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Programmable interfaces: towards reliable and recyclable composite materials via debonding on demand

Description du projet

Repenser les interfaces matérielles pour la durabilité

Les composants techniques reposent souvent sur la combinaison de différents matériaux, comme les films métalliques sur les polymères, qui sont essentiels dans les emballages alimentaires, l’isolation des satellites et les écrans flexibles. Cependant, les interfaces entre ces couches sont des liens faibles susceptibles de se rompre en raison de l’inadéquation des propriétés. Le renforcement de l’adhérence peut améliorer la durabilité, mais entrave la recyclabilité, un défi majeur en matière de viabilité. Dans ce contexte, le projet InterBond, financé par le CER, vise à révolutionner la conception des interfaces avec des «interfaces programmables» qui garantissent une forte adhésion pendant l’utilisation mais permettent un décollement contrôlé en cas de besoin. En intégrant des déclencheurs tels que des nanoparticules métalliques pour une délamination ciblée, le projet ouvre la voie à des innovations à l’échelle nanométrique pour des composites durables à couche mince. Ces travaux pourraient transformer les composites polymère-métal en matériaux recyclables et très performants pour différentes applications techniques.

Objectif

The combination of different materials is often key to the functionality of engineering components. For instance, metal films on polymers are omnipresent composite materials, from food packaging to satellite insulation and flexible electronic displays. Thereby, interfaces are often the weakest link, associated with dissimilar physical properties of adjacent layers or joining parts. A common strategy to prevent interface failure is enhancing adhesion. However, strong (inseparable) interfaces limit recyclability, an aspect largely neglected yet. Novel interface design could change this situation. This proposal outlines a research program to establish new scientific principles for the nanoscale design of innovative “programmable interfaces” with reliable adhesion in use and thereafter “debonding upon request”, aiming at a new generation of reliable and recyclable sustainable thin film composite devices.
Recent work of the PI on naturally well-adhering Al on Polyimide (adhesion energy Γ=40 Jm-2) suggests how unique benefits can be mimicked artificially for weak systems (2 Jm-2) via molecular layers (Al-O-C Alucones) deposited at the interface. The PI hypothesizes that inseparability of metallization and substrate can be solved by incorporated “triggers” for controlled degradation and delamination in conditions beyond those of standard use, e.g. via local heating at the interface by optical excitation of metallic nanoparticles.
”InterBond” shall combine a) fabrication of inorganic-organic model interfaces with triggerable degradation mechanisms, b) in-situ testing of interface strength in service/trigger conditions and c) physical modelling of structural integrity as a function of material combination and architectural design. This research program will focus on interfaces in metal films on polymer, yet the outcomes should apply to lightweight polymer matrix composites with metallic or ceramic fillers, leading the path to sustainable materials for technical applications.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

MONTANUNIVERSITAET LEOBEN
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 972,50
Adresse
FRANZ JOSEF STRASSE 18
8700 Leoben
Autriche
Région
Südösterreich Steiermark Östliche Obersteiermark
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 499 972,50

Bénéficiaires (1)