Výroba v nanoměřítku / Nanomanufacturing

Naše díly a produkty měřítka nanometrové délky jsou vyráběny pomocí NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Tato oblast je stále v plenkách, ale do budoucna skrývá velké přísliby. Molekulárně upravená zařízení, léky, pigmenty atd. se vyvíjejí a pracujeme s našimi partnery, abychom zůstali před konkurencí. Níže jsou uvedeny některé z komerčně dostupných produktů, které v současné době nabízíme:

 

 

 

UHLÍKOVÉ NANOTUBY

 

NANOČÁSTICE

 

NANOFÁZOVÁ KERAMIKA

 

SAZZOVÁ VÝZTUHA pro pryž a polymery

 

NANOCOMPOSITES in tenisové míčky, baseballové pálky, motocykly a motocykly

 

MAGNETICKÉ NANOČÁSTICE pro ukládání dat

 

NANOPARTICLE katalyzátory

 

 

 

Nanomateriály mohou být některý ze čtyř typů, jmenovitě kovy, keramika, polymery nebo kompozity. Obecně platí, že  NANOSTRUCTURES jsou menší než 100 nanometrů.

 

 

 

V nanovýrobě volíme jeden ze dvou přístupů. Jako příklad v našem přístupu shora dolů používáme křemíkový plátek, používáme litografii, metody mokrého a suchého leptání ke konstrukci malých mikroprocesorů, senzorů, sond. Na druhou stranu v našem přístupu k nanovýrobě zdola nahoru používáme atomy a molekuly ke stavbě malých zařízení. Některé z fyzikálních a chemických vlastností, které hmota vykazuje, mohou zaznamenat extrémní změny, jak se velikost částic blíží atomovým rozměrům. Neprůhledné materiály ve svém makroskopickém stavu se mohou stát průhlednými v jejich nanoměřítku. Materiály, které jsou chemicky stabilní v makrostavu, se mohou stát hořlavými v jejich nanoměřítku a elektricky izolační materiály se mohou stát vodiči. V současné době patří mezi komerční produkty, které jsme schopni nabídnout:

 

 

 

ZAŘÍZENÍ / NANOTUBICE UHLÍKOVÉ NANOTUBE (CNT): Uhlíkové nanotrubice si můžeme představit jako trubicové formy grafitu, ze kterých lze konstruovat zařízení v nanoměřítku. CVD, laserová ablace grafitu, uhlíkový obloukový výboj lze použít k výrobě uhlíkových nanotrubiček. Nanotrubice jsou kategorizovány jako jednostěnné nanotrubice (SWNT) a vícestěnné nanotrubice (MWNT) a mohou být dopovány dalšími prvky. Uhlíkové nanotrubice (CNT) jsou alotropy uhlíku s nanostrukturou, která může mít poměr délky k průměru větší než 10 000 000 a až 40 000 000 a ještě vyšší. Tyto válcové uhlíkové molekuly mají vlastnosti, díky kterým jsou potenciálně užitečné v aplikacích v nanotechnologiích, elektronice, optice, architektuře a dalších oblastech vědy o materiálech. Vykazují mimořádnou pevnost a jedinečné elektrické vlastnosti a jsou účinnými vodiči tepla. Nanotrubice a kulovité buckyballs jsou členy strukturní rodiny fullerenů. Válcová nanotrubička má obvykle alespoň jeden konec zakončený polokoulí struktury buckyball. Název nanotrubice je odvozen od její velikosti, protože průměr nanotrubice je v řádu několika nanometrů s délkou minimálně několik milimetrů. Povaha vazby nanotrubice je popsána orbitální hybridizací. Chemická vazba nanotrubiček se skládá výhradně z vazeb sp2, podobných těm z grafitu. Tato vazebná struktura je silnější než vazby sp3 nalezené v diamantech a poskytuje molekulám jejich jedinečnou sílu. Nanotrubice se přirozeně spojují do lan, která drží pohromadě Van der Waalsovy síly. Pod vysokým tlakem se nanotrubice mohou sloučit dohromady a vyměnit některé dluhopisy sp2 za dluhopisy sp3, což dává možnost vyrábět silné dráty neomezené délky prostřednictvím vysokotlakého propojení nanotrubiček. Síla a flexibilita uhlíkových nanotrubic z nich činí potenciální využití při řízení jiných struktur nanoměřítek. Byly vyrobeny jednostěnné nanotrubice s pevností v tahu mezi 50 a 200 GPa a tyto hodnoty jsou přibližně o řád vyšší než u uhlíkových vláken. Hodnoty modulu pružnosti jsou řádově 1 tetrapascal (1000 GPa) s lomovými deformacemi mezi asi 5 % až 20 %. Vynikající mechanické vlastnosti uhlíkových nanotrubiček nás nutí používat je v odolných oděvech a sportovních potřebách, bojových bundách. Uhlíkové nanotrubice mají sílu srovnatelnou s diamantem a jsou vetkány do oděvů, aby se vytvořilo neprobodné a neprůstřelné oblečení. Zesíťováním molekul CNT před začleněním do polymerní matrice můžeme vytvořit vysoce pevný kompozitní materiál. Tento kompozit CNT by mohl mít pevnost v tahu řádově 20 milionů psi (138 GPa), což představuje revoluci v konstrukci, kde je vyžadována nízká hmotnost a vysoká pevnost. Uhlíkové nanotrubice odhalují také neobvyklé mechanismy vedení proudu. V závislosti na orientaci šestiúhelníkových jednotek v rovině grafenu (tj. stěn trubice) s osou trubice se uhlíkové nanotrubice mohou chovat buď jako kovy, nebo jako polovodiče. Jako vodiče mají uhlíkové nanotrubice velmi vysokou schopnost přenášet elektrický proud. Některé nanotrubice mohou být schopny přenášet proudové hustoty více než 1000krát větší než stříbro nebo měď. Uhlíkové nanotrubice zabudované do polymerů zlepšují jejich schopnost vybíjení statické elektřiny. To má aplikace v palivových vedeních automobilů a letadel a výrobě nádrží na skladování vodíku pro vozidla na vodíkový pohon. Ukázalo se, že uhlíkové nanotrubice vykazují silné elektron-fononové rezonance, které naznačují, že za určitých podmínek zkreslení stejnosměrného proudu (DC) a dopingových podmínek jejich proud a průměrná rychlost elektronů, stejně jako koncentrace elektronů na trubici, oscilují na terahertzových frekvencích. Tyto rezonance lze použít k výrobě terahertzových zdrojů nebo senzorů. Byly demonstrovány tranzistory a nanotrubkové integrované paměťové obvody. Uhlíkové nanotrubice se používají jako nádoba pro transport léků do těla. Nanotrubice umožňuje snížení dávky léčiva lokalizací jeho distribuce. To je také ekonomicky životaschopné díky menšímu množství používaných léků. Lék může být buď připevněn ke straně nanotrubice, nebo tažen za nanotrubičkou, nebo může být lék skutečně umístěn uvnitř nanotrubice. Hromadné nanotrubice jsou množstvím spíše neorganizovaných fragmentů nanotrubiček. Hromadné materiály z nanotrubiček nemusí dosahovat pevností v tahu podobné jako u jednotlivých trubek, ale takové kompozity mohou přesto mez kluzu dostačovat pro mnoho aplikací. Bulk uhlíkové nanotrubice se používají jako kompozitní vlákna v polymerech pro zlepšení mechanických, tepelných a elektrických vlastností sypkého produktu. Transparentní, vodivé filmy z uhlíkových nanotrubic jsou považovány za náhradu oxidu india a cínu (ITO). Fólie z uhlíkových nanotrubiček jsou mechanicky odolnější než fólie ITO, díky čemuž jsou ideální pro vysoce spolehlivé dotykové obrazovky a flexibilní displeje. Potiskovatelné inkousty na vodní bázi z filmů uhlíkových nanotrubiček jsou požadovány jako náhrada ITO. Nanotrubičkové filmy jsou slibné pro použití v displejích pro počítače, mobilní telefony, bankomaty….atd. Nanotrubice byly použity ke zlepšení ultrakondenzátorů. Aktivní uhlí používané v konvenčních ultrakondenzátorech má mnoho malých dutých prostorů s rozložením velikostí, které dohromady vytvářejí velkou plochu pro ukládání elektrických nábojů. Protože je však náboj kvantován do elementárních nábojů, tj. elektronů, a každý z nich potřebuje minimální prostor, velká část povrchu elektrody není k dispozici pro uložení, protože duté prostory jsou příliš malé. U elektrod vyrobených z nanotrubiček je plánováno, že prostory budou přizpůsobeny velikosti, přičemž pouze několik z nich bude příliš velkých nebo příliš malých, a proto je třeba zvýšit kapacitu. Vyvinutý solární článek využívá komplex uhlíkových nanotrubiček, vyrobený z uhlíkových nanotrubiček kombinovaných s drobnými uhlíkovými kuličkami (také nazývanými Fullereny), aby vytvořily struktury podobné hadům. Buckyballs zachycují elektrony, ale nemohou přimět elektrony, aby proudily. Když sluneční světlo excituje polymery, buckyballs uchopí elektrony. Nanotrubice, které se chovají jako měděné dráty, pak budou schopny zajistit tok elektronů nebo proudu.

 

 

 

NANOČÁSTICE: Nanočástice lze považovat za most mezi sypkými materiály a atomovými nebo molekulárními strukturami. Sypký materiál má obecně konstantní fyzikální vlastnosti bez ohledu na jeho velikost, ale v nanoměřítku tomu tak často není. Jsou pozorovány vlastnosti závislé na velikosti, jako je kvantové omezení v polovodičových částicích, povrchová plazmonová rezonance v některých kovových částicích a superparamagnetismus v magnetických materiálech. Vlastnosti materiálů se mění s tím, jak se jejich velikost zmenšuje na nanoměřítko a s tím, jak je procento atomů na povrchu významné. U sypkých materiálů větších než mikrometr je procento atomů na povrchu velmi malé ve srovnání s celkovým počtem atomů v materiálu. Rozdílné a vynikající vlastnosti nanočástic jsou částečně způsobeny aspekty povrchu materiálu, které dominují vlastnostem namísto objemových vlastností. Například k ohýbání objemové mědi dochází při pohybu atomů/shluků mědi v měřítku asi 50 nm. Nanočástice mědi menší než 50 nm jsou považovány za super tvrdé materiály, které nevykazují stejnou kujnost a tažnost jako objemová měď. Změna vlastností není vždy žádoucí. Feroelektrické materiály menší než 10 nm mohou přepínat svůj směr magnetizace pomocí tepelné energie pokojové teploty, což je činí nepoužitelnými pro ukládání paměti. Suspenze nanočástic jsou možné, protože interakce povrchu částice s rozpouštědlem je dostatečně silná na to, aby překonala rozdíly v hustotě, což u větších částic obvykle vede k tomu, že materiál buď klesá, nebo plave v kapalině. Nanočástice mají neočekávané viditelné vlastnosti, protože jsou dostatečně malé, aby omezily jejich elektrony a vytvářely kvantové efekty. Například zlaté nanočástice vypadají v roztoku tmavě červené až černé. Velký poměr plochy povrchu k objemu snižuje teploty tání nanočástic. Velmi vysoký poměr plochy povrchu k objemu nanočástic je hnací silou pro difúzi. Slinování může probíhat při nižších teplotách, v kratším čase než u větších částic. To by nemělo ovlivnit hustotu konečného produktu, avšak potíže s tokem a tendence nanočástic k aglomeraci mohou způsobit problémy. Přítomnost nanočástic oxidu titaničitého má samočisticí účinek a vzhledem k tomu, že velikost je nanorozsah, částice nejsou vidět. Nanočástice oxidu zinečnatého mají vlastnosti blokující UV záření a přidávají se do opalovacích krémů. Jílové nanočástice nebo saze, když jsou začleněny do polymerních matric, zvyšují výztuž a nabízejí nám pevnější plasty s vyššími teplotami skelného přechodu. Tyto nanočástice jsou tvrdé a dodávají své vlastnosti polymeru. Nanočástice navázané na textilní vlákna mohou vytvořit chytré a funkční oblečení.

 

 

 

NANOFÁZOVÁ KERAMIKA: Použitím nanočástic při výrobě keramických materiálů můžeme mít současné a zásadní zvýšení jak pevnosti, tak tažnosti. Nanofázové keramiky se také používají pro katalýzu kvůli jejich vysokému poměru povrchu k ploše. Nanofázové keramické částice, jako je SiC, se také používají jako výztuž v kovech, jako je hliníková matrice.

 

 

 

Pokud vás napadne aplikace pro nanovýrobu užitečná pro vaše podnikání, dejte nám vědět a získejte náš příspěvek. Můžeme vám je navrhnout, prototypovat, vyrobit, otestovat a dodat. Klademe velký důraz na ochranu duševního vlastnictví a můžeme pro vás učinit zvláštní opatření, abychom zajistili, že vaše návrhy a produkty nebudou kopírovány. Naši konstruktéři a inženýři v oblasti nanotechnologie jsou jedni z nejlepších na světě a jsou to titíž lidé, kteří vyvinuli některá z nejpokročilejších a nejmenších zařízení na světě.