Ein Forscherteam von NIMS und der University of Connecticut hat eine Drucktechnik entwickelt, mit der sich eine periodische Nano-/Mikrostruktur auf der Oberfläche einer Polydimethylsiloxan-Platte (PDMS) bilden und diese problemlos auf die Oberfläche eines Glassubstrats übertragen lässt.
Diese Technik ermöglicht die Herstellung von Materialien mit nützlichen Funktionen – einschließlich Wasserabweisung und der Fähigkeit, Strukturfarben zu erzeugen – ohne teure Ausrüstung und komplexe Prozesse. Darüber hinaus kann die Technik zur Herstellung von Materialien verwendet werden, die in der Lage sind, Antibeschlag zu bewirken und/oder Strukturfarben auf ihren Oberflächen zu erzeugen – Funktionen, die möglicherweise bei der Entwicklung innovativer Gassensoren nützlich sind.
Das Papier ist veröffentlicht im Tagebuch Fortgeschrittene Wissenschaft.
Aufgrund ihrer vielfältigen Funktionsfähigkeiten stehen periodische Nano-/Mikrostrukturen seit langem im Fokus der Forschung und Entwicklung der Materialwissenschaften. Ihre Herstellung mit konventionellen Techniken ist jedoch ein langwieriger Prozess, der den Einsatz großer und teurer Geräte erfordert. Darüber hinaus sind diese Techniken nicht für die Erzeugung periodischer Nano-/Mikrostrukturen auf großen Flächen geeignet.
Obwohl dies mit vorhandenen Drucktechnologien erreicht werden könnte, werden Tinten, die sich zur Bildung periodischer Nano-/Mikrostrukturen eignen, und Methoden zu deren Wiederauffüllung noch erforscht. Daher bestand ein großer Bedarf an einer einfachen Technik zur Herstellung periodischer Nano-/Mikrostrukturen.
Dieses Forschungsteam hat kürzlich eine einfache, wiederholbare Technik zum Drucken einer periodischen Nano-/Mikrostruktur auf einer Glassubstratoberfläche mithilfe einer PDMS-Platte entwickelt. Eine PDMS-Platte enthält flüssiges PDMS, das als Tinte fungiert, wenn es von der Plattenoberfläche austritt. Die Platte ist in der Lage, auf ihrer Oberfläche eine periodische Faltenstruktur zu bilden. Dies kann dann auf eine Glasoberfläche übertragen werden, indem die PDMS-Platte mit der Glasoberfläche in Kontakt gebracht und dann entfernt wird, wobei die periodische Nano-/Mikrostruktur zurückbleibt.
Neben der Wellenstruktur können auch andere Arten von periodischen Nano-/Mikrostrukturen auf die Oberfläche eines Glassubstrats gedruckt werden, beispielsweise säulenförmige und wellenförmige Strukturen. Darüber hinaus können andere Substanzen (z. B. Silikonöle und Silica-Nanopartikel) in flüssigem PDMS dispergiert werden, wodurch die resultierenden periodischen Nano-/Mikrostrukturen Eigenschaften aufweisen, die für eine Vielzahl beabsichtigter Zwecke wünschenswert sind.
Mit dieser neu entwickelten Drucktechnik hofft das Team, periodische Nano-/Mikrostrukturen zu schaffen, die zur Befriedigung gesellschaftlicher Anforderungen eingesetzt werden können, indem sie Antibeschlag oder Strukturfarben auf ihren Oberflächen erzeugen – Funktionen, die möglicherweise für die Entwicklung innovativer Gassensoren nützlich sind. Die Technik könnte auch zur Herstellung superhydrophober und superoleophober Oberflächen und Materialien verwendet werden, die für die atmosphärische Wassergewinnung nützlich sind.
Um diese Ziele zu erreichen, plant das Team zunächst, die experimentellen Bedingungen zu optimieren, unter denen verschiedene Formen druckbarer periodischer Nano-/Mikrostrukturen hergestellt werden können.
Weitere Informationen:
Kota Shiba et al., Syneresis-Driven Self-Refilling Printing of Geometry/Component-Controlled Nano/Microstructures, Fortgeschrittene Wissenschaft (2024). DOI: 10.1002/advs.202405151