一种新的全干聚合技术使用反应性蒸汽来创建具有增强性能的薄膜，如机械强度、动力学和形貌。这种合成过程对环境的影响比传统的高温或基于溶液的制造更温和，并可能导致用于微电子、先进电池和治疗的聚合物涂层的改进。
“这种可扩展的化学气相沉积聚合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，”康奈尔工程学院史密斯化学与生物分子工程学院助理教授杨荣(Rong Yang)说。“这有点像乐高积木。你和一个新的连接件合作。现在你可以做很多以前做不到的事情。”
杨振宁与西布里机械与航空航天工程学院助理教授杨敬杰(Jingjie Yeo)以及材料科学与工程副教授谢福德·贝克(Shefford Baker)合作开展了该项目。
该小组的论文《启动化学气相沉积中的工程溶剂化控制聚合动力学和材料特性》发表在2月9日的《自然综合》上。第一作者是博士生陈鹏宇。杨和杨是共同资深作者。
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苹果日历收到黄色广告纳米层材料的常见工艺。由于这一过程需要将材料加热到数千度，有机聚合物不太适合。CVD聚合技术，如起始CVD (iCVD)是聚合物合成的低温对应技术。然而，杨说，这种方法也有局限性，因为“多年来，人们已经发展到用这种方法可以制造化学物质的边界。”
杨的实验室研究了气相沉积的聚合物如何与细菌病原体相互作用，以及细菌如何在聚合物涂层上定植，从船体涂料到生物医学设备的涂层。她和Chen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多样化CVD聚合物:使用一种“神奇”溶剂，即惰性蒸汽分子，它不会被纳入最终材料，而是与前驱体相互作用，在室温下产生新的材料性能。
“这是一种古老的化学反应，但有了新的特点，”杨说。
在这种情况下，溶剂通过氢键与普通CVD单体相互作用。“这是一种新颖的机制，尽管概念简单而优雅，”陈说。“基于这一有趣的策略，我们正在开发一种强大的、可推广的溶剂化工程科学。”
杨和陈随后求助于杨，杨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学或化学平衡。
Yeo说:“我们在分子尺度上区分了不同溶剂的影响，我们清楚地观察到哪种溶剂分子更倾向于与XFB88.XYF幸福宝站长统计单体结合。”“因此，我们最终可以筛选出哪些乐高积木最适合彼此。”
研究人员将得到的薄膜带到贝克的实验室，利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。溶剂还会使聚合物涂层生长得更快，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，基本上可以应用于任何带有聚合物涂层的材料，例如微电子学中的介电材料，船体中的防污涂层，以及废水处理中用于净化的分离膜。这项技术还可以让研究人员操纵药品的渗透性，以控制药物的释放。
“这为材料设计增加了一个新的维度。你可以想象各种各样的溶剂都可以和单体形成氢键并以不同的方式控制反应动力学。或者你可以让溶剂分子永久地融入到你的材料中，如果你正确设计分子间的相互作用，”杨说。“有了这个额外的自由度，未来还有很多东西可以探索。”
合著者包括Baker、Zheyuan Zhang和Zach Rouse。
更多信息:彭宇陈等，启动化学气相沉积的工程溶剂化控制聚合动力学和材料性能，自然合成(2023)。DOI: 10.1038 / s44160 - 023 - 00242 - 5
康奈尔大学提供
18部全能播放器引用:“魔术”溶剂创造更强的薄膜(2023,2月14日)检索于2023年2月14日从https://phys.org/news/2023-02-magic-solvent-stronger-thin.html
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