Projekt

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Initiated chemical vapor deposition (iCVD) system for rational and durable surface functionalization

Gesuchsteller/in Poulikakos Dimos
Nummer 170724
Förderungsinstrument R'EQUIP
Forschungseinrichtung Institut für Energietechnik ETH Zürich
Hochschule ETH Zürich - ETHZ
Hauptdisziplin Maschineningenieurwesen
Beginn/Ende 01.01.2017 - 31.12.2017
Bewilligter Betrag 108'000.00
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Alle Disziplinen (2)

Disziplin
Maschineningenieurwesen
Materialwissenschaften

Keywords (11)

nanoengineering; wettability; soft-materials; condensation; microfluidics; superhydrophobic; chemical vapor deposition; icephobic; catalysts; thin films; plasmonics

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Das Ziel dieses Projektes ist die Herstellung von uniformen und langlebigen Schichten aus Polymeren auf verschiedenen Materialen, welche zuvor mit einer Mikro- beziehungsweise Nanostruktur versehen wurden. Dies soll bedeutende und neue Studien- und Anwendungszweige eröffnen. Beispiele dafür sind Studien zu rationell konzipierten icephobischen Oberflächen, Anwendungen in der Plasmonik, in der Bauphysik, Design von Katalysatoren, Umwelt-Mikrofluidik und Design von weichen Materialien.
Lay summary

Das Ziel dieses Projektes ist die Herstellung von uniformen und langlebigen Nanoschichten aus Polymeren auf verschiedenen Materialen, welche zuvor mit einer Mikro- beziehungsweise Nanostruktur versehen wurden. Dies soll bedeutende und neue Studien- und Anwendungszweige eröffnen. Etablierte Technologien zur Weiterverarbeitung von Polymeren sind grösstenteils ungenügend, wenn es darum geht, langlebige und uniforme Schichten auf strukturierten Oberflächen herzustellen. Um dieses Problem zu beheben, wurde eine neue Technologie entwickelt, welche es ermöglicht nachhaltige Schichtdicken im Nanometerbereich auf einer Vielzahl von Materialien mit komplexen dreidimensionalen Strukturen aufzudampfen (initiated-CVD or iCVD). Wir erzielen eine Vielzahl von Projekten vor, in denen iCVD bedeutende Anwendungszweige eröffnen wird. Beispiele dafür sind Studien zu rationell konzipierten icephobischen Oberflächen (SNF 162565; ERC Advanced Grant 669908, INTICE), Anwendungen in der Plasmonik (SNF 165559; ERC Advanced Grant, QuaDoPS), in der Bauphysik, Design von Katalysatoren, Umwelt-Mikrofluidik und Design von weichen Materialien. In all diesen Forschungsgebieten existiert der Bedarf, die Interaktion von kondensierter und aktiver Materie mit dem darunterliegenden Substrat passiv zu kontrollieren. Die robusten und funktionellen Schichten, hergestellt durch iCVD, werden die Bandbreite der kontrollierbaren Oberflächeneigenschaften wesentlich erweitern. Wir möchten unser grundlegendes Verständnis in diesen Gebieten vertiefen und neue Materialien und Technologien entwickeln, welche von dem neuen Wissen profitieren werden.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 23.11.2016

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
162855 Electric field induced on-demand trapping and combining of matter in nanofluidic channels with single nanoparticle resolution 01.02.2016 Projektförderung (Abt. I-III)
165559 Optical Strong Coupling in Colloidal Quantum Dots 01.05.2016 Projektförderung (Abt. I-III)
146180 Facile nanostructuring by direct printing: Fundamentals and applications in light-nanostructure interactions 01.04.2013 Projektförderung (Abt. I-III)
162565 The Fundamental Role of Extreme Environmental Conditions on Surface Icing and on the Design of Icephobic Surfaces 01.02.2016 Projektförderung (Abt. I-III)

Abstract

Chemical vapor deposition (CVD) of thin films is an essential and versatile process for semi-conductor device fabrication, because it enables the deposition of thin, conformal films with high purity over relatively large areas, which is centrally important to many applications. Its main drawback is its need for high-temperatures, which can limit the ability to process sensitive materials (e.g., polymers). Established techniques for processing polymers, such as solution processing and subsequent spin coating, while facile, are largely insufficient when it comes to producing tenacious and conformal films on pre-existing three-dimensional structures and can be limited by insolubility (e.g., poly(tetrafluoroethylene)). To address this need, researchers have developed a polymer CVD technique termed initiated chemical vapor deposition (iCVD)-drawing on the deep knowledge base from solution chemists-that can graft sub-100 nm thick polymer films onto a variety of substrate materials with tailored properties onto complex three-dimensional shapes. The technique has already been demonstrated to be important for enhancing a variety of surface properties, namely, superhydrophobicity, dropwise condensation efficiency, and anti-biofouling, and we believe that it can significantly enhance the capabilities of many research groups at ETH-by allowing them to deposit thin polymeric films-and complement their already established CVD techniques like atomic layer deposition (ALD). We propose a host of projects where iCVD will enable important studies that were previously not possible, including: performance limitations of rationally designed icephobic surfaces (SNF 162565; ERC Advanced Grant 669908, INTICE), plasmonics (SNF 165559; ERC Advanced Grant, QuaDoPS), building physics, catalyst design, environmental microfluidics, and soft-material design. In all of these research areas, there is a need to control passively the interaction of condensed and active matter with the underlying substrate, and the robust functional films fabricated by iCVD will significantly extend the range of needed surface properties that can be controlled.
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