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Synthese von hierarchischen Nanostrukturen durch elastokapillare Selbstorganisation

Authors

  • Dr. Michaël De Volder,

    Corresponding author
    1. imec und Department of Mechanical Engineering, KULeuven, Heverlee (Belgien)
    2. School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, MA (USA)
    • imec und Department of Mechanical Engineering, KULeuven, Heverlee (Belgien)
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  • Prof. A. John Hart

    1. Department of Mechanical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, MI (USA)
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Abstract

Oberflächen, die mit nanoskaligen Filamenten wie Siliciumnanodrähten und Kohlenstoffnanoröhren beschichtet sind, sind potenziell hochinteressant für Hochleistungsbatterien und Kondensatorelektroden, Photovoltaik, elektrische Schaltungen, Substrate für Zellzüchtungen, Trockenklebstoffe und andere intelligente Materialien. Viele diese Anwendungen erfordern eine nasse Umgebung oder umfassen Verarbeitungsschritte in Lösung. Die durch diese nassen Umgebungen erzeugten Kapillarkräfte können einerseits zu einer unerwünschten Aggregation der nanoskaligen Filamente führen, andererseits kann über die Steuerung der Kapillarkräfte jedoch ein Manipulieren dieser Filamente zur Bildung diskreter Aggregate und neuer hierarchischer Strukturen möglich werden. Viele neuere Arbeiten deuten darauf hin, dass die elastokapillare Selbstorganisation von Nanofilamenten eine vielseitige und skalierbare Methode zum Aufbau komplexer und robuster Oberflächenarchitekturen sein kann. Mit diesem Aufsatz möchten wir zum Verständnis der elastokapillaren Selbstorganisation als Herstellungsmethode beitragen und deren Anwendungspotenzial vorstellen. Wir erläutern die Grundlagen und klassifizieren typische Anwendungen und Oberflächendesigns für Nanodrähte, Nanoröhren und Nanosäulen aus verschiedensten Materialien. Schließlich diskutieren wir beispielhafte Anwendungen und zukünftige Möglichkeiten, um neue Oberflächen über die elastokapillare Selbstorganisation von Nanofilamenten zu realisieren.

Ancillary