Fabricación a nanoescala / Nanofabricación

Nuestras piezas y productos de escala de longitud nanométrica se fabrican usando NANOESCALA MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Esta área aún está en pañales, pero tiene grandes promesas para el futuro. Dispositivos de ingeniería molecular, medicamentos, pigmentos... etc. se están desarrollando y estamos trabajando con nuestros socios para mantenernos por delante de la competencia. Los siguientes son algunos de los productos disponibles comercialmente que ofrecemos actualmente:

 

 

 

NANOTUBOS DE CARBON

 

NANOPARTÍCULAS

 

CERÁMICAS NANOFÁSICAS

 

REFUERZO DE NEGRO DE CARBONO para caucho y polímeros

 

NANOCOMPOSITES in pelotas de tenis, bates de béisbol, motocicletas y bicicletas

 

NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS para almacenamiento de datos

 

NANOPARTICLE convertidores catalíticos

 

 

 

Los nanomateriales pueden ser cualquiera de los cuatro tipos, a saber, metales, cerámicas, polímeros o compuestos. Generalmente, NANOSTRUCTURES son menos de 100 nanómetros.

 

 

 

En la nanofabricación tomamos uno de dos enfoques. Como ejemplo, en nuestro enfoque de arriba hacia abajo tomamos una oblea de silicio, usamos litografía, métodos de grabado húmedo y seco para construir pequeños microprocesadores, sensores y sondas. Por otro lado, en nuestro enfoque de nanofabricación ascendente utilizamos átomos y moléculas para construir dispositivos diminutos. Algunas de las características físicas y químicas que exhibe la materia pueden experimentar cambios extremos a medida que el tamaño de las partículas se aproxima a las dimensiones atómicas. Los materiales opacos en su estado macroscópico pueden volverse transparentes en su nanoescala. Los materiales que son químicamente estables en macroestado pueden volverse combustibles en su nanoescala y los materiales eléctricamente aislantes pueden convertirse en conductores. Actualmente, los siguientes son algunos de los productos comerciales que podemos ofrecer:

 

 

 

DISPOSITIVOS / NANOTUBOS DE NANOTUBOS DE CARBONO (CNT): Podemos visualizar los nanotubos de carbono como formas tubulares de grafito a partir de las cuales se pueden construir dispositivos a nanoescala. CVD, ablación láser de grafito, descarga de arco de carbono se puede utilizar para producir dispositivos de nanotubos de carbono. Los nanotubos se clasifican como nanotubos de pared simple (SWNT) y nanotubos de pared múltiple (MWNT) y se pueden dopar con otros elementos. Los nanotubos de carbono (CNT) son alótropos de carbono con una nanoestructura que puede tener una relación de longitud a diámetro superior a 10 000 000 y tan alta como 40 000 000 e incluso superior. Estas moléculas cilíndricas de carbono tienen propiedades que las hacen potencialmente útiles en aplicaciones de nanotecnología, electrónica, óptica, arquitectura y otros campos de la ciencia de los materiales. Exhiben una fuerza extraordinaria y propiedades eléctricas únicas, y son conductores eficientes del calor. Los nanotubos y las bolas de bucky esféricas son miembros de la familia estructural de los fullereno. El nanotubo cilíndrico normalmente tiene al menos un extremo cubierto con un hemisferio de la estructura de bola de Bucky. El nombre nanotubo se deriva de su tamaño, ya que el diámetro de un nanotubo es del orden de unos pocos nanómetros, con longitudes de al menos varios milímetros. La naturaleza de la unión de un nanotubo se describe mediante hibridación orbital. El enlace químico de los nanotubos se compone enteramente de enlaces sp2, similares a los del grafito. Esta estructura de enlace es más fuerte que los enlaces sp3 que se encuentran en los diamantes y proporciona a las moléculas su fuerza única. Los nanotubos se alinean naturalmente en cuerdas unidas por las fuerzas de Van der Waals. Bajo alta presión, los nanotubos pueden fusionarse, intercambiando algunos enlaces sp2 por enlaces sp3, lo que brinda la posibilidad de producir cables fuertes de longitud ilimitada a través de enlaces de nanotubos de alta presión. La fuerza y la flexibilidad de los nanotubos de carbono los convierte en un uso potencial para controlar otras estructuras a nanoescala. Se han producido nanotubos de pared simple con resistencias a la tracción entre 50 y 200 GPa, y estos valores son aproximadamente un orden de magnitud mayor que para las fibras de carbono. Los valores del módulo elástico están en el orden de 1 Tetrapascal (1000 GPa) con deformaciones de fractura entre aproximadamente 5% y 20%. Las excelentes propiedades mecánicas de los nanotubos de carbono hacen que los usemos en ropa resistente y ropa deportiva, chaquetas de combate. Los nanotubos de carbono tienen una fuerza comparable a la del diamante, y se tejen en la ropa para crear prendas a prueba de puñaladas y balas. Mediante el entrecruzamiento de las moléculas de CNT antes de su incorporación en una matriz de polímero, podemos formar un material compuesto de súper alta resistencia. Este compuesto CNT podría tener una resistencia a la tracción del orden de 20 millones de psi (138 GPa), revolucionando el diseño de ingeniería donde se requiere poco peso y alta resistencia. Los nanotubos de carbono revelan también mecanismos inusuales de conducción de corriente. Dependiendo de la orientación de las unidades hexagonales en el plano del grafeno (es decir, las paredes del tubo) con el eje del tubo, los nanotubos de carbono pueden comportarse como metales o como semiconductores. Como conductores, los nanotubos de carbono tienen una capacidad de transporte de corriente eléctrica muy alta. Algunos nanotubos pueden transportar densidades de corriente de más de 1000 veces las de la plata o el cobre. Los nanotubos de carbono incorporados a los polímeros mejoran su capacidad de descarga de electricidad estática. Esto tiene aplicaciones en las líneas de combustible de automóviles y aviones y en la producción de tanques de almacenamiento de hidrógeno para vehículos propulsados por hidrógeno. Se ha demostrado que los nanotubos de carbono exhiben fuertes resonancias de electrones y fonones, lo que indica que, bajo ciertas condiciones de polarización y dopaje de corriente continua (CC), su corriente y la velocidad promedio de los electrones, así como la concentración de electrones en el tubo, oscilan a frecuencias de terahercios. Estas resonancias se pueden usar para hacer fuentes o sensores de terahercios. Se han demostrado transistores y circuitos integrados de memoria de nanotubos. Los nanotubos de carbono se utilizan como un recipiente para el transporte de fármacos en el cuerpo. El nanotubo permite reducir la dosis del fármaco localizando su distribución. Esto también es económicamente viable debido a que se utilizan menores cantidades de fármacos. El fármaco se puede unir al costado del nanotubo o se puede arrastrar por detrás, o el fármaco se puede colocar dentro del nanotubo. Los nanotubos a granel son una masa de fragmentos de nanotubos bastante desorganizados. Es posible que los materiales de nanotubos a granel no alcancen resistencias a la tracción similares a las de los tubos individuales, pero tales compuestos pueden, no obstante, producir resistencias suficientes para muchas aplicaciones. Los nanotubos de carbono a granel se utilizan como fibras compuestas en polímeros para mejorar las propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas del producto a granel. Se están considerando películas conductoras transparentes de nanotubos de carbono para reemplazar el óxido de indio y estaño (ITO). Las películas de nanotubos de carbono son mecánicamente más robustas que las películas ITO, lo que las hace ideales para pantallas táctiles de alta confiabilidad y pantallas flexibles. Se desean tintas imprimibles a base de agua de películas de nanotubos de carbono para reemplazar ITO. Las películas de nanotubos son prometedoras para su uso en pantallas de computadoras, teléfonos celulares, cajeros automáticos, etc. Los nanotubos se han utilizado para mejorar los ultracondensadores. El carbón activado utilizado en los ultracondensadores convencionales tiene muchos pequeños espacios huecos con una distribución de tamaños, que crean en conjunto una gran superficie para almacenar cargas eléctricas. Sin embargo, como la carga se cuantifica en cargas elementales, es decir, electrones, y cada uno de ellos necesita un espacio mínimo, una gran fracción de la superficie del electrodo no está disponible para almacenamiento porque los espacios huecos son demasiado pequeños. Con electrodos hechos de nanotubos, los espacios están planificados para adaptarse al tamaño, siendo solo unos pocos demasiado grandes o demasiado pequeños y, en consecuencia, la capacidad debe aumentar. Una célula solar desarrollada utiliza un complejo de nanotubos de carbono, hecho de nanotubos de carbono combinados con diminutas bolas de bucky de carbono (también llamadas fullerenos) para formar estructuras con forma de serpiente. Buckyballs atrapan electrones, pero no pueden hacer que los electrones fluyan. Cuando la luz del sol excita los polímeros, las bolas de Bucky agarran los electrones. Los nanotubos, que se comportan como cables de cobre, podrán entonces hacer que los electrones o la corriente fluyan.

 

 

 

NANOPARTÍCULAS: Las nanopartículas pueden considerarse un puente entre los materiales a granel y las estructuras atómicas o moleculares. Un material a granel generalmente tiene propiedades físicas constantes independientemente de su tamaño, pero en la nanoescala, este no suele ser el caso. Se observan propiedades dependientes del tamaño, como confinamiento cuántico en partículas semiconductoras, resonancia de plasmones superficiales en algunas partículas metálicas y superparamagnetismo en materiales magnéticos. Las propiedades de los materiales cambian a medida que su tamaño se reduce a nanoescala y el porcentaje de átomos en la superficie se vuelve significativo. Para materiales a granel más grandes que un micrómetro, el porcentaje de átomos en la superficie es muy pequeño en comparación con el número total de átomos en el material. Las propiedades diferentes y sobresalientes de las nanopartículas se deben en parte a que los aspectos de la superficie del material dominan las propiedades en lugar de las propiedades a granel. Por ejemplo, la flexión del cobre a granel se produce con el movimiento de átomos/agrupaciones de cobre en una escala de aproximadamente 50 nm. Las nanopartículas de cobre de menos de 50 nm se consideran materiales súper duros que no presentan la misma maleabilidad y ductilidad que el cobre a granel. El cambio de propiedades no siempre es deseable. Los materiales ferroeléctricos de menos de 10 nm pueden cambiar su dirección de magnetización utilizando energía térmica a temperatura ambiente, haciéndolos inútiles para el almacenamiento de memoria. Las suspensiones de nanopartículas son posibles porque la interacción de la superficie de la partícula con el solvente es lo suficientemente fuerte como para superar las diferencias de densidad, lo que para partículas más grandes generalmente da como resultado que el material se hunda o flote en un líquido. Las nanopartículas tienen propiedades visibles inesperadas porque son lo suficientemente pequeñas como para confinar sus electrones y producir efectos cuánticos. Por ejemplo, las nanopartículas de oro aparecen de color rojo oscuro a negro en solución. La gran relación área superficial/volumen reduce las temperaturas de fusión de las nanopartículas. La relación muy alta entre el área superficial y el volumen de las nanopartículas es una fuerza impulsora para la difusión. La sinterización puede tener lugar a temperaturas más bajas, en menos tiempo que para partículas más grandes. Esto no debería afectar la densidad del producto final, sin embargo, las dificultades de flujo y la tendencia de las nanopartículas a aglomerarse pueden causar problemas. La presencia de nanopartículas de dióxido de titanio imparte un efecto de autolimpieza y, dado que el tamaño es nanométrico, las partículas no se pueden ver. Las nanopartículas de óxido de zinc tienen propiedades de bloqueo de los rayos UV y se agregan a las lociones de protección solar. Las nanopartículas de arcilla o el negro de carbón cuando se incorporan a matrices poliméricas aumentan el refuerzo, ofreciéndonos plásticos más fuertes, con temperaturas de transición vítrea más altas. Estas nanopartículas son duras e imparten sus propiedades al polímero. Las nanopartículas adheridas a las fibras textiles pueden crear prendas inteligentes y funcionales.

 

 

 

CERÁMICAS EN NANOFASE: Usando partículas a nanoescala en la producción de materiales cerámicos podemos tener un aumento simultáneo y mayor tanto en la resistencia como en la ductilidad. Las cerámicas de nanofase también se utilizan para la catálisis debido a sus altas proporciones de superficie a área. Las partículas cerámicas de nanofase como el SiC también se utilizan como refuerzo en metales como la matriz de aluminio.

 

 

 

Si puede pensar en una aplicación para la nanofabricación útil para su negocio, háganoslo saber y reciba nuestra opinión. Podemos diseñar, crear prototipos, fabricar, probar y entregárselos. Damos un gran valor a la protección de la propiedad intelectual y podemos hacer arreglos especiales para garantizar que sus diseños y productos no sean copiados. Nuestros diseñadores de nanotecnología e ingenieros de nanofabricación son algunos de los mejores del mundo y son las mismas personas que desarrollaron algunos de los dispositivos más pequeños y avanzados del mundo.