Coating van kunststoffen met poreuze nanofilm

De poriegrootte in poreuze materialen heeft invloed op de eigenschappen van het materiaal. Kleine poriën zorgen bijvoorbeeld voor meer absorberende oppervlakken. Silicagel, dat vaak wordt gebruikt in voedselverpakkingen om vocht op te nemen, is een typisch voorbeeld.

Recente onderzoeken naar poreuze materialen hebben geleid tot de ontwikkeling van nieuwe materialen met ontwerpbare poriën, waardoor wetenschappers meer controle hebben over de eigenschappen van dergelijke materialen.

MOF is een poreus materiaal dat bestaat uit metaalionen die worden gecoördineerd door organische verbindingsmoleculen. Goed geordende nanoporiën in MOF’s hebben potentiële toepassingen in materiaalkunde en farmacologie.

Ondanks een groeiende interesse in MOF’s, moeten onderzoekers nog een effectieve methode vinden om MOF in dunne films te vormen. De meeste onderzoeken naar MOF-bereiding richten zich uitsluitend op de poedervorm. Door MOF in dunne films te vormen, wordt het gebruik ervan voor vochtigheidsdetectie, gasdetectie en resistieve schakelinrichtingen mogelijk.

Onderzoekers van de Tohoku University, Iwate University en het Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) hebben dit obstakel overwonnen door de groei van MOF naar films te beheersen. Dit betrof een eenvoudige “laag-voor-laag” -methode, waarbij opeenvolgende onderdompeling van substraten in ingrediëntenoplossingen wordt gebruikt.

De onderzoeksgroep koos vier soorten veelgebruikte plastic materialen als substraat voor MOF-filmgroei. Ze cultiveerden de groei van MOF-films op plastic materialen zoals nylon en acrylhars.

“De gemakkelijke en veelzijdige fabricagetechnieken die in deze studie worden gebruikt, hebben MOF’s opengesteld voor nieuwe toepassingsgebieden, zoals sensoren en geheugenapparaten”, zegt Shunsuke Yamamoto, co-auteur van de studie. “We hopen dat ons onderzoek dient als uitgangspunt voor het gebruik van MOF-films met elektronische apparaten.”

Verdere studies naar het filmgroeimechanisme zullen naar verwachting belangrijke inzichten opleveren in de coating op flexibele en transparante plastic substraten onder omgevingsomstandigheden.