Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
BARRIER COATING FOR SUBSTRATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/138055
Kind Code:
A1
Abstract:
The present disclosure provides an article. In an embodiment, the article includes a substrate and a coating on the substrate. The coating includes a composition. The composition includes a plurality of nanoparticles, each nanoparticle having a ligand linked to a surface of each nanoparticle. The composition includes a plurality of block copolymers. Each block copolymer includes a linking block and a nonlinking block. The linking block is a random copolymer composed of at least two different monomers. At least one of the monomers is a linking comonomer. The linking comonomer is directly linked to the ligand to form a first microdomain consisting of the linking block, the nanoparticles, and the ligand. The composition further includes a second microdomain consisting of the nonlinking block.

Inventors:
SHARMA RAHUL (US)
DIKIC TAMARA (NL)
XU TING (US)
HALL AARON (US)
HUANG JINGYU (US)
Application Number:
PCT/US2020/065279
Publication Date:
July 08, 2021
Filing Date:
December 16, 2020
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
DOW GLOBAL TECHNOLOGIES LLC (US)
UNIV CALIFORNIA (US)
International Classes:
C08F293/00; C09D153/00
Domestic Patent References:
WO2001060912A22001-08-23
Foreign References:
US20150353693A12015-12-10
US20120309904A12012-12-06
US20060266982A12006-11-30
EP2160945A12010-03-10
Other References:
WANG JIANYING ET AL: "Encapsulation of inorganic nanoparticles into block copolymer micellar aggregates: Strategies and precise localization of nanoparticles", POLYMER, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS B.V, GB, vol. 55, no. 5, 4 February 2014 (2014-02-04), pages 1079 - 1096, XP028662836, ISSN: 0032-3861, DOI: 10.1016/J.POLYMER.2014.01.027
AMETEK: "Converting CONVERTING OTR/WVTR VALUES BETWEEN FILMS & PACKAGES OXYGEN & WATER VAPOR TR UNIT CONVERSIONS", 31 December 2017 (2017-12-31), XP055791552, Retrieved from the Internet [retrieved on 20210330]
FLAIR: "30/03/2021 Oxygen Transmission Rate (OTR) Flair Flexible Packaging", 31 December 2017 (2017-12-31), XP055791565, Retrieved from the Internet [retrieved on 20210330]
PENG, S.LEE, Y. M.WANG, C.YIN, H. F.DAI, S.SUN, S. H.: "A Facile Synthesis of Monodisperse Au Nanoparticles and Their Catalysis of CO Oxidation", NANO RES, vol. 1, no. 3, 2008, pages 229 - 234
J APPL CRYST, J APPL CRYSTALLOGR, vol. 42, 2009, pages 1030 - 1034
Attorney, Agent or Firm:
BARTHEL, Ted J. (US)
Download PDF:
Claims:
Claims  1.  An article comprising:     a substrate;    a coating on the substrate, the coating comprising a composition comprising     a plurality of nanoparticles, each nanoparticle having a ligand linked to a surface of  each nanoparticle;    a plurality of block copolymers, each block copolymer comprising a linking block and  a nonlinking block;    the linking block is a random copolymer composed of at least two different  monomers, and at least one of the monomers is a linking comonomer;    the linking comonomer directly linked to the ligand, to form a first microdomain  consisting of the linking block, the nanoparticles, and the ligand, and  a second microdomain consisting of the nonlinking block.    2.  The article of claim 1 wherein no nanoparticles are present in the second  microdomain.   3.  The article of any of claims 1‐2 wherein the linking block defines a volume fraction  (fRCP) based on the total volume of the block copolymers, the linking block having a fRCP from  0.25 to 0.75.  4.  The article of any of claims 1‐3 wherein the nonlinking block is a polystyrene block  and the linking block is a random copolymer comprising at least one acrylate‐based  monomer.   5.  The article of claim 4 wherein the random copolymer is a lauryl acrylate/methyl  acrylate copolymer and lauryl acrylate is the linking comonomer.  6.  The article of claim 4 wherein the random copolymer is a lauryl acrylate/methyl  acrylate/oligo(ethylene glycol) methyl ether acrylate terpolymer and lauryl acrylate is the  linking comonomer.  7.  The article of any of claims 1‐6 wherein the nanoparticles have at least one  dimension from 1 nm to less than 20 nm.   

8.  The article of any of claims 1‐7 wherein the composition comprises from 1 vol% to  10 vol% of the nanoparticles based on the total volume of the composition.  9.  The article of any of claims 1‐8 wherein the first microdomain and the second  microdomain each has at least one microscopic dimension from 1 nm to 10 µm.  10.  The article of any of claims 1‐9 wherein the substrate is composed of a polymer  selected from the group consisting of an olefin‐based polymer, an ethylene/(meth)acrylate  copolymer, an ethylene/(meth)acrylic acid copolymer, an ionomer, and combinations  thereof.  11.  The article of claim 10 wherein the substrate is a film having a facial surface;   the coating is in direct contact with the facial surface, the coating having a thickness  from 0.1 µm to 10 µm; and   the film has a water vapor transmission rate from greater than 0 to less than 0.05  g.mil/(100 inch2/day).  12.  The article of claim 11 wherein the film has an oxygen transmission rate from  greater than 0 to less than 1 cc.mil/(100 inch2/day).  13.  A process comprising:    dissolving a block copolymer in a solvent, the block copolymer comprising a linking  block and a nonlinking block, the linking block is a random copolymer composed of at least  two different monomers, and at least one of the monomers is a linking comonomer;   mixing a plurality of nanoparticles into the solvent to form a liquid nanoparticle  composition, each nanoparticle having a ligand attached thereto;  applying the liquid nanoparticle composition to a substrate;  removing the solvent from the liquid nanoparticle composition located on the  substrate to form a coating on the substrate, the coating comprising   a nanoparticle composition wherein the linking monomer is  directly linked to the  ligand to form a first microdomain consisting of the linking block, the ligand, and the  nanoparticles, and a second microdomain consisting of the nonlinking block.   

14.  The process of claim 13 wherein the substrate is a film having a facial surface layer,  the process comprising   surface treating, before the applying, the facial surface layer of the film; and    applying the liquid nanoparticle composition to the surface treated facial surface  layer of the substrate.  15.  The process of claim 14 comprising     directly contacting the liquid nanoparticle composition  with the facial surface layer  of the film; and   forming a coating in direct contact with the facial surface layer, the coating having a  thickness from 0.1 µm to 10 µm.     

Description:
BARRIER COATING FOR SUBSTRATE    BACKGROUND  [0001] The shelf life of many packaged food items is negat ively impacted by exposure to  oxygen and water vapor  (moisture). Hence,  food packaging needs  to be designed  to provide  adequate  barrier  to  the  ingress  of  oxygen  and moisture  to  protect  its  contents.  In  flexible  packages, especially those utilizing polyolefin‐based films, such barrier is realized by incorporating  thin layers of materials like aluminum foil, ethylene ‐vinyl alcohol copolymer and nylon. Amongst  these commonly used materials, aluminum foil provides the best barrier performance. However,  aluminum  foil  suffers  from  drawbacks  like  opaqueness which  prevents  the  contents  of  the  package to be visible, inability to microwave the pa ckage due to the presence of metal and loss  of barrier performance upon flexing the package.   [0002] A need exists in the flexible food packaging industr y for a barrier flexible film that  provides  the  same  or  better  barrier  performance  as  aluminum  foil  film  and  also  provides  translucence/transparency and/or microwave‐ability,   SUMMARY  [0003] The  present  disclosure  provides  an  article.    In  an  embodiment,  the  article  includes a substrate and a coating on the substrate.   The coating includes a composition.  The  composition includes a plurality of nanoparticles, eac h nanoparticle having a ligand linked to  a surface of each nanoparticle.   The composition  includes a plurality of block copolymers.   Each block copolymer includes a linking block and a nonlinking block.  The linking block is a  random  copolymer  composed  of  at  least  two  different monomers.    At  least  one  of  the  monomers is a linking comonomer.  The linking comono mer is directly linked to the ligand to  form a first microdomain consisting of the  linking block, the nanoparticles, and the  ligand.   The composition further includes a second microdomain consisting of the nonlinking block.    [0004] The  present  disclosure  provides  a  process.    In  an  embodiment,  the  process  includes dissolving a block copolymer  in a solvent.   The block copolymer  includes a  linking  block and a nonlinking block.  The linking block is  a random copolymer composed of at least  two different monomers, and at  least one of the monomers  is a  linking comonomer.   The  process  includes  mixing  a  plurality  of  nanoparticles  into  the  solvent  to  form  a  liquid  nanoparticle composition, each nanoparticle having a l igand attached thereto.  The process  includes  applying  the  liquid  nanoparticle  composition  to  a  substrate  and  subsequently  removing the solvent from the liquid nanoparticle com position located on the substrate to  form a coating on the substrate.  The coating inclu des a nanoparticle composition wherein  the linking monomer is  directly linked to the liga nd to form a first microdomain consisting of  the linking block, the ligand, and the nanoparticles,  and a second microdomain consisting of  the nonlinking block.  BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS  [0005] Figs.  1(a),  1(b),  1(c)  are  transmission  electron microscopy  (TEM)  images  of  respective inventive examples  P8, P9 and P10 PS‐b ‐P(MA‐r‐LA) nanocompositions containing  2 vol% of 5 nm ZrO 2  NPs after thermal annealing at 150 º  for 48 hr (scale bar: 100 nm).  Fig.  1(d) shows the corresponding SAXS profiles of the th ree nanocompositions P8, P9, and P10  of Figs. 1(a), 1(b), 1(c).    [0006] Figs. 2(a), 2(b), and 2(c) are TEM images of invent ive example P8 PS‐b‐P(MA‐r‐ LA) containing (a) 1 vol%, (b) 2 vol% and (c) 4 v ol% of 5 nm ZrO 2  NPs after thermal annealing  at 150 ºC for 48 hr (scale bar: 100 nm). Figs. 2 (d) and 2(e) are TEM analyses of NP distribution  in the RCP domain of the nanocompositions containing (d) 1 vol% and (e) 2 vol% of NPs. Fig.  2(f)  is  a  TEM  image  and  schematic drawing of  the hexagonal  arrangement of NPs  in  the  cylindrical nanocomposition with 2 vol% of NPs (PS:  blue; RCP: purple; NP: yellow).  [0007] Figs 3(a), 3(b), 3(c), 2(d)  show in situ SAXS pro files of inventive example P8 PS‐ b‐P(MA‐r‐LA) containing (a) 0 vol%, (b) 1 vol%,  (c) 2 vol% and (d) 4 vol% of 5 nm ZrO 2  NPs. The  change of Fig. 3(e) periodicity and Fig. 3(f) grain size as a function of annealing temperature  in the P8 polymer and nanocomposition.  [0008] Fig. 4  is a differential  scanning  calorimetry  (DSC) heating profile of  inventive  example P8 BCP with a melting temperature at ‐16  ^C and a glass transition temperature ~95  ^C.  DEFINITIONS  [0009] Any reference to the Periodic Table of Elements is  that as published by CRC Press,  Inc., 1990–1991.   Reference  to a group of elements  in  this  table  is by  the new notation  for  numbering groups.  [0010] For  purposes  of United  States  patent  practice,  the  contents  of  any  referenced  patent, patent application or publication are incorpor ated by reference in their entirety (or its  equivalent U.S. version is so incorporated by referen ce) especially with respect to the disclosure  of definitions  (to  the extent not  inconsistent with any definitions specifically provided   in  this  disclosure).   [0006] The numerical ranges disclosed herein include all val ues from, and including,  the lower and upper value.  For ranges containing e xplicit values (e.g., from 1 or 2, or 3 to 5,  or 6, or 7), any subrange between any two explicit values is included (e.g., the range 1‐7  above includes subranges of from 1 to 2; from 2 to  6; from 5 to 7; from 3 to 7; from 5 to 6;  etc.).  [0007]          Unless stated to the contrary, implic it from the context, or customary in the art, all  parts and percents are based on weight and all test  methods are current as of the filing date of  this disclosure.  [0008]  The terms “blend” or “polymer blend,” as us ed, refers to a mixture of two or more  polymers.  A blend may or may not be miscible (not  phase separated at molecular level).  A  blend may or may not be phase separated.   A blend may or may not contain one or more  domain  configurations,  as  determined  from  transmission  electron  spectroscopy,  light  scattering, x‐ray scattering, and other methods know n in the art.  The blend may be effected  by physically mixing the two or more polymers on th e macro level (for example, melt blending  resins or compounding), or the micro  level  (for example, simultaneous  forming within the  same reactor).    [0009] The  term  "composition"  refers  to  a  mixture  of  materials  which  comprise  the  composition,  as  well  as  reaction  products  and  decomposition  products  formed  from  the  materials of the composition.  [0010]          The  terms  "comprising,"  "including,"  "having"  and  their  derivatives,  are  not  intended to exclude the presence of any additional c omponent, step or procedure, whether or  not  the same  is specifically disclosed.    In order  to avoid any doubt, all compositions claimed  through  use  of  the  term  "comprising"  may  include  any  additional  additive,  adjuvant,  or  compound, whether polymeric or otherwise, unless state d to the contrary.  In contrast, the term  "consisting  essentially  of"  excludes  from  the  scope  of  any  succeeding  recitation  any  other  component, step, or procedure, excepting those that a re not essential to operability.  The term  "consisting of" excludes any component, step, or proc edure not specifically delineated or listed.   The term "or," unless stated otherwise, refers to th e listed members individually as well as in any  combination.  Use of the singular includes use of t he plural and vice versa.  [0011] An  "ethylene‐based  polymer"  and  like  terms  refer  to  a  polymer  containing,  in  polymerized form, a majority weight percent of units derived from ethylene based on the total  weight of the polymer.  Nonlimiting examples of ethy lene‐based polymers include low density  polyethylene  (or  "LDPE"  that  is  ethylene  homopolymer,  or  ethylene/α‐olefin  copolymer  comprising at least one C 3 –C 10  α‐olefin, preferably C 3 –C 4  that has a density from 0.915 g/cc to  0.940 g/cc and contains long chain branching with br oad MWD, typically produced by way of high  pressure  free  radical  polymerization),  linear  low  density  polyethylene  (or  "LLDPE")  a  linear  ethylene/α‐olefin  copolymer  containing  heterogeneous  short‐chain  branching  distribution  comprising  units  derived  from  ethylene  and  units  derived  from  at  least  one C 3 –C 10   α‐olefin  comonomer  or  at  least  one  C 4 –C 8   α‐olefin  comonomer,  or  at  least  one  C 6 –C 8   α‐olefin  comonomer;    LLDPE  is  characterized  by  little,  if  any,  long  chain  branching,  in  contrast  to  conventional LDPE; LLDPE has a density from 0.880 g/ cc, or 0.890 g/cc, or 0.900 g/cc, or  0.910  g/cc, or 0.915 g/cc, or 0.920 g/cc, or 0.925 g/cc  to 0.930 g/cc, or 0.935 g/cc, or 0.940 g/cc), very low  density  polyethylene  (VLDPE),  ultra  low  density  polyethylene  (ULDPE), medium  density  polyethylene  (or  "MDPE"‐‐ethylene  homopolymer,  or  an  ethylene/α‐olefin  copolymer  comprising at least one C 3 –C 10  α‐olefin, or a C 3 –C α‐olefin, that has a density from 0.926 g/cc  to  0.940  g/cc),  high  density  polyethylene  (or  "HDPE")  is  an  ethylene  homopolymer  or  an  ethylene/α‐olefin  copolymer with  at  least one C 4 –C 10   α‐olefin  comonomer, or C 4 ‐C 8   α‐olefin  comonomer and a density from greater than 0.94 g/cc,  or 0.945 g/cc, or 0.95 g/cc, or 0.955 g/cc  to 0.96 g/cc, or 0.97 g/cc, or 0.98 g/cc).  [0012] "Olefin‐based  polymer"  (interchangeably  referred  to  as  "polyolefin")  is  a  polymer  containing, in polymerized form, a majority weight pe rcent of an olefin, for example ethylene or  propylene, based on  the  total weight of  the polymer.   Non‐limiting examples of olefin‐based  polymers include ethylene‐based polymers and propylen e‐based polymers.    [0013] The term “polymer” or a “polymeric material,” as used herein, refers to a compound  prepared  by  polymerizing  monomers,  whether  of  the  same  or  a  different  type,  that  in  polymerized form provide the multiple and/or repeating  "units" or "mer units" that make up a  polymer.  The generic term polymer thus embraces the  term homopolymer, usually employed to  refer to polymers prepared from only one type of mo nomer, and the term copolymer, usually  employed to refer to polymers prepared from at least  two types of monomers.  It also embraces  all  forms of copolymer, e.g., random, block, etc.   The terms "ethylene/α‐olefin polymer" and  "propylene/α‐olefin polymer" are  indicative of copolymer as described above prepared  from  polymerizing ethylene or propylene respectively and on e or more additional, polymerizable α‐ olefin monomer.  It is noted that although a polyme r is often referred to as being "made of" one  or more specified monomers, "based on" a specified m onomer or monomer type, "containing" a  specified monomer content, or the like, in this cont ext the term "monomer" is understood to be  referring to the polymerized remnant of the specified  monomer and not to the unpolymerized  species.    In general, polymers herein are  referred  to as being based on  "units"  that are  the  polymerized form of a corresponding monomer.  [0014] A "propylene‐based polymer"  is a polymer that contains more than 50 mole percen t  polymerized propylene monomer (based on the total amo unt of polymerizable monomers) and,  optionally, may contain at least one comonomer.  [0015] Unless stated to the contrary, implicit from the con text, or customary in the art, all  parts and percents are based on weight, and all tes t methods are current as of the filing date  of this application.    TEST METHODS  [0016] Density is measured in accordance with ASTM D792, Me thod B. Results are reported  in grams per cubic centimeter (g/cc).  [0017] The differential scanning calorimetry (DSC) measurement s were performed on a TA  instrument DSC Q200 with an RCS40 refrigeration unit.  The samples (~3 mg) were loaded into  aluminum calorimetry pans, and heated from ‐20 ˚C to 140 ˚C at a heating rate of 5 ˚C/min  under Argon atmosphere. Samples were exposed  to one  full heating and cooling cycle  to  remove any thermal history before measurement.  [0018] Gel Permeation Chromatography (GPC) is used to measur e the polymer molecular  mass.  Number‐average  (Mn)  and  weight‐average  (Mw) molar mass  and  dispersity  (Đ  =  Mw/Mn)  of  copolymers were  obtained    using  an  Agilent  1260  Infinity  series  instrument  outfitted with 2 300 x 7.5 mm columns (1 Agilent P olyPore column, 1 Agilent Resipore column,  in series). THF was used as eluent at 1 mL min‐1 . Polystyrene and polymethylmethacrylate   standards were used to calibrate the GPC system. Ana lyte samples at 2 mg mL ‐1  were filtered  through 0.2 µm polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane s before injection (20 μL).   [0019] 1 H  NMR.  1 H  NMR  (nuclear  magnetic  resonance)  is  used  to  characterize  polymerization.  Pre‐polymerization,  post  polymerization,  and  precipitated  NMR  samples  were  taken  for  each  polymer.  1 H  NMR  spectra were  carried with  a  Bruker  Avance  400  spectrometer  (400 MHz) using a 5 mm Z‐gradient BBO probe or a  Bruker Avance AV 500  spectrometer (500 MHz) using a Z‐gradient Triple Br oad Band Inverse detection probe. Global  monomer conversion was measured on crude reaction mix tures in CDCl 3 , using trioxane as  an  internal  standard.  Number‐average  (Mn)  and  weight‐average  (Mw) molar mass  and  dispersity (Đ = Mw/Mn) of copolymers were obtained  from gel permeation chromatography  (GPC) carried out using an Agilent 1260 Infinity ser ies instrument outfitted with 2 300 x 7.5  mm columns (1 Agilent PolyPore column, 1 Agilent Res ipore column, in series). THF was used  as eluent at 1 mL min‐1. PS and PMMA standards w ere used to calibrate the GPC system.  Analyte samples at 2 mg mL ‐1  were filtered through 0.2 µm polytetrafluoroet hylene (PTFE)  membranes (VWR) before injection (20 μL).   [0020] Oxygen  transmission  rate was measured  in  accordance with ASTM D 3985, with  results reported in cc‐mil/(100 inch 2 /day).  [0021] Small‐angle X‐ray Scattering (SAXS). Static SAXS m easurements of the bulk samples  were performed at Advanced Photon Source 8‐ID‐E i n Argonne National Lab with a 1.240 Å  (10  keV)  X‐ray  source.  In  situ  SAXS measurements  were  performed  at  the  synchrotron  beamline Advanced Light Source 7.3.3 in Lawrence Berk eley National Lab with a 1.14 Å (10.9  keV) X‐ray source. The in situ SAXS samples were  heated directly from room temperature to  90  ^C at a heating rate of 10  ^C/min. Then, the samples were further heated from 9 0  ^C to  180  ^C at an interval of 10  ^C. SAXS profiles were taken after the samples were kept at each  temperature for 10 min. The 1D SAXS profiles were o btained by circularly averaging the 2D  data. Images were plotted as intensities (I) vs. q, where q = (4π/λ) sin(θ), λ is the wavelength  of the incident X‐ray beam, and 2θ is the scatte ring angle.  [0022]  Transmission Electron Microscope (TEM). Sample imagin g was performed on a FEI  Tecnai 12 electron microscopy with an accelerating vo ltage of 120 kV. BCP samples on TEM  grids were placed under RuO 4  vapor  for 15 min to stain the PS domain. Nanocomposition  samples with ZrO 2  NPs were not stained with RuO 4  since it was found the staining agent can  degrade ZrO 2  NPs and make it impossible to distinguish the  BCP morphologies.  [0023] Water vapor transmission rate (WVTR) was measured  in accordance with ASTM F  1249, with results reported in g.mil/(100 inch 2 /day).  DETAILED DESCRIPTION  [0024] The present disclosure provides an article.   The article  includes a substrate and a  coating  on  the  substrate.  The  coating  is  composed  of  a  composition.  The  composition  includes a plurality of nanoparticles (NP or NPs) sp atially distributed within a plurality of block  copolymers  (BCP  or  BCPs).    Each  nanoparticle  has  a  ligand  linked  to  a  surface  of  each  nanoparticle.  Each block copolymer includes a linkin g block (LB) and a nonlinking block (nLB).   The linking block is a random copolymer (RCP) compos ed of at least two different monomers.  At least one of the comonomers is a linking comonom er.  The linking comonomer is directly  linked to the ligand, to form a first microdomain c onsisting of the linking block, the ligand,  and the nanoparticles.  The composition further inclu des a second microdomain consisting of  the nonlinking block.    Substrate  [0025] The present article includes a substrate.  The subst rate is a film or a sheet composed  of a polymeric material.  In an embodiment, the substrate  is a flexible monolayer film or a  flexible multilayer  film  (collectively  interchangeably  referred  to  as  "film").  The  film has  a  generally consistent and uniform thickness from 0.012 millimeters (mm) (0.5 mils) to 0.254  mm (10 mils).    When the substrate is a multilay er film, the multilayer film has from 2, or 3,  or 4, or 5 to 6, or 7, or 8, or 9, or more lay ers. The multilayer film may include one or more:  print layers, barrier layers, core layers, tie layers  and/or seal layers.   [0026] The  film  (monolayer  film  or  multilayer  film)  has  a  facial  surface  layer.    It  is  understood that when the film is a monolayer film,  the facial surface layer is the monolayer  film,  the monolayer  film  having  two  opposing  facial  surfaces.    The  facial  surface  layer  is  composed of a polymeric material.  Nonlimiting exampl es of suitable polymeric materials for  the  film  facial surface  layer  include polyolefins  (ethylene‐based polymer, propylene‐based  polymer), ethylene‐acrylic acid copolymer, ethylene‐ (meth)acrylic acid copolymer, ethylene‐ (meth)acrylate  copolymer,  methyl  acrylate,  ethyl  acrylate,  butyl  acrylate,  2‐ethylhexyl  acrylate, ionomer, and blends thereof.  As used here in, the use of the term "(meth)" followed  by another term such as acrylate refers to both acr ylates and methacrylates.  For example,  the term "(meth)acrylate" refers to either acrylate o r methacrylate; the term "(meth)acrylic"  refers to either acrylic or methacrylic; and the ter m "(meth)acrylic acid" refers to either acrylic  acid or methacrylic acid.  [0027] Nonlimiting  examples  of  suitable  polyolefin  for  the  film  facial  surface  includes  propylene/α‐olefin copolymer (propylene with one or more C 2 , C 4 ‐C 8  α‐olefin comonomer)  and  ethylene/α‐olefin  copolymer  (ethylene  with  one  or  more  C 3 ,  C 4 ,  C 6  ,  C 8   α‐olefin  comonomer), and combinations thereof.   [0028] In an embodiment, the film facial surface layer is  composed of a blend of ethylene/α‐ olefin copolymer and an ethylene/(meth)acrylic acid co polymer.  In an further embodiment,  the film facial surface layer is composed of a blen d of LLDPE and an ethylene/(meth)acrylic  acid copolymer.    Coating  [0029] The article  includes a coating on  substrate.    In an embodiment,  the coating  is  in  direct contact with the facial surface layer of the film.    The term "directly contacts" or "in  direct  contact  with"  refers  to  a  layer  configuration  whereby  a  first  layer  is  located  immediately adjacent to a second layer and no interv ening layers or no intervening structures  are  present  between  the  first  layer  and  the  second  layer.  In  a  further  embodiment,  the  coating is substantially coextensive with, or is coex tensive with, the facial surface layer of the  film.  [0030] In an embodiment,  the  facial  surface  layer  is exposed  to  a  surface  treatment  to  promote adhesion between the facial surface layer and  the coating.  Nonlimiting examples of  suitable surface treatment  include corona treatment, ozone treatment, plasma trea tment,  flame treatment, and combinations thereof.     Composition  [0031] The  coating  is  composed  of  the  composition  (interchangeably  referred  to  as  "nanoparticle composition"). The composition includes a  plurality of nanoparticles spatially  distributed within a plurality of block copolymers.    [0032] The term "nanoparticles," (NP or NPs) as used herein , refers to a structure in which  at least one dimension is on a nanometer scale (nm) . The "nanometer scale" is from 1 nm up  to less than 1 micron, or from 1 nm to 100 nm, o r from 1 to 50 nm.  The term "nanoparticles"  includes quantum dots, spherical and pseudo‐spherical  particles, faceted particles, nanorods,  nanowires,  tetrapods,  anisotropic  particles,  and  combinations  thereof.  Further,  the  term  "nanoparticles"  includes  single  crystal  nanoparticles  (i.e.  nanocrystals),  polycrystalline  nanoparticles, and amorphous nanoparticles.  [0033] In an embodiment, at least one dimension of the nan oparticles is from 1 nm to less  than 20 nm, or from 1 nm to less than 10 nm. A  mixture of nanoparticles of different shapes  and sizes can be employed to minimize the void frac tion in the ordered array of nanoparticles.  For example,  spherical particles of  two different diameters can be  selected  such  that  the  smaller particles have the appropriate size to  fill the  interstitial voids  formed during close  packing (for example hexagonal close packing or face centered cubic) of the larger particles.  [0034] The nanoparticles can be a metal, a semiconductor, a n inorganic material, a ceramic,  a  magnetic  material,  a  metalchalcogenide,  a  metal  oxide,  or  a  combination  thereof.   Nonlimiting examples of suitable metal for the nanopa rticles include the alkali metals, alkali  earth metals,  transition metals,  post‐transition metals  and  the  lanthanides. Alkali metals  include Li, Na, K, Rb and Cs. Alkaline earth metals  include Be, Mg, Ca, Sr and Ba. Transition  metals include Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La,  Hf,  Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg and Ac. Post‐trans ition metals include Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, S b,  Bi, and Po. Lanthanides include La, Ce, Pr, Nd, Pm,  Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu.  It is understood that the metals described above can  adopt one or more different oxidation  states.  [0035] In an embodiment, the nanoparticles are composed of  a metal oxide.  Nonlimiting  examples of  suitable metal oxides  include oxides of  the alkali metals, alkali earth metals,  transition metals, post‐transition metals and the la nthanides. Alkali metals include Li, Na, K,  Rb and Cs. Alkaline earth metals include Be, Mg, Ca , Sr and Ba. Transition metals include Sc,  Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo , Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Hf, Ta, W, Re, Os,  Ir,  Pt, Au, Hg and Ac. Post‐transition metals  include Al, Ga,  In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, and Po.  Lanthanides  include  La, Ce,  Pr, Nd,  Pm,  Sm,  Eu, Gd,  Tb, Dy, Ho,  Er,  Tm,  Yb  and  Lu.  It  is  understood  that  the metals  described  above  can  adopt  one  or more  different  oxidation  states.  [0036] In an embodiment, the nanoparticles are composed of  a non‐metal oxide like SiO 2 .  In a further embodiment, the nanoparticles are compos ed of mixed oxides such as HfO 2 :ZrO 2   and TiO 2 :ZrO 2 .  [0037] Each nanoparticle has a  ligand  linked to a surface of each nanoparticle.   A  ligand  bonds (covalently or non‐covalently) to the surface of its respective nanoparticle.  The ligand  covers the surface (wholly or partially) of each nan oparticle.  Nonlimiting examples of suitable  ligands include organophosphate, organophosphonate, orga nophosphite, organophosphine  or organophosphine oxide, organocarboxylic acid, organo alcohol, organothiols, organosilane,  an alkylsilane or alkylthiol with alkyl group having from 8 carbon atoms to 24 carbon atoms,  and combinations thereof.      In an embodiment, the  ligand  is an alkylsilane or an alkylthiol  with alkyl group having from 8 carbon atoms to 24  carbon atoms.   [0038] The nanoparticle  composition  includes a plurality of block  copolymers.   A  "block  copolymer"  is  created  when  two  or  more  polymer  molecules  of  different  chemical  composition are covalently bonded  to each other.   Each polymer molecule  forms a block  segment, wherein the block segment can be (i) the p olymerization of a single monomer type  or (ii) the polymerization of two or more different comonomers.   Nonlimiting examples of  suitable monomers  for the block copolymer  include acrylate, methacrylate, oligo(ethylene  glycol) methyl ether acrylate, acrylamide, methacrylami de, styrene, vinyl‐pyridine, and vinyl‐ pyrrolidone, and combinations thereof.   [0039] Each block copolymer includes a linking block (LB) a nd a nonlinking block (nLB). The  linking  block  is  a  block  segment  that  is  a  random  copolymer  composed  of  at  least  two  different comonomers (i.e., the polymerization of two or more different comonomers).  At  least one of the monomers of the linking block is  a linking comonomer.  [0040] The  linking  comonomer directly  links  to  the  ligand  to  form  a  first micro‐domain  consisting of the linking block, the ligand, and the  nanoparticles.  A "microdomain," as used  herein, is a domain that has at least one microscop ic dimension from 1 nm to 10 µm.  The  composition also  includes a second micro‐domain consisting of  the nonlinking block.   The  nonlinking block is a block segment composed of poly merized units of a single monomer type  (i.e., the polymerization of a single monomer type).  The nonlinking block does not include,  or  is  otherwise  void  of,  a  linking  comonomer.    Consequently,  the  second micro‐domain  consists  only  of  the  polymer  units  of  the  single  monomer  type  to  the  exclusion  of  nanoparticles and/or ligands.     [0041] The  linking  comonomer  directly  links  to  the  ligand,  to  form  a  first microdomain  consisting of the linking block, the ligand, and the  nanoparticles.  The term "directly linked,"  or  "directly  links,"  as  used  herein,  is  an  interaction  between  (i)  a moiety  on  the  linking  comonomer and (ii) a moiety on the ligand.  The li nking comonomer "directly linked" to the  ligand  excludes  a  linkage  that  requires  a  third  component  (such  as  a bifunctional  linking  compound,  for example), whereby  the  third  component attaches  the  linking  comonomer  with the ligand, the third component being different than each of the linking comonomer and  the ligand.  [0042] The interaction between the linking comonomer and the  ligand is a direct attraction  between a moiety of the linking comonomer and a moi ety of the ligand.  The interaction is a  Van  der Waals  interaction,  an  ionic  interaction,  a  hydrogen  bond,  a  covalent  bond,  and  combinations thereof.  The interaction (the direct li nk between the linking comonomer and  the  ligand)  is  strong enough  to drive  the nanoparticles  solely  into  the  first micro‐domain  formed by the linking block.    [0043] In an embodiment, the interaction directly linking th e linking comonomer with the  ligand is a Van der Waals interaction.  Bounded by no particular theory, it is believed that Van  der Waals interactions are realized by having long a lkyl chains (greater than 6 carbon atoms,  or from 8 to 24 carbon atoms) on the ligands attac hed to nanoparticles and incorporating,  into the linking block, linking comonomer(s) with lon g alkyl side chains (greater than 6 carbon  atoms, or from 8 to 24 carbon atoms) that interact with the ligands attached to nanoparticles.   [0044] In an embodiment, the interaction directly linking th e linking comonomer with the  ligand is a hydrogen bond.  Hydrogen bonding is rea lized by having hydrogen‐bond donor or  hydrogen‐bond acceptor groups in the ligand and com plimentary hydrogen‐bond acceptor or  hydrogen‐bond donor groups  in the side chain of the  linking comonomer(s) (in the  linking  block) that interacts with the ligand. Hydrogen‐bond  acceptors include, but are not limited  to,  carbonyls, amines, nitrogen‐containing  rings  such as pyridine, oxygen  containing  rings  such as furan, etc. Hydrogen‐bond donors include bu t are not limited to, OH, NH 2  and SH.  [0045] In an embodiment, the interaction directly linking th e linking comonomer with the  ligand is an ionic interaction.  Ionic interactions  are realized by having positively or negatively  charged groups on the ligand and incorporating linkin g comonomer(s) containing oppositely  charged groups in the linking block that interacts w ith the ligand. The positively or negatively  charged groups can include permanently charged groups like quaternary amine (NH 4 + ) group  and  sulfonate  (SO 4 )  group  or  groups  that  generate  charge  based  on  protonation  or  deprotonation in certain solvents like amine (NH 2 ) and carboxylic acid (COOH).   [0046] In an embodiment, the interaction directly linking th e linking comonomer with the  ligand  is a covalent bond.   Covalent bonding  is realized by having a reactive group on the  ligand and  incorporating  linking comonomer(s) (in the  linking block) with a complimentary  reactive group capable of forming a covalent bond wi th the groups on the ligand in the linking  comonomer  in  the  block  that  interacts  with  the  ligand.  Other  interactions  like  pi‐pi  interactions or hydrophobic interactions between the l igand and the linking comonomer are  also possible.   [0047] The linking block defines a volume fraction (f RCP ) based on the total volume of the  nanoparticle composition.   The nanoparticles encompass from 1 vol% to 10 vol%  based on  the total volume of the nanoparticle composition.  T he BCP self‐assembles so that the phase  behavior of the first micro‐domain exhibits an orde red behavior.  Applicant discovered that a  f RCP   from 0.25 to 0.75 yields an ordered morphology withi n the nanoparticle composition.   Nonlimiting examples of ordered morphologies include l amellae (L), cylinders (C), and mixed‐ morphologies (M).   [0048] The term "lamellae" refers to a structure where the linking and nonlinking blocks of  the  BCP  form  alternating  layers  oriented  parallel  or  perpendicular  to  the  surface  of  the  substrate. The term "cylinders" refer to hexagonally  packed cylinders of either block of the  BCP embedded within  the other block of  the BCP, with  the  cylinders oriented parallel or  perpendicular to the surface of the substrate. The t erm "mixed‐morphologies" refers to any  combination of lamellae and cylinder morphologies.  [0049] In an embodiment, the linking block defines a volume  fraction, f RCP , from 0.30 to 0.55  and the linking block exhibits a lamellae morphology in the nanoparticle composition.     [0050] In an embodiment, the BCP includes a nLB consisting only of polystyrene block (units  of  polymerized  styrene monomer)  and  the  linking  block  is  a  random  copolymer  which  includes at least one acrylate‐based monomer.  The nLB is void of nanoparticles and the LB  includes the acrylate‐based comonomer, the nanopartic les, and the ligand. The linking block  defines  a  volume  fraction,  f RCP ,  from  0.30  to  0.55.    The  nanoparticles  have  at  least  one  dimension from 1 nm to 10 nm.  The nanoparticles h ave a volume percent from 1 vol% to 4  vol% based on total volume of the nanoparticle compo sition.   The  linking block exhibits a  lamellae morphology  in  the  nanoparticle  composition.   Nonlimiting  examples  of  suitable  acrylate‐based monomers include C 1 ‐C 24  alkyl acrylates, methyl acrylate, ethyl acrylat e, lauryl  acrylate, oligo(ethylene glycol) methyl ether acrylate,  and combinations thereof.   [0051] In an embodiment, the BCP includes a nLB consisting only of polystyrene block (units  of polymerized styrene monomer) and the linking block  is a random terpolymer consisting of  lauryl  acrylate/methyl  acrylate/oligo(ethylene  glycol)  methyl  ether  acrylate.    The  lauryl  acrylate is the linking comonomer.  The nLB is void  of nanoparticles and the LB includes the  lauryl acrylate/methyl acrylate/oligo(ethylene glycol) m ethyl ether acrylate terpolymer, the  nanoparticles, and the ligand.  The lauryl acrylate  directly links with the ligand.  The linking  block defines a volume fraction, f RCP , from 0.30 to 0.55.  The nanoparticles have  at least one  dimension from 1 nm to 10 nm.  The nanoparticles h ave a volume percent from 1 vol% to 4  vol% based on total volume of the nanoparticle compo sition.   The  linking block exhibits a  lamellae morphology in the nanoparticle composition.  [0052] In an embodiment, the BCP includes a nLB consisting only of polystyrene block (units  of polymerized styrene monomer) and the linking block  is a random copolymer consisting of  lauryl acrylate/methyl acrylate copolymer.  The lauryl  acrylate is the linking comonomer.  The  nLB  is  void  of  nanoparticles  and  the  LB  includes  the  lauryl  acrylate/methyl  acrylate  copolymer, the nanoparticles, and the ligand.  The l auryl acrylate directly links with the ligand.   The linking block defines a volume fraction, f RCP , from 0.30 to 0.55.  The nanoparticles have  at least one dimension from 1 nm to 10 nm.  The  nanoparticles have a volume percent from  1 vol% to 4 vol% based on total volume of the nan oparticle composition.  The linking block  exhibits a lamellae morphology in the nanoparticle co mposition.    [0053] The nanoparticle composition forms a coating in direc t contact with the substrate.  The coating has a thickness from 0.1 µm, or 0.5  m, or 1 µm, or 2 µm, or 3 µm, or, 4 µm or 5  µm to 6 µm, or 7 µm, or 8 µm, or 9 µm, or 10 µm.  In an embodiment, the coating on the  substrate has a thickness from 0.1 µm to 10 µm,  or from 0.5 to 10 µm, or from 1 µm to 10  µm, or from 2 µm to 9 µm, or from 3 µm to 8  µm.   [0054] In an embodiment, the substrate is a film having a facial surface layer as disclosed  above.  The film is composed of an olefin‐based p olymer.  The coating is in direct contact with  the facial surface  layer.   The coating  is coextensive with, or substantially coextensive with ,  the facial surface layer.  The coating has a thickn ess from 0.1 µm to 10 µm.  The coated film  has  a  water  vapor  transmission  rate  from  greater  than  0  to  less  than  0.05  g.mil/(100  inch 2 /day) or  from 0.001  to 0.05, or  from 0.002  to 0.05, or  from 0.005  to 0.05 g.mil/(100  inch 2 /day).  [0055] In an embodiment, the substrate is a film having a facial surface layer.  The film is  composed of an olefin‐based polymer.  The coating  is in direct contact with the facial surface  layer.  The coating is coextensive with, or substant ially coextensive with, the facial surface.   The  coating  has  a  thickness  from  0.1  µm  to  10  µm.    The  coated  film  has  an  oxygen  transmission rate from 0 to  less than 1 cc.mil/(100  inch 2 /day), or from greater than 0 to 1  cc.mil/(100 inch 2 /day), or from 0.005 to less than 0.05 cc.mil/ (100 inch 2 /day).  [0056] The present disclosure provides a process for produci ng the coated substrate.  The  process includes dissolving the block copolymer in a solvent.  The block copolymer is the block  copolymer disclosed above and includes a linking bloc k and a nonlinking block.  The linking  block is a random copolymer composed of at least tw o different comonomers, and at least  one of  the monomers  is a  linking comonomer.   The process  includes mixing a plurality of  nanoparticles into the solvent to form a liquid nano particle composition, each nanoparticle  having  a  ligand  attached  thereto.    The  process  includes  applying  the  liquid  nanoparticle  composition  to  a  substrate.    The  process  includes  removing  the  solvent  from  the  liquid  nanoparticle composition located on the substrate to  form a coating on the substrate.  The  coating  includes a nanoparticle composition. The nanoparticle  composition of  the coating  includes  the  linking  comonomer directly  linked  to  the  ligand  to  form a  first microdomain  consisting of the linking block, the ligand, and the  nanoparticles, and a second microdomain  consisting of the nonlinking block.  [0057] In an embodiment, the process includes dissolving the  block copolymer in a solvent  that is toluene.  [0058] Nonlimiting  examples of  suitable  applying  procedures  include  spray  coating,  roll  coating,  brush  coating,  gravure  coating,  dip  coating,  spin  coating,  slot‐die  coating,  flexographic coating and combinations thereof.  [0059] In an embodiment, the process includes removing the  solvent by way of evaporating  the  solvent, heating  the  liquid coated  substrate,  subjecting  the  liquid coated  substrate  to  negative pressure (vacuum), and combinations thereof.  [0060] Once the  liquid nanoparticle composition  is applied to the substrate, the process  may  include  solvent  annealing  and/or  thermal  annealing  to  impart  mobility  to  the  nanoparticle composition.   [0061] In an embodiment, the substrate is a film having a facial surface layer.  The process  includes surface treating the facial surface layer of  the film.  The surface treatment procedure  occurs before the applying step.  Nonlimiting example s of surface treating procedures include  corona treatment, ozone treatment, plasma treatment, f lame treatment, and combinations  thereof. The process  further  includes applying  the  liquid nanoparticle  composition  to  the  surface treated facial surface of the substrate.  [0062] In an embodiment, the process includes directly conta cting the liquid nanoparticle  composition with the facial surface layer of the fil m, and forming a coating in direct contact  with  the  facial surface  layer of  the  film.   The process  includes  forming a coating having a  thickness from 0.1 µm to 10 µm.  The coating is composed of the nanoparticle composition.  [0063] By way of example, and not limitation, some embodime nts of the present disclosure  are described in detail in the following examples.  EXAMPLES  [0064] Materials used in the examples are provided in Table  A below.   Table A    d  ‐ e)    Nanoparticles  [0065] 5 nm ZrO 2  NPs coated with 8 carbon alkyl ligands were  purchased from Pixelligent.  4 nm Au NPs coated with 8 carbon alkyl ligands (ol eylamine) were synthesized according to  the method reported in Peng, S.;  Lee, Y. M.;  Wa ng, C.;  Yin, H. F.;  Dai, S.; Sun, S. H., A Fa cile  Synthesis of Monodisperse Au Nanoparticles and Their  Catalysis of CO Oxidation. Nano Res  2008, 1 (3), 229‐234.  [0066] All of the NPs were dispersed in toluene at a conc entration of 20 mg/mL before use.   [0067] Polymerization  reagents and  solvents of  the highest purity were purchased  from  Sigma Aldrich unless otherwise noted. Azobisisobutyroni trile (AIBN) was recrystallized from  ethanol prior to use. To remove polymerization inhibi tors, methyl acrylate (MA) (99%) and  styrene  (STY)  (98%) were cryodistilled,  lauryl acrylate  (LA)  (90%) was dissolved  in hexane,  washed 3x with 2M NaOH (Fisher), dried using magnesi um sulfate, evaporated under reduced  pressure, then passed over a column of basic alumina .  Oligo(ethylene glycol) methyl ether  acrylate  (M n  = 480 Da)  (OEGA) was passed over a  column of basic alumina. RAFT agents  cyanomethyl  dodecyl  trithiocarbonate  and  2‐(dodecylthiocarbonothioylthio)‐2‐ methylpropionic acid, 1,3,5‐trioxane (TCI), and solve nts (ACS Grade: methanol, isopropanol,  toluene. HPLC: dichloromethane, pentane) were used as received.  Synthesis of BCPs.   [0068] Polymerization  solutions were prepared by mixing  the purified monomers, AIBN,  RAFT agent  (or macro‐RAFT agents  for BCP extensions), trioxane  (internal NMR standard),  and solvents in 20 mL glass ampules. These solutions  were subjected to four freeze‐pump‐ thaw cycles before the ampules were sealed at 30 mt orr. The polymerizations were held in a  70 ˚C oven until the samples reached high viscosity  (typically 12‐24 hours). The ampules were  then removed from the oven, cooled in liquid nitroge n, and cracked open. The polymers were  precipitated by dropwise addition of  the  reacted mixture  into  rapidly  stirring anti‐solvent  (RCP: methanol, PS: methanol or pentane, BCP: methano l or  isopropanol).  The polymers  exhibit varying behavior upon precipitation based on  their monomer composition. The PS  precipitates as fine powder, while the RCP is a vis cous gel. Successfully extended BCPs form  powders with a slight tackiness that increases with  the RCP fraction. The powders (PS, BCP)  were isolated from the anti‐solvent using vacuum fi ltration over a fritted glass filter, washed  with ~100 mL more of anti‐solvent, then transferred  to a glass vial. For the RCP, the anti‐ solvent  was  decanted,  then  the  precipitate  was  dissolved  in minimal  dichloromethane,  transferred to a vial, and the dichloromethane remove d by a gentle stream of nitrogen gas.  All samples were then dried under vacuum overnight.    [0069] The  characteristics  of  the  synthesized  PS‐b‐P(MA‐r‐LA‐r‐OEGA)  BCPs  (where  "b"  denotes "block") are listed in Table 1. The characte ristics of the synthesized PS‐b‐P(MA‐r‐LA)  are  listed  in  Table  2.    BCPs  samples  in  Table  1  and  Table  2  are  coded  according  to  the  increasing f RCP  and the total molecular weight (Mn) of the B CPs. In Table 1, Mn of the BCPs  ranges  from  40  kg/mol  to  90  kg/mol,  and  f RCP   changes  from  0.31  to  0.62.  The  polymer  dispersity (Đ) ranges from 1.09 to 1.29 for the fi rst synthesized block, and from 1.17 to 1.63  for the BCPs. The molar percentage of OEGA in the  RCP domain is low and varies from 1 mol%  to 5 mol% based on total moles of the RCP. The de gree of polymerization (N)  is calculated  based on the M n  of the two blocks and the monomer molar rati o in the RCP block.      

Table 1. PS‐b‐P(MA‐r‐LA‐r‐OEGA) Block Pol ymers  Polymer  PS/RCP  Block  BCP Đ  f RCP   RCP Composition  N  Morphology  (kg/mol)  1 Đ  Molar Ratio  (MA:LA:OEGA)  P1  57.2/26.5  1.27  1.57  0.31  50:49:1  707  L  P2  59.8/30.1  1.14  1.62  0.32  50:47.5:2.5  759  L  P3  58.3/31.9  1.17  1.63  0.32  50:45:5  817  L  574  C+L  P5  22.7/30.8  1.29  1.57  0.60  50:47.5:2.5  407  M  P6  15.8/25.7  1.09  1.30  0.61  50:49:1  312  C  P7  15.7/25.7  1.09  1.20  0.62  50:49:1  310  C  L: lamellae; C: cylinders; M: mixed morphologies  The RCP block is the first synthesized block in P1,  P2, P3, P5, P6 and P7; the PS block is the firs t synthesized block  in P4.    Table 2. PS‐b‐P(MA‐r‐LA) Block Polymers  Polymer  PS/RCP  First  Total  f RCP   RCP Composition  N  Morphology  (kg/mol)  Block  Đ  Molar Ratio (MA:LA)  Đ  P8  17.3/18.2  1.17  1.33  0.51  50:50  277  L  P9  18.3/25.2  1.14  1.34  0.59  50:50  331  M  P10  23.4/35.6  1.14  1.48  0.62  50:50  443  C  Note: L: lamellae; C: cylinders; M:mixed morphologies               The PS block is the first  synthesized block in all the three polymers.    [0070] Preparation of bulk BCP+NP samples for morphology det ermination  [0071] Bulk sample was prepared by adding 200 µL of BCP/N P mixture toluene solution into  a 1 mL PTFE beaker. NP loading was varied between  from 1 vol% and 4 vol% based on the  total volume of the BCP + NP. The beaker was cover ed with a glass slide and left in a fume  hood to  let the solvent evaporate slowly over two days. The sample was then dried under  vacuum for 2 hours to remove any trace amount of s olvent residue and followed by thermal  annealing at 150  º in a vacuum oven  for 2 days. After annealing, the sample was cooled  down naturally to room temperature under vacuum. Thin  sectioning of the bulk samples was  performed on a Leica EM FC6 cryo‐ultramicrotome at ‐160 ºC. Thin sections were picked up  using saturated sucrose solution in phosphate buffer  at pH 7.4 and then transferred to 200‐ mesh TEM grids followed by DI water rinsing to get rid of sucrose.  [0072] TEM images in Figure 1a‐1c show the assembly of 2  vol% of NPs in P8, P9 and P10  nanocompositions  after  thermal  annealing  at  150  º   for  48  hr.  NPs  are  selectively  incorporated in the RCP domain with good dispersion. NPs pack into hexagons surrounding  the PS cylinders in P8 (Figure 1a) and P10 (Figure 1c) nanocompositions. In many regions, NPs  cannot fully fill the RCP matrix due to the insuffi cient quantity. The packing order of NPs in  P9  nanocomposition  (Figure  1b)  is  relatively  low  with  smaller  grain  sizes,  and  the  NP  organization  is  in  complicated morphologies. Based on  the  SAXS  analysis  (Figure  1d), NP  assemblies show cylindrical morphology with a periodic ity of 32 nm in P8 nanocomposition,  lamellar morphology with  a  periodicity  of  34  nm  in  P9  nanocomposition,  and  cylindrical  morphology with a periodicity of 43 nm in P10 nanoc omposition. The addition of NPs expands  the periodicities of P9 and P10 slightly from 31 nm  to 34 nm and from 41 nm to 43 nm, but  expands the periodicity of P8 from 25 nm to 32 nm.    [0073] NP  loading  in P8 nanocomposition was  varied  from  1  vol%  to  4  vol%  to  further  investigate the phase behavior. TEM images in Figure 2a‐2c show P8 nanocompositions after  thermal annealing at 150 º  for 48 hr. At 1 vol% particle loading (Figure 2a) , NPs distribute  homogeneously  in  the  RCP  lamellae,  indicating  large  NP  translational  entropy  in  the  nanocomposition. NPs form linear arrays in the center  of the RCP domain with a periodicity  ~30 nm. The periodicity was measured as the largest distance between two NP arrays based  on the TEM images. However, it is hard to identify the nanocomposition morphology due to  the low particle loading and the incomplete particle filling. The more apparent order‐to‐order  morphological transition occurs at 2 vol% particle lo ading, where the nanocomposition forms  cylindrical structures with a periodicity of 32 nm ( Figure 2b). The full width at half maximum  (FWHM) values of NP distribution across the RCP doma in are 6.4 nm and 7.5 nm at 1 vol%  and 2 vol% particle loadings, respectively (Figure 2d ‐2e). NPs have narrow distribution in the  host domain at 1 vol% particle loading, while NPs b ecome less confined in the domain center  when the particle  loading  is  increased to 2 vol%. Figure 2f shows the arrangement  of NPs  around the hexagonally packed PS cylinders forming he xagonal grids within the RCP domain.  No long‐range order was observed in nanocomposition with 4 vol% of NPs (Figure 2c).  [0074] In  situ  SAXS measurements  of  P8  BCPs were  performed  by  varying  the  particle  loading from 0 vol% to 4 vol% and the annealing te mperature from 90  ^C to 180  ^C (Figure  3a‐3d). The periodicities of the samples were conve rted from the q values of the first order  peaks in the SAXS profiles (Figure 3e). The grain s izes of the samples were calculated using  the Scherrer equation based on the FWHM of the firs t order peaks (Figure 3f).  The Scherrer  equation is a formula that relates the size of sub micrometer cyrstals as disclosed in Smilgies,  D.  M.,  Scherrer  grain‐size  analysis  adapted  to  grazing‐incidence  scattering  with  area  detectors. J Appl Cryst, J Appl Crystallogr 2009, 42 , 1030‐1034.  All the samples at 25  ^C before  thermal annealing have broad first order peaks and d o not show high order peaks, indicating  poor order in the samples right after slow solvent  evaporation. Based on DSC analysis, T g  of  the polymer  is ~95  ^C  (Figure 4).   As  the  temperature  is  increased above 90  ^C, both  the  periodicities and grain  sizes of  the  samples  start  to evolve. The periodicities keep almost  constant after 150  ^C, and the grain sizes decrease slightly after 170 ^C. 150  ^C was chosen  as the annealing temperatures for all the samples in  the current study, since both BCP and  nanocomposition show relatively  large grain sizes and stable periodicities at this a nnealing  temperature. In P8 BCP (Figure 3a), high order peaks  start to appear ~110‐120  ^C, indicating  a lamellar morphology of the polymer with a periodic ity ~25 nm, consistent with Figure 3a‐ 3d. At 1 vol% particle loading (Figure 3b), the nan ocomposition periodicity should be 25 nm  for lamellar morphology or 30 nm for cylindrical mor phology based on the first order peak.  The nanocomposition could form cylindrical morphology  even at 1 vol% particle loading since  the maximum distance between two adjacent NP arrays  is ~30 nm in the TEM image (Figure  2a).  [0075] The  incomplete particle filling may explain the absence o f  ^3q peaks  indicative of  cylindrical structures, and only 2q peaks are present  at 110‐170 ^C. At 2 vol% particle loading  (Figure 3c), NPs pack  in  long‐range ordered cylindrical morphology with a per iodicity of 32  nm at ~150‐180  ^C as  indicated by the sharp high order peaks. The results  agree well with  Figure 1b, 1d and 2b. At 4 vol% particle loading,  the grain size does not increase much after  thermal annealing as indicated by the low order in  the TEM image (Figure 2c). The broad high  order peaks reveal poor order in the nanocomposition,  probably owing to jammed states at  high particle loading in this temperature range.  [0076] It is specifically intended that the present disclosu re not be limited to the embodiments  and illustrations contained herein, but include modifi ed forms of those embodiments including  portions of the embodiments and combinations of eleme nts of different embodiments as come  within the scope of the following claims.