(Phys.org) -- Gli ingegneri di Yale hanno sviluppato un nuovo sistema automatizzato per generare forti, flessibile, rivestimenti trasparenti con usi promettenti nella produzione di batterie agli ioni di litio e celle a combustibile, tra le altre applicazioni.

Fino ad ora, la lentezza di alcuni metodi di assemblaggio esistenti ha notevolmente limitato l'applicazione pratica di questi sottili, pellicole conduttive multistrato.

Guidati da André Taylor, un assistente professore di ingegneria chimica e ambientale, il team di Yale ha sviluppato una nuova tecnica di assemblaggio che riduce i tempi di processo e produce film con precisione a livello nanometrico e funzionalità migliorate. Il sistema — chiamato spin-spray layer-by-layer (SSLbL) — genera sottili, film multistrato più rapidamente di quanto fosse possibile in precedenza e con un maggiore controllo sulle caratteristiche del film.

I ricercatori descrivono il loro metodo in un prossimo numero della rivista ACS Nano , disponibile ora in prestampa.

“Ci sono molte applicazioni per la nuova tecnica nello sviluppo di rivestimenti funzionali su nanoscala, "dice Forrest Gittleson, uno studente laureato a Yale e membro del gruppo di ricerca. “Esistono sistemi solo spray [esistenti] che riducono il tempo di assemblaggio per i film strato per strato. Ma il nostro sistema migliora ulteriormente il tempo di processo, migliorando anche la capacità di regolare le caratteristiche del film. Offre un potente livello di controllo.”

In un esempio citato nel documento, un film campione è stato assemblato in 54 minuti utilizzando il nuovo metodo. Al contrario, il metodo di montaggio tradizionale, noto come rivestimento per immersione (strato per strato), ci sono volute 76 ore per produrre un film con conduttanza equivalente.

Oltre a migliorare i tempi di montaggio, il nuovo sistema offre anche un controllo superiore sullo spessore finale e l'uniformità del film.

I film contenenti nanotubi di carbonio sono stati a lungo riconosciuti come potenzialmente preziosi nelle applicazioni di sensori ed elettrodi. Ma è stato difficile ottenere una conduttività uniforme in tutto il film utilizzando i metodi tradizionali per immersione. Il team di Yale dimostra che il suo metodo genera un film più uniformemente conduttivo rispetto al metodo dip, fornendo un potenziale di prestazioni superiore.

“Poiché l'assemblaggio strato per strato può essere utilizzato con un'ampia scelta di polielettroliti e nanomateriali, "dice Taylor, “questa tecnica può essere utilizzata per un'ampia varietà di applicazioni che vanno dai materiali ultra resistenti (più resistenti dell'acciaio) alle barriere trasparenti alla diffusione dell'O2, alla consegna del farmaco. La prossima applicazione dipende dall'immaginazione del progettista dei materiali”.

I ricercatori hanno assemblato film multistrato polimerici ultrasottili e nanotubi, e li ha valutati per l'uso come elettrodi per batterie agli ioni di litio. La tecnica è promettente nello sviluppo di una migliore comprensione e metodo per creare rapidamente elettrodi per batterie con precisione a livello di nanometri.