دستیابی به‌روش رشد فیلم‌های نازک پلیمری رسانا

به گزارش ScienceDaily آب و روغن مخلوط نمی‌شوند؛ اما اضافه کردن مقداری نانوالیاف مسئله را حل می‌کند.گروهی از مهندسان و شیمی‌دانان UCLA، روش جدیدی را برای پوشش‌دهی سطوح بزرگ با لایه‌ای نازک نانوالیاف که شفاف و رساناست، ارائه کرده‌اند. در این روش، مخلوط آب، روغن غلیظ و نانوالیاف پلیمری با شدت زیاد به میزان کافی تکان داده می‌شود، سپس با پاشش این محلول روی سطح، لایه ایجاد می‌شود.

پروفسور ریچارد کانر، محقق مؤسسه‌ی نانوسیستم کالیفرنیا می‌گوید:«از مزایای این روش می‌توان به‌سادگی و تطبیق‌پذیری، ارزان و قابل بازیافت بودن مواد مصرفی آن اشاره کرد. این فرایند روی هر سطحی می‌تواند اعمال شود و فیلم نازک یکنواختی را تنها در چند ثانیه ایجاد می‌کند، تمام مراحل این فرایند در دمای اتاق قابل انجام است.» پلیمرهای رسانا، انعطاف‌پذیری و چقرمگی پلاستیک‌ها و خواص الکتریکی را با هم دارند. این پلیمرها برای استفاده در مدارهای الکترونیکی چاپی تا سوپرخازن‌ها پیشنهاد شده‌اند؛ اما تاکنون استفاده‌ی گسترده‌ی آنها ممکن نبود، زیرا فرایند تبدیل آنها به فیلم، دارای مشکلاتی بود. توالی تصاویر، رشد لایه‌ی پلیمری رسانا را در 35 ثانیه نشان می‌دهد. تصویر D مخلوط را درست پس از هم زدن، و تصاویر ‌E، F، G، H و I مخلوط را پس از گذشت 0.5، 1، 10، 30 و 35 ثانیه از به ‌هم زدن نشان می‌دهد.

پروفسور یانگ یانگ رئیس مرکز انرژی‌های تجدیدپذیر مبتنی بر نانو در  CNSI می‌گوید:«امکان استفاده از زیرلایه‌های متعدد، موجب شده‌است تا این روش طیف گسترده‌ای از کاربردها را مانند پیل‌های خورشیدی آلی، دیودهای منتشرکننده‌ی نور، حسگرها و شیشه‌های هوشمند را پوشش دهد». یکی از کاربرد‌های این روش، استفاده در ساخت شیشه‌های هوشمند – شیشه‌هایی که با اعمال جریان تغییر حالت می‌دهند؛ مثلاً تغییر بین حالت شفاف و مات برای عبور دادن یا جلوگیری از عبور نور- است. گروه تحقیقاتی UCLA برای افزایش کاربردهای این روش، در حال بررسی سایر نانومواد هستند. با هم زدن آب و روغن، مخلوطی از قطرات کوچک شکل می‌گیرد که سطح مشترک آب و روغن را ایجاد می‌کند. این سطح مشترک به‌عنوان نقطه‌ی شروع برای به دام انداختن نانوفیبرهای پلیمری در سطح مشترک مایع-مایع عمل می‌کند. همان‌طور که قطرات به هم می‌پیوندند، تغییر در غلظت مواد جامد موجود در این سطح مشترک، موجب تغییر در تنش سطحی می‌شود. پاشیده شدن آنها به دیواره‌ی شیشه‌ای، در اثر تلاش برای کاهش اختلاف تنش سطحی است. جریان جهت‌دار سیال، موجب رسانا شدن تمام لایه‌ی نازک می‌شود. این لایه، شامل تک‌لایه‌ی منفردی از نانوالیاف پلیمری است. یکنواختی سطح لایه به‌دلیل ذراتی است که از سطح مشترک آب و روغن بیرون کشیده می‌شوند. این ذرات، بین دو سیال با تنش سطحی متفاوت قرار دارند. این پروژه، با همکاری شرکت فناوری‌های فیبرون و حمایت بنیاد علوم ملی با عنوان حمایت از انتقال فناوری مشاغل کوچک، انجام شده‌است. فیبرون شرکت کوچکی است که حق لیسانس فناوری را از UCLA دارد. این شرکت را کانر(مشاور علمی رئیس)و دکتر کریستینا بارکر و دکتر هنری تران(دو نفر از دانشجویان سابقش،که در هدایت شرکت نقش دارند) تأسیس کرده‌اند. کریستین برن‌براچ( نایب رئیس) می‌گوید:«مشارکت با UCLA برای توسعه‌ی این فناوری از نوع برنده-برنده است، که ما را قادر کرده‌ تا به افراد خلاق دسترسی داشته باشیم، همچنین ارتباطی شفاف و رسمی با دانشگاه برقرار کنیم.» وی از تجاری شدن سریع این فناوری خبر داد. روش‌های دیگری هم برای ایجاد لایه‌های نازکی از پلیمرهای رسانا وجود دارد؛ اما هر کدام از آنها تنها برای تعداد محدودی از کاربردها، قابل استفاده‌اند و یا امکان گسترش و استفاده در مقیاس ‌بزرگ‌تر را ندارند. از این رو برای مدتی طولانی، روشی جستجو می‌شد که بر محدودیت‌های همه‌ی روش‌های قبلی غلبه کند. روش آب و روغن و استفاده از فناوری نانو، می‌تواند این نیاز را برآورده سازد؛ این روش، برای ایجاد لایه‌های نازک بزرگ از پلیمرهای رسانا، عمومی و قابل گسترش است.