水稻工程师的存储技术保持纳米表面清洁

莱斯大学的工程师创造了可以防止挥发性有机化合物(VOC) 在储存的纳米材料表面积聚的容器。

这种便携式且廉价的存储技术解决了纳米制造和材料科学实验室中普遍存在的问题，本周在化学会杂志《纳米快报》上发表的一篇论文对此进行了描述。

“我们每天周围的空气中都含有挥发性有机化合物，”该研究的通讯作者、莱斯大学机械工程系助理教授丹尼尔·普雷斯顿说。“它们附着在表面并形成一层主要由碳组成的涂层。你无法用肉眼看到这些层，但它们通常在几分钟内就形成在几乎任何暴露于空气的表面上。”

挥发性有机化合物是碳基分子，从许多常见产品中排放，包括清洁液、油漆以及办公和手工艺用品。它们在室内积聚的浓度特别高，它们在表面沉积的薄层碳泥会阻碍工业纳米制造过程，限制微流体测试套件的准确性，并给对表面进行基础研究的科学家带来困惑。

为了解决这个问题，博士。学生兼研究主要作者刘真与普雷斯顿和他实验室的其他人一起开发了一种新型的存储容器，可以保持物体清洁。实验表明，她的方法可以有效防止表面污染至少六周，甚至可以清除先前污染表面上的挥发性有机化合物沉积层。

该技术依赖于容器内的超净壁。内墙的表面布满了微小的凸起和凹痕，尺寸从百万分之几米到十亿分之一米不等。微观和纳米级的缺陷增加了壁的表面积，使更多的金属原子可以被密封容器内空气中的挥发性有机化合物所利用。

“纹理允许容器内壁充当‘牺牲’材料，”刘说。“挥发性有机化合物被拉到容器壁的表面，这使得储存在里面的其他物体保持清洁。”

她说，50 年前就提出了利用大面积预先清洁的表面来积累污染物的想法，但基本上没有引起人们的注意。她和她的同事利用现代清洁方法和纳米纹理表面改进了这个想法。他们通过一系列实验表明，与其他方法(包括密封培养皿和最先进的真空干燥器)相比，他们的方法可以更好地防止挥发性有机化合物覆盖储存材料的表面。

普雷斯顿的团队在实验的基础上开发了一个理论模型，可以准确地描述容器内发生的情况。普雷斯顿表示，该模型将使他们能够在未来改进设计并优化系统性能。

该研究得到了莱斯大学共享设备管理局、莱斯大学研究员学院、海岸警卫队高级教育计划和能源部建筑创新奖学金 (DE-SC0014664) 的支持。