11.11.2020 - Tohoku University

Beschichtung von Kunststoffen mit porösem Nanofilm

Neue Methode zur Herstellung von dünnen Filmen mit metallorganischem Gerüst

Ein Forschungsteam hat eine neue Methode zur Herstellung von dünnen Filmen mit metallorganischem Gerüst (MOF) entwickelt, die auf Sensoren und elektrische Geräte aufgebracht werden können.

Wie Schwämme enthalten poröse Materialien Poren. Die Porengröße beeinflusst die Eigenschaft des Materials. Beispielsweise schaffen kleine Poren mehr absorbierende Oberflächenbereiche. Kieselgel, das häufig in Lebensmittelverpackungen verwendet wird, um Feuchtigkeit aufzunehmen, ist ein typisches Beispiel.

Jüngste Studien über poröse Materialien haben zur Entwicklung neuer Materialien mit gestaltbaren Poren geführt, die den Wissenschaftlern eine größere Kontrolle über die Eigenschaften solcher Materialien ermöglichen.

MOF ist ein poröses Material, das aus Metallionen besteht, die durch organische Verbindungsmoleküle koordiniert werden. Gut geordnete Nanoporen in MOFs haben potenzielle Anwendungen in der Materialwissenschaft und Pharmakologie.

Trotz eines wachsenden Interesses an MOFs müssen Forscher noch eine effektive Methode zur Bildung von MOF in dünnen Filmen entwickeln. Die meisten Studien zur MOF-Präparation konzentrieren sich ausschließlich auf die pulverförmige Form. Die Formung von MOF zu dünnen Filmen eröffnet seine Verwendung für Feuchtigkeitsfühler, Gasfühler und resistive Schaltvorrichtungen.

Forscher der Tohoku-Universität, der Iwate-Universität und des Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) überwanden dieses Hindernis, indem sie das Wachstum von MOF in Filmen kontrollierten. Dabei handelte es sich um eine einfache "Schicht-für-Schicht"-Methode, bei der die Substrate nacheinander in Inhaltsstofflösungen eingetaucht wurden.

Die Forschungsgruppe wählte vier Arten von häufig verwendeten Kunststoffmaterialien als Substrat für das Wachstum von MOF-Folien. Sie kultivierten das Wachstum von MOF-Filmen auf Kunststoffmaterialien wie Nylon und Acrylharz.

"Die einfachen und vielseitigen Herstellungstechniken, die in dieser Studie verwendet wurden, haben MOFs für neue Anwendungsbereiche wie Sensoren und Speichergeräte geöffnet", sagte Shunsuke Yamamoto, Mitautor der Studie. "Wir hoffen, dass unsere Forschung als Ausgangspunkt für die Verwendung von MOF-Folien mit elektronischen Geräten dient.

Weitere Studien über den Folienwachstumsmechanismus sollen wichtige Erkenntnisse über die Beschichtung von flexiblen und transparenten Kunststoffsubstraten unter Umgebungsbedingungen liefern.

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