多層薄膜材料

多層薄膜材料，就是在一層厚度只有納米級的材料上，再鋪上一層或多層性質不同的其他薄層材料，最後形成多層固態塗層。由於各層材料的電、磁及化學性質各不相同，多層薄膜材料會擁有一些奇異的特性。目前，這種製造工藝簡單的新型材料正受到各國關注，已從實驗室研究進入商業化階段，可以廣泛套用於防腐塗層、燃料電池及生物醫學移植等領域。

多層薄膜材料

多層薄膜材料，就是在一層厚度只有納米級的材料上，再鋪上一層或多層性質不同的其他薄層材料，最後形成多層固態塗層。由於各層材料的電、磁及化學性質各不相同，多層薄膜材料會擁有一些奇異的特性。

《科學新聞》報導說，從事多層薄膜材料研究達10年之久的麻省理工學院魯伯諾稱，多層薄膜材料的研究開發已經到了開始收穫的階段。該材料的處理工藝簡單，套用前景十分廣泛。

1991年，法國斯特拉斯堡路易斯 博斯卡大學的Decher首先提出由帶正電的聚合物和帶負電的聚合物組成2層薄膜材料的構想，由於靜電的作用，在一層材料上添加另外一層材料非常容易。此後，多層薄膜材料的研究工作進展很快。通常，研究人員將帶負電的天然襯材如玻璃片等，浸入含有大分子量的帶正電物質的溶液中，然後沖洗、乾燥，再採用含有帶負電物質的溶液，不斷重複上述過程，每一次產生的薄膜材料厚度僅有幾納米或更薄。由於多層薄膜材料的製造可採用重複性工藝，人們可利用機器人來完成，因此這種自動化工藝很容易實現商業化。多層薄膜材料已成為新材料領域中的一支新軍。

目前，研究人員已經或即將開發的多層薄膜材料主要有以下幾種：

1 製造具有珍珠母強度的材料

製造具有珍珠母強度的材料。俄克拉何馬州立大學化學家柯多夫，正在仿製一種具有珍珠母強度的材料。他首先在玻璃片上鋪上一層帶負電的粘土材料，然後再鋪上一層帶正電的聚合物薄膜，新產生的雙層薄膜的強度可以與珍珠母相媲美。目前，柯多夫已建立了Strala材料公司，並打算將這種材料商業化，用來製造防彈衣、航空電子設備及人造骨。

2 新型防腐蝕薄膜材料

新型防腐蝕材料。佛羅里達州立大學的施利諾夫，正在利用2種聚合電解質（PDDA和PSS）製造防腐蝕塗層。他希望這種塗層可用於保護水管以及其他接觸水的金屬。此外，他正在開發另外一種薄膜，可望用於製藥和化學工業中的分子篩選。施利諾夫還將對有相同化學結構、但互為鏡像的兩種藥物分子進行分離。在今年6月出版的《美國化學學會期刊》上，他宣布已經研製成一種薄膜，它可讓一些分子以比其鏡像分子更快的速度擴散。他建立並自任總裁的NanoStrata公司所開發的“機器人多層薄膜施加系統”已銷往世界各地。

3 耐高溫電池薄膜材料

可使燃料電池在高溫條件下工作的多層薄膜材料。賓夕法尼亞州立大學的馬魯克認為，多層薄膜材料的特性使其能夠在諸如發光二極體、太陽能電池以及感測器等高技術產品中發揮重要作用。目前，馬魯克正計畫製造用於燃料電池上的超薄傳導離子的多層薄膜，這種材料可在高溫條件下工作，而燃料電池在低溫條件下工作需要昂貴的鉑催化劑。新薄膜由大約10層帶正電的鋯鋁和帶負電的鈣鈦礦石薄膜組成。他希望這種新的薄膜可以幫助燃料電池製造廠採用成本低廉的催化劑。馬魯克還在探索由多薄層鈣鈦礦石形成的鐵電體材料。較厚的鐵電體目前用於感測器和調速控制器中，但研究人員希望降低這種材料的厚度，以減少器件的體積，並改進其性能。

美國哈拉奧維大學也在採用多層納米半導體顆粒結構，研製光電轉換效率更高的新型太陽能電池。