라이스 대학교 엔지니어, 나노 표면을 깨끗하게 유지하는 저장 기술 개발

Feb 14, 2024

라이스 대학의 엔지니어들은 저장된 나노물질의 표면에 휘발성 유기 화합물(VOC)이 축적되는 것을 방지할 수 있는 용기를 만들었습니다. 휴대 가능하고 저렴한 저장 기술은 나노 제조 및 재료 과학 실험실에서 흔히 발생하는 문제를 해결하고 이번 주에 발표된 논문에 설명되어 있습니다. American Chemical Society 저널 Nano Letters. "VOC는 매일 우리를 둘러싸고 있는 공기 중에 있습니다"라고 Rice 대학 기계 공학과 조교수인 연구 교신 저자 Daniel Preston이 말했습니다. “그들은 표면에 달라붙어 주로 탄소로 코팅을 형성합니다. 육안으로는 이러한 층을 볼 수 없지만 공기에 노출된 거의 모든 표면에서 몇 분 내에 형성되는 경우가 많습니다.” VOC는 세정액, 페인트 및 기타 여러 일반 제품에서 방출되는 탄소 기반 분자입니다. 사무실 및 공예 용품. 그들은 특히 높은 농도로 실내에 축적되며, 표면에 쌓이는 얇은 탄소 덩어리 층은 산업 나노제조 공정을 방해하고 미세유체 테스트 키트의 정확성을 제한하며 표면에 대한 기초 연구를 수행하는 과학자들에게 혼란을 야기할 수 있습니다. 문제를 해결하기 위해 박사 .디. 학생이자 연구 주 저자인 Zhen Liu는 Preston 및 그의 연구실의 다른 동료들과 함께 물체를 깨끗하게 유지하는 새로운 유형의 보관 용기를 개발했습니다. 실험에 따르면 그녀의 접근 방식은 최소 6주 동안 표면 오염을 효과적으로 방지하고 이전에 오염된 표면에서 VOC 침전층을 청소할 수도 있는 것으로 나타났습니다. 이 기술은 용기 내부의 초청정 벽에 의존합니다. 내부 벽의 표면은 수백만분의 1미터에서 수십억분의 1미터 크기의 작은 돌기와 디보트로 강화되었습니다. 미세하고 나노 수준의 결함은 벽의 표면적을 증가시켜 밀봉 시 용기 내부의 공기 중 VOC에 더 많은 금속 원자를 사용할 수 있게 합니다. "텍스처링을 통해 내부 용기 벽이 '희생' 재료로 작용할 수 있습니다." Liu 말했다. “VOC는 컨테이너 벽 표면으로 끌어당겨 내부에 보관된 다른 물체를 깨끗하게 유지할 수 있습니다.” 그녀는 오염 물질을 축적하기 위해 미리 청소된 대형 표면을 사용하는 아이디어가 50년 전에 제안되었지만 거의 눈에 띄지 않았다고 말했습니다. 그녀와 그녀의 동료들은 표면을 청소하고 나노텍스쳐링하는 현대적인 방법으로 아이디어를 개선했습니다. 그들은 일련의 실험을 통해 그들의 접근 방식이 밀봉된 페트리 접시 및 최첨단 진공 건조기를 포함한 다른 접근 방식보다 VOC가 저장된 물질의 표면을 코팅하는 것을 더 효과적으로 방지한다는 것을 보여주었습니다. Preston의 그룹은 이러한 방식을 기반으로 구축되었습니다. 실험을 통해 컨테이너 내부에서 일어나는 일을 정확하게 특성화하는 이론적 모델을 개발했습니다. Preston은 이 모델을 통해 향후 설계를 개선하고 시스템 성능을 최적화할 수 있을 것이라고 말했습니다. 이 연구는 Rice의 Shared Equipment Authority, Rice University Academy of Fellows, 미국 해안경비대 고급 교육 프로그램 및 건물 혁신 펠로우십의 지원을 받았습니다. 에너지부(DE-SC0014664).