“神奇”溶剂创造出更强的薄膜

14年2023月XNUMX日（Nanowerk新闻) 一种新的全干聚合技术使用反应蒸气来制造具有增强性能的薄膜，例如机械强度、动力学和形态。与传统的高温或基于溶液的制造相比，该合成过程对环境更加温和，并且可以改善微电子、先进电池和治疗领域的聚合物涂层。 “这种引发化学气相沉积聚合的可扩展技术使我们能够制造新材料，而无需重新设计或改造整个化学过程。我们只是简单地添加一种‘活性’溶剂，”康奈尔大学史密斯化学与生物分子工程学院助理教授杨荣说。 “它有点像乐高。您与一个新的连接件合作。现在你可以建造大量以前无法完成的东西。” 这张显微照片显示了博士生陈鹏宇在康奈尔大学史密斯化学与生物分子工程学院助理教授杨荣的实验室中制作的化学气相沉积涂层。 （图片来源：康奈尔大学）杨与西布利机械与航空航天工程学院助理教授 Jingjie Yeo 以及材料科学与工程副教授 Shefford Baker 合作开展了该项目。该小组论文发表于 自然综合 (“引发化学气相沉积中的工程溶剂化以控制聚合动力学和材料性能”). 第一作者是博士生陈鹏宇。 杨和杨是共同高级作者。 化学气相沉积（CVD）是半导体制造和计算机微芯片生产中用于制造无缺陷无机纳米层材料的常用工艺。 由于该过程需要将材料加热到数千度，因此有机聚合物的表现不佳。 CVD 聚合技术（例如引发 CVD (iCVD)）是为聚合物合成而开发的低温技术。 然而，它也有局限性，杨说，因为“多年来，人们已经发展到了用这种方法可以产生化学反应的极限。”杨的实验室研究气相沉积聚合物如何与细菌病原体相互作用，以及细菌如何反过来在聚合物涂层上定殖，从船体使用的油漆到生物医学设备的涂层。 她和陈试图通过借用传统溶液合成的概念来开发一种不同的方法来使 CVD 聚合物多样化：使用“神奇”溶剂，即惰性蒸气分子，它不会并入最终材料中，而是相反与前体相互作用，在室温下产生新的材料特性。 “这是一种古老的化学物质，但具有新的特点，”杨说。 在这种情况下，溶剂通过氢键与常见的 CVD 单体相互作用。 “虽然概念简单而优雅，但这是一种新颖的机制，”陈说。 “基于这一有趣的策略，我们正在开发一门强大且可推广的溶剂化工程科学。” Yang 和 Chen 随后求助于 Yeo，他的实验室模拟了溶剂和单体相互作用背后的分子动力学，以及如何调整它们的化学计量或化学平衡。 “我们在分子尺度上区分了不同溶剂的影响，并且清楚地观察到哪些溶剂分子更倾向于与单体结合，”Yeo 说。 “因此，我们最终可以筛选出哪些乐高积木能够最适合彼此。”研究人员将所得薄膜带到贝克实验室，实验室使用纳米压痕测试对其进行研究，发现溶剂化机制增强了材料。 溶剂还导致聚合物涂层生长更快并改变其形态。 这种方法现在可以应用于各种甲基丙烯酸酯和乙烯基单体——基本上适用于任何具有聚合物涂层的物质，例如微电子中的介电材料、船体中的防污涂层以及废水处理中实现净化的分离膜。 该技术还可以让研究人员操纵药品的渗透性以控制药物释放。 “这为材料设计增加了一个新的维度。 您可以想象各种可以与单体形成氢键并以不同方式控制反应动力学的溶剂。 或者，如果你正确设计分子相互作用，你可以将溶剂分子永久地融入你的材料中，”杨说。

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• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62366.php