Near-Field Electrospinning of Embedded Inorganic ZnO Nanowires

Nærfelts Elektrospinning af Indlagte Uorganiske ZnO Nanotråde

Antonsen, Mikkel Graugaard

4. term

Nanotechnology, Master

2014

2014-08-04

45

Nanotråde (NWs) og nanofibre er ekstremt tynde strukturer med potentiale til forskning og kommercielle anvendelser. For at kunne arbejde videre med dem er der brug for en enkel måde at placere og orientere nanotråde på overflader. Dette projekt undersøgte near-field electrospinning (NFES) som en metode, der ved hjælp af et elektrisk felt kan 'direkteskrive' meget tynde polymerfibre på en ledende overflade, så nanotråde bliver indlejret og placeret mere kontrolleret. Zinkoxid (ZnO)-nanotråde blev dyrket ved kemisk dampdeponering (CVD) og skulle derefter suspenderes i polymeropløsninger, så de kunne elektrospindes. Vi afprøvede tre metoder til overførsel og dispersion for at få nanotrådene fra deres vækstmiljø over i polymeropløsninger med højt udbytte og høj koncentration. Et NFES-setup blev derefter brugt til at direkte-skrive de resulterende opløsninger på ledende substrater, nærmere bestemt kvartsplader belagt med sputter-deponeret guld og siliciumsubstrater. I praksis var overførsel og dispersion ikke effektive nok. Polymeropløsningerne indeholdt ikke en tilstrækkelig koncentration af vel-disperserede ZnO-nanotråde til at fremstille near-field elektrospundne nanofibre med indlejrede nanotråde. Under de testede betingelser kunne de ønskede strukturer derfor ikke fremstilles pålideligt, hvilket peger på behov for forbedrede overførsels- og dispersionsmetoder, før NFES kan bruges til at indlejre ZnO-nanotråde i tilstrækkelige koncentrationer.

Nanowires (NWs) and nanofibers are extremely thin structures with promise for research and commercial applications. To move forward, simple ways to place and align nanowires on surfaces are needed. This project evaluated near-field electrospinning (NFES) as a method that uses an electric field to direct-write very thin polymer fibers onto a conductive surface, embedding nanowires to control their position and orientation. Zinc oxide (ZnO) nanowires were grown by chemical vapor deposition (CVD) and then targeted for suspension in polymer solutions so they could be electrospun. Three transfer/dispersion methods were tested to move the nanowires from their growth environment into polymer solutions with high yield and concentration. An NFES setup was then used to direct-write the resulting solutions onto conductive substrates, specifically gold-coated quartz plates and silicon substrates. In practice, the transfer and dispersion were not efficient enough. The polymer solutions did not contain a sufficient concentration of well-dispersed ZnO nanowires to produce near-field electrospun nanofibers with embedded nanowires. Under the tested conditions, the intended structures could not be reliably fabricated, indicating that improved transfer and dispersion methods are needed before NFES can embed ZnO nanowires at adequate concentrations.

[This abstract was generated with the help of AI]

Download
View record in AAU Student Projects