(Phys.org) -- Les ingénieurs de Yale ont développé un nouveau système automatisé pour générer des souple, des revêtements transparents aux utilisations prometteuses dans la production de batteries lithium-ion et de piles à combustible, entre autres applications.

Jusqu'à maintenant, le débit lent de certaines méthodes d'assemblage existantes a considérablement restreint l'application pratique de ces minces, films conducteurs multicouches.

Dirigé par André Taylor, professeur assistant en génie chimique et environnemental, l'équipe de Yale a développé une nouvelle technique d'assemblage qui réduit le temps de traitement et produit des films avec à la fois une précision nanométrique et une fonction améliorée. Le système - appelé spin-spray couche par couche (SSLbL) - génère des couches minces, films multicouches plus rapidement qu'auparavant et avec un meilleur contrôle des caractéristiques du film.

Les chercheurs décrivent leur méthode dans un prochain numéro de la revue ACS Nano , disponible dès maintenant en préimpression.

« Il existe de nombreuses applications pour la nouvelle technique dans le développement de revêtements fonctionnels à l'échelle nanométrique, " dit Forrest Gittleson, un étudiant diplômé de Yale et membre de l'équipe de recherche. « Il existe des systèmes de pulvérisation uniquement [existants] qui réduisent le temps d'assemblage des films couche par couche. Mais notre système améliore encore le temps de traitement tout en améliorant la capacité d'ajuster les caractéristiques du film. Cela permet un niveau de contrôle puissant.

Dans un exemple cité dans le document, un échantillon de film a été assemblé en 54 minutes en utilisant la nouvelle méthode. Par contre, la méthode d'assemblage traditionnelle, connu sous le nom de revêtement par immersion (couche par couche), a pris 76 heures pour produire un film avec une conductance équivalente.

En plus d'améliorer le temps de montage, le nouveau système offre également un contrôle supérieur sur l'épaisseur et l'uniformité finales du film.

Les films contenant des nanotubes de carbone sont depuis longtemps reconnus comme potentiellement précieux dans les applications de capteurs et d'électrodes. Mais il a été difficile d'obtenir une conductivité uniforme dans tout le film en utilisant les méthodes d'immersion traditionnelles. L'équipe de Yale démontre que sa méthode génère un film plus uniformément conducteur que la méthode par immersion, offrant un potentiel de performance supérieur.

« Parce que l'assemblage couche par couche peut être utilisé avec un large choix de polyélectrolytes et de nanomatériaux, " dit Taylor, « cette technique peut être utilisée pour une grande variété d'applications allant des matériaux ultra résistants (plus résistants que l'acier) aux barrières transparentes de diffusion d'O2, à la délivrance de médicaments. La prochaine application dépend de l'imagination du concepteur de matériaux.

Les chercheurs ont assemblé des films multicouches ultrafins de polymères et de nanotubes, et les a évalués pour une utilisation en tant qu'électrodes de batterie lithium-ion. La technique est prometteuse dans le développement d'une meilleure compréhension et d'une méthode pour créer rapidement des électrodes de batterie avec une précision au niveau du nanomètre.