Multi-layered Nanocoating of Nano and Submicron Sized Particles at Large Scale

大规模纳米和亚微米尺寸颗粒的多层纳米涂层

基本信息

  • 批准号:
    0400292
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2004-08-15 至 2010-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Atomic Layer Deposition (ALD) processing will be carried out to modify the surface chemistry of ultrafine particles at large scale and to investigate the utility of the modified particles for UVA/UVB transmittance and self assembly. In one aspect of the research, multilayered and nanolaminated ceramic films will be placed on the surface of individual primary submicron and nanosized inorganic particles using a fluidized bed process. The research effort includes an understanding of the fluidization behavior of the submicron and nanosized particles that are affected by interparticle forces and that fluidize as dynamic aggregates, and the subsequent ability to nanocoat individual primary particles fluidizing as light aggregates. This is a first attempt to place nanothick multilayers on fluidized particles by ALD. A sunscreen UVA/UVB system (ZnO/TiO2) has been selected to provide for a well characterized application with definitive methods for testing the composite powder behavior in non-aqueous formulations (sunscreen lotions). In another aspect of the research, inorganic nanofilms will be placed on the surface of nanospherical particles by ALD to control their surface charge (anionic and cationic). Solutions containing equal concentration of oppositely charged nanospheres will be investigated for ionic self-assembly into nanospherical "salts". The investigation will be extended to bilayered coatings on nanosized substrate particles where the inner layer imparts optical functionality on the nanoparticles and the outer layer imparts charge functionality for ionic self assembly. In this manner, the self assembly of photonic crystalline arrays with controlled diffraction patterns will be investigated. The overall goal of the project is to demonstrate multi-layered films on ultrafine particles by ALD and the utility of such surface modified particles in formulations and nanofabricated arrays.This novel research provides for the large scale control of nanoparticle surface chemistry to facilitate the use of functionalized nanoparticles in formulations and for fabricating novel components. The nanoparticle surface coating method to be investigated is enabling and widely applicable to many systems. This research provides for a unique educational experience for two Ph.D. students and approximately 20 undergraduates over the three year program. A local industrial partner, ALD Nanosolutions, has agreed to work with the students (e.g., through capstone design projects) to better understand both the scientific and applied aspects of the research and to facilitate technology transfer.
将进行原子层沉积(ALD)处理,以大规模修改超细颗粒的表面化学,并研究改良的颗粒对UVA/UVB透射率和自组装的实用性。 在研究的一个方面,多层和纳光胶片的陶瓷膜将放置在单个原代亚微米的表面,并使用流化的床工艺进行纳米化的无机颗粒。研究工作包括了解受植物内部力影响的亚微米和纳米化颗粒的流化行为,并以动态聚集体的流动性,以及随后纳米涂层单个主要颗粒作为光聚集体流体的能力。 这是第一次尝试将纳米尼克多层放在ALD上的流化颗粒上。 已经选择了防晒UVA/UVB系统(ZnO/TiO2),以提供具有良好表征的应用,并使用确定的方法来测试非水剂中的复合粉末行为(防晒霜乳液)。 在研究的另一个方面,无机纳米膜将通过ALD放置在纳米颗粒的表面上,以控制其表面电荷(阴离子和阳离子)。 将研究含有相等浓度的相对电荷纳米球的溶液将离子自组装到纳米圈“盐”中。 该研究将扩展到纳米底物颗粒上的双层涂层,其中内层在纳米颗粒上赋予光功能,而外层为离子自组装赋予了电荷功能。 以这种方式,将研究具有控制衍射模式的光子晶体阵列的自组装。 该项目的总体目的是通过ALD证明在超细颗粒上的多层膜,以及这种表面修饰的颗粒在配方和纳米化阵列中的实用性。这项新型研究提供了对纳米颗粒表面化学的大规模控制,以促进功能化的纳米颗粒在配方和制造新颖的组合中的使用。 要研究的纳米颗粒表面涂层方法可实现并广泛适用于许多系统。 这项研究为两个博士学位提供了独特的教育经验。在三年计划中,学生和大约20个本科生。 当地的工业合作伙伴ALD纳米溶液已同意与学生(例如,通过Capstone Design Projects)合作,以更好地了解研究的科学和应用方面,并促进技术转移。

项目成果

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