например,вы могли сложить 100 из них для достижения ширину листа бумаги. Аронсон и Снежко заявили, что их следующая цель, чтобы сделать их еще меньше и выйти на наноуровень.
|
