Met een eenvoudige techniek kunnen periodieke nano-/microstructuren op glas worden afgedrukt

Een team van onderzoekers van NIMS en de Universiteit van Connecticut heeft een printtechniek ontwikkeld die in staat is om een ​​periodieke nano-/microstructuur op het oppervlak van een polydimethylsiloxaan (PDMS)-plaat te vormen en deze gemakkelijk over te brengen op het oppervlak van een glassubstraat.

Deze techniek maakt het mogelijk materialen met nuttige functies te creëren, waaronder waterafstotendheid en de mogelijkheid om structurele kleuren te genereren, zonder dure apparatuur en complexe processen. Bovendien kan de techniek worden gebruikt om materialen te vervaardigen die condensvorming tegengaan en/of structurele kleuren op hun oppervlakken genereren – functies die mogelijk nuttig zijn bij de ontwikkeling van innovatieve gassensoren.

Het papier is gepubliceerd in het journaal Geavanceerde wetenschap.

Vanwege hun uiteenlopende functionele mogelijkheden zijn periodieke nano-/microstructuren lange tijd een focus geweest van onderzoek en ontwikkeling in de materiaalkunde. Het vervaardigen ervan met behulp van conventionele technieken is echter een langdurig proces, waarvoor grote, dure apparatuur nodig is. Bovendien zijn deze technieken ongeschikt voor het creëren van periodieke nano-/microstructuren over grote oppervlakken.

Hoewel dit kan worden bereikt met behulp van bestaande printtechnologieën, worden inkten die geschikt zijn voor het vormen van periodieke nano-/microstructuren en methoden om deze opnieuw te vullen nog steeds onderzocht. Er was daarom grote vraag naar een eenvoudige techniek voor het vervaardigen van periodieke nano-/microstructuren.

Dit onderzoeksteam heeft onlangs een eenvoudige, herhaalbare techniek ontwikkeld voor het printen van een periodieke nano-/microstructuur op een glazen substraatoppervlak met behulp van een PDMS-plaat. Een PDMS-plaat bevat vloeibaar PDMS dat als inkt fungeert wanneer het van het oppervlak van de plaat wordt afgescheiden. De plaat kan een periodieke gerimpelde structuur op het oppervlak vormen. Dit kan vervolgens worden overgebracht naar een glasoppervlak door de PDMS-plaat in contact te brengen met het glasoppervlak en deze vervolgens te verwijderen, waarbij de periodieke nano-/microstructuur achterblijft.

Naast de winkle-structuur kunnen ook andere soorten periodieke nano-/microstructuren op het oppervlak van een glassubstraat worden gedrukt, zoals kolomvormige en golvende structuren. Bovendien kunnen andere stoffen (bijvoorbeeld siliconenoliën en silica-nanodeeltjes) worden gedispergeerd in vloeibaar PDMS, waardoor de resulterende periodieke nano-/microstructuren eigenschappen kunnen hebben die wenselijk zijn voor een verscheidenheid aan beoogde doeleinden.

Met behulp van deze nieuw ontwikkelde printtechniek hoopt het team periodieke nano-/microstructuren te creëren die kunnen worden gebruikt om aan de sociale eisen te voldoen door anti-condens te realiseren of structurele kleuren op hun oppervlakken te genereren – functies die mogelijk nuttig zijn bij de ontwikkeling van innovatieve gassensoren. De techniek zou ook kunnen worden gebruikt om superhydrofobe en superoleofobe oppervlakken en materialen te vervaardigen die nuttig zijn bij het opvangen van water uit de atmosfeer.

Om deze doelen te bereiken, wil het team eerst de experimentele omstandigheden optimaliseren waaronder het verschillende vormen van printbare periodieke nano-/microstructuren kan produceren.