从在医疗保健方面提供更好的治疗和结果，到通过降低碳足迹和限制原材料消耗来促进可持续性，欧盟资助的纳米生长项目正在帮助先进材料充分发挥其潜力。
尽管先进材料被广泛认为是一项关键的使能技术，但它们首先需要得到更充分的开发。在这里，NanoGrow项目开发了一种生产高多孔、轻质先进材料的新策略，该材料具有可控的孔隙结构、机械性能和附加功能。
为了开发这种材料，研究人员利用一种技术将聚合物纳米复合材料作为保形涂层“生长”到多孔基材上，如开孔泡沫。涂层是使用逐层组装沉积的，它依次沉积薄层的交替材料。“通过使用这种技术来交替沉积纳米粘土和聚合物层，我们创造了高度增强的纳米复合材料，具有砖和砂浆结构，以及高机械强度和刚度，”项目研究员安德鲁·汉密尔顿说。
研究人员还探索了使用机械加载作为加工参数，以在较高加载的区域沉积更厚的涂层。“通过调整涂层的厚度、成分和加工参数，我们生产出了适合各种目标应用的定制材料，包括用于组织工程的多孔支架材料和用于航空航天和运输应用的轻质多孔结构，”Hamilton说。
先进材料，实际应用
在医疗保健领域，NanoGrow开发的多孔材料正被用作工程组织支架，用于修复自然愈合过程无法解决的广泛损伤。例如，在我们的骨骼结构中，这种临界大小的缺陷可能是由创伤性损伤或手术切除骨肿瘤引起的。在这些情况下，支架材料被用作受损骨的替代物，并指导愈合过程。
汉密尔顿说:“支架材料必须提供足够的孔隙度，以允许细胞迁移到支架中，在那里它们附着、生长和沉积新的骨骼，但它们也应该为愈合组织提供足够的机械支持，并尽可能地使其正常的功能和活动。”“与传统多孔支架材料相比，纳米生长中使用的砖和砂浆纳米复合材料具有更高的力学性能，有助于实现更高的孔隙率和力学性能的组合。”
Hamilton表示，高孔隙率和高机械性能的结合还可以提高飞机和航天器等对重量要求很高的应用的效率。他说:“在这里，通过使用具有特定机械性能和高孔隙率的材料，为特定部件提供所需水平的机械支撑，从而降低重量，可以提高燃油效率和续航里程，同时减少燃料消耗和二氧化碳排放。”
持续增长
纳米生长项目已经成功地建立了新的材料系统和制造技术，有可能刺激进一步的创新。Hamilton说，即使该项目现在已经完成，许多NanoGrow的研究人员仍在继续推进该项目期间开发的技术和材料系统。他补充说:“我感到自豪的是，参与纳米生长项目的研究人员继续在他们从事的新的研究工作中使用这个项目的技术和想法。”
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