Development of new processes based on a reactor-injector of nanoparticles for plasma deposition of multifunctional and sustainable nanocomposite coatings (RI-plasma)

开发基于纳米粒子反应器注射器的新工艺,用于等离子体沉积多功能和可持续纳米复合涂层(RI-等离子体)

基本信息

  • 批准号:
    571852-2021
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Alliance Grants
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The concept of multifunctional coatings has become a prerogative in the development of innovative surfaces. For several internationally competitive applications, one challenge is to obtain nanocomposite (NC) coatings formed by small (<10 nm), isolated (non-aggregated) and well-dispersed nanoparticles (NPs). In this context, we wish to explore in this interdisciplinary research collaboration, the potential of a front-edge, "safe-by-design", versatile, green, and scalable method for deposition of multifunctional and sustainable NC thin films. The targeted method with high potential for industrial applications is based on a reactor-injector of NPs (based on Kemstream's commercial atomizer) coupled to advanced plasma processes. More specifically, this method allows to synthesize NPs from liquid organometallic precursors just before their injection into a deposition reactor. This prevents any agglomeration associated with the vaporization of droplets and further reduces potential human and environmental risks linked to the manipulation of NPs during synthesis and processing. In a first step, organometallic precursors will be identified and developed for the synthesis of metal oxide NPs and the experimental parameters suitable for RI-adapted hydrolysis will be determined. The injection of NPs will then be carried out in two types of non-equilibrium (or non-thermal) plasma reactors of interest to the Canadian company Plasmionique, namely reduced-pressure capacitive RF discharges for batch-like processing and homogeneous dielectric barrier discharges at atmospheric pressure for roll-to-roll continuous treatments. In line with the innovation strategy expressed by our industrial partner Safran and the very high added value of NC coatings in the fields of aeronautics and space exploration (A&S), special attention will be devoted to NC thin films based on NPs of metal oxides (ZnO and NiOx) dispersed in various matrices including "diamond-like carbon". Specifically, we will focus on all the factors driving the evolution of the physical and chemical properties of multifunctional and sustainable NC thin films, and, in particular, their mechanical properties under extreme ageing conditions.
多功能涂料的概念已成为创新表面发展的特权。对于几种具有国际竞争的应用,一个挑战是获得由小(<10 nm),分离的(非聚集)和散布良好的纳米颗粒(NP)形成的纳米复合材料(NC)涂层。在这种情况下,我们希望在这种跨学科的研究合作中探索,这是前沿,“安全”,多功能,绿色和可扩展的方法的潜力,用于沉积多功能和可持续的NC薄膜。具有高潜力用于工业应用的靶向方法基于NP的反应器注射器(基于Kemstream的商业雾化器)与高级血浆过程相连。更具体地说,该方法允许在注射到沉积反应器之前从液体有机金属前体中合成NP。这样可以防止与液滴蒸发相关的任何聚集,并进一步降低了与合成和加工过程中NPS操纵有关的潜在人类和环境风险。第一步,将确定并开发有机金属前体,以合成金属氧化物NP,并确定适合RI-Affed水解的实验参数。然后,将NPS注入加拿大公司Plasmionique的两种类型的非平衡(或非热)等离子体反应器,即减少压力的电容RF放电,以用于批次样处理和类似均匀的介电屏障,以使其在大气到滚动连续连续连续性的大气压力下排放。根据我们的工业合作伙伴Safran所表达的创新策略以及在航空和太空探索领域的NC涂料的高附加值(A&S),将特别注意基于基于NP的NP薄膜,基于NP的金属氧化物(Zno和Niox),分散在包括“钻石类碳纤维碳”在内的各种基质中。具体而言,我们将重点关注所有因素,推动多功能和可持续的NC薄膜的物理和化学特性的演变,尤其是在极端衰老条件下它们的机械性能。

项目成果

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