Nanodeeltjes hechten zich aan polymeren zoals speelgoedblokken via eenvoudige mechanische botsingen

Dr. Seunggun Yu en zijn team van Keri’s Insulation Materials Research Center hebben “hybride supraparticle synthesetechnologie” ontwikkeld die anorganische nanodeeltjes kunnen bevestigen aan het oppervlak van polymeer microdeeltjes door eenvoudige mechanische botsingen. Het werk is gepubliceerd in het dagboek Geavanceerde materialen.

De “hybride supraparticle synthesetechnologie” die functionele anorganische nanodeeltjes combineert met polymere microdeeltjes wordt op grote schaal toegepast in verschillende industrieën, waaronder materialen van batterij -elektroden, katalysatorsystemen, farmaceutische producten en biotechnologie, halfgeleiderverpakkingen en isolatiematerialen voor elektrische apparatuur.

In dit proces worden materialen voornamelijk gecombineerd door natte chemische processen, die verschillende problemen opleveren, waaronder complexe meerstappenprocedures en extra kosten, milieuproblemen vanwege het gebruik van oplosmiddelen en beperkingen in oppervlaktefunctionalisatietechnologieën die nodig zijn om chemische binding tussen verschillende materialen te induceren.

Geïnspireerd door de kraters gevormd op de maan vanwege asteroïde botsingen, introduceerde Dr. Seunggun Yu een methode van fysiek en mechanisch botsende deeltjes.

In dit proces zijn anorganische nanodeeltjes individueel bevestigd aan het oppervlak van polymeermicrodeeltjes, waardoor een kernschaalstructuur wordt gevormd waarbij de nanodeeltjes de microdeeltjes van het polymeer omhullen als een schaal.

Hoewel dit misschien een eenvoudig principe lijkt, was de werkelijke implementatie ervan zeer uitdagend. Om de nanodeeltjes stabiel te bevestigen aan het oppervlak van polymeermicrodeeltjes, moeten verschillende factoren tegelijkertijd worden overwogen, waaronder de grootteverhouding tussen de deeltjes, botsingssnelheid en rotatie -energie, oppervlakte -energie en ruwheid.

Door deze voorwaarden nauwkeurig te beheersen, combineerde het team van Dr. Yu met succes tientallen verschillende anorganische nanodeeltjes met microdeeltjes van verschillende grootte en eigenschappen, waardoor de optimale synthesecondities worden vastgesteld. Ze slaagden er ook in het fysieke gehechtheidsmechanisme te ontdekken, waardoor de eerste ontdekking van dit proces ter wereld werd gemarkeerd.

Bovendien heeft het onderzoeksteam een ​​technologie ontwikkeld om de mate van nanodeeltjesbevestiging, oppervlaktebedekking en de stabiliteit van de interface -binding kwantitatief te analyseren, terwijl ook de thermische, mechanische en chemische duurzaamheid wordt geëvalueerd.

Hierdoor konden ze multifunctionele composietdeeltjes met hoge betrouwbaarheid verkrijgen met uitstekende weerstand tegen verschillende omgevingscondities, terwijl ze tegelijkertijd magnetische, fotokatalytische en adsorptie-eigenschappen bezitten.

Dr. Seunggun Yu verklaarde: “Omdat we gemakkelijk de materialen die we nodig hebben, zoals speelgoedblokken kunnen combineren in een milieuvriendelijk droog proces dat geen oplosmiddelen gebruikt, is het voordelig voor massaproductie en commercialisering.”

“Deze technologie heeft een zeer breed scala aan bevestigbare materialen, en de reproduceerbaarheid in een eenvoudig proces is hoog, wat betekent dat de toegangsbarrière voor de industrie erg laag is.”

Keri wil de optimalisatie van syntheseprocessen versnellen door continu onderzoek. Bovendien is het van plan om actief commercialisering na te streven door potentiële industriële partners te identificeren die geïnteresseerd zijn in de technologie en het bevorderen van technologieoverdracht.