Nanomittakaavan valmistus / Nanomanufacturing

Nanometripituiset osamme ja tuotteemme valmistetaan käyttämällä NANOSCALE VALMISTUS / NANOVALMISTUS. Tämä alue on vielä lapsenkengissään, mutta sillä on suuria lupauksia tulevaisuutta ajatellen. Molekyylikäsitellyt laitteet, lääkkeet, pigmentit jne. kehitetään ja teemme yhteistyötä kumppaneidemme kanssa pysyäksemme kilpailun kärjessä. Seuraavassa on joitain tällä hetkellä tarjoamistamme kaupallisesti saatavilla olevista tuotteista:

 

 

 

HIILIEN NANOTUBIT

 

NANOHIUKSET

 

NANOPHASE KERAAMIA

 

HIIMUSTA REINFORCEMENT kumille ja polymeereille

 

NANOCOMPOSITES tennispalloissa, pesäpallomailoissa, moottoripyörissä ja polkupyörissä

 

MAGNETTISET NANOPARTICLES tietojen tallentamiseen

 

NANOPARTICLE katalysaattorit

 

 

 

Nanomateriaalit voivat olla mitä tahansa neljästä tyypistä, nimittäin metallit, keramiikka, polymeerit tai komposiitit. Yleensä NANOSTRUCTURES ovat alle 100 nanometriä.

 

 

 

Nanovalmistuksessa käytämme jompaakumpaa kahdesta lähestymistavasta. Esimerkkinä ylhäältä alas -lähestymistapassamme otamme piikiekon, käytämme litografiaa, märkä- ja kuivaetsausmenetelmiä pienten mikroprosessorien, anturien ja koettimien rakentamiseen. Toisaalta alhaalta ylöspäin suuntautuvassa nanovalmistusmenetelmässämme käytämme atomeja ja molekyylejä pienten laitteiden rakentamiseen. Jotkut aineen fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista voivat kokea äärimmäisiä muutoksia, kun hiukkaskoko lähestyy atomimittoja. Makroskooppisessa tilassaan läpinäkymättömät materiaalit voivat muuttua läpinäkyviksi nanomittakaavassa. Materiaalit, jotka ovat kemiallisesti stabiileja makrotilassa, voivat palaa nanomittakaavassa ja sähköä eristävät materiaalit voivat tulla johtimia. Tällä hetkellä seuraavat kaupalliset tuotteet, joita voimme tarjota:

 

 

 

HIILINANOTUBE (CNT) LAITTEET / NANOTUTUKSET: Voimme visualisoida hiilinanoputket grafiitin putkimaisina muotoina, joista voidaan rakentaa nanomittakaavan laitteita. CVD:tä, grafiitin laserablaatiota, hiilikaaripurkausta voidaan käyttää hiilinanoputkilaitteiden valmistukseen. Nanoputket luokitellaan yksiseinäisiksi nanoputkiksi (SWNT) ja moniseinäisiksi nanoputkiksi (MWNT), ja ne voidaan seostaa muilla elementeillä. Hiilinanoputket (CNT) ovat hiilen allotrooppeja, joiden nanorakenne voi olla pituuden ja halkaisijan välinen suhde suurempi kuin 10 000 000 ja jopa 40 000 000 ja jopa suurempi. Näillä sylinterimäisillä hiilimolekyyleillä on ominaisuuksia, jotka tekevät niistä mahdollisesti käyttökelpoisia sovelluksissa nanoteknologiassa, elektroniikassa, optiikassa, arkkitehtuurissa ja muilla materiaalitieteen aloilla. Niillä on poikkeuksellinen lujuus ja ainutlaatuiset sähköiset ominaisuudet, ja ne ovat tehokkaita lämmönjohtimia. Nanoputket ja pallomaiset buckyballs ovat fullereenirakenneperheen jäseniä. Lieriömäisellä nanoputkella on yleensä vähintään yksi pää, joka on päällystetty buckyball-rakenteen puolipallolla. Nanoputken nimi on johdettu sen koosta, sillä nanoputken halkaisija on muutaman nanometrin luokkaa, ja sen pituus on vähintään useita millimetrejä. Nanoputken sidoksen luonnetta kuvataan orbitaalihybridisaatiolla. Nanoputkien kemiallinen sidos koostuu kokonaan sp2-sidoksista, jotka ovat samanlaisia kuin grafiitin. Tämä sidosrakenne on vahvempi kuin timanteissa esiintyvät sp3-sidokset ja tarjoaa molekyyleille niiden ainutlaatuisen lujuuden. Nanoputket asettuvat luonnollisesti köysiin, joita Van der Waalsin voimat pitävät yhdessä. Korkean paineen alaisena nanoputket voivat sulautua yhteen ja vaihtaa sp2-sidoksia sp3-sidoksiin, mikä antaa mahdollisuuden tuottaa vahvoja, rajoittamattoman pituisia johtoja korkeapaineisen nanoputkiliitoksen kautta. Hiilinanoputkien lujuus ja joustavuus tekevät niistä potentiaalisen käytön muiden nanomittakaavan rakenteiden ohjauksessa. Yksiseinäisiä nanoputkia, joiden vetolujuus on 50-200 GPa, on valmistettu, ja nämä arvot ovat noin suuruusluokkaa suurempia kuin hiilikuiduilla. Kimmomoduuliarvot ovat luokkaa 1 Tetrapascal (1000 GPa) murtuman ollessa noin 5-20 %. Hiilinanoputkien erinomaiset mekaaniset ominaisuudet saavat meidät käyttämään niitä kovissa vaatteissa ja urheiluvarusteissa, taistelutakeissa. Hiilinanoputkien lujuus on verrattavissa timanttiin, ja ne on kudottu vaatteisiin pistonkestävän ja luodinkestävän vaatetuksen aikaansaamiseksi. Silloittamalla CNT-molekyylejä ennen sisällyttämistä polymeerimatriisiin voimme muodostaa erittäin lujan komposiittimateriaalin. Tämän CNT-komposiitin vetolujuus voisi olla luokkaa 20 miljoonaa psi (138 GPa), mikä mullistaa suunnittelun, jossa vaaditaan pientä painoa ja suurta lujuutta. Hiilinanoputket paljastavat myös epätavallisia virranjohtamismekanismeja. Riippuen kuusikulmaisten yksiköiden orientaatiosta grafeenitasossa (eli putken seinämät) putken akselin kanssa, hiilinanoputket voivat käyttäytyä joko metalleina tai puolijohteina. Hiilinanoputkilla on johtimina erittäin korkea sähkövirran siirtokyky. Jotkut nanoputket saattavat pystyä kuljettamaan yli 1000 kertaa hopean tai kuparin virrantiheyksiä. Polymeereihin yhdistetyt hiilinanoputket parantavat niiden staattisen sähkön purkautumiskykyä. Tällä on sovelluksia autojen ja lentokoneiden polttoainelinjoissa ja vetykäyttöisten ajoneuvojen vetysäiliöiden tuotannossa. Hiilinanoputkien on osoitettu osoittavan voimakkaita elektroni-fononiresonansseja, jotka osoittavat, että tietyissä tasavirran (DC) bias- ja seostusolosuhteissa niiden virta ja keskimääräinen elektronin nopeus sekä elektronipitoisuus putkessa värähtelevät terahertsitaajuuksilla. Näistä resonansseista voidaan valmistaa terahertsilähteitä tai antureita. Transistorit ja nanoputkien integroidut muistipiirit on osoitettu. Hiilinanoputkia käytetään astiana lääkkeiden kuljettamiseen kehoon. Nanoputki mahdollistaa lääkeannoksen alentamisen lokalisoimalla sen jakautumista. Tämä on myös taloudellisesti kannattavaa, koska lääkkeitä käytetään pienempiä määriä. Lääke voidaan joko kiinnittää nanoputken kylkeen tai vetää sen taakse, tai lääke voidaan todella laittaa nanoputken sisään. Bulkkinanoputket ovat massa melko järjestäytymättömiä nanoputkien fragmentteja. Irtotavarananoputkimateriaalit eivät välttämättä saavuta yksittäisten putkien kaltaisia vetolujuuksia, mutta tällaiset komposiitit voivat silti riittää moniin sovelluksiin. Bulkkihiilen nanoputkia käytetään komposiittikuituina polymeereissä parantamaan bulkkituotteen mekaanisia, lämpö- ja sähköominaisuuksia. Läpinäkyvien, johtavien hiilinanoputkien kalvojen katsotaan korvaavan indiumtinaoksidin (ITO). Hiilinanoputkikalvot ovat mekaanisesti kestävämpiä kuin ITO-kalvot, joten ne ovat ihanteellisia erittäin luotettaville kosketusnäytöille ja joustaville näytöille. Hiilinanoputkikalvojen tulostettavat vesipohjaiset musteet halutaan korvata ITO:lla. Nanoputkikalvot lupaavat käyttää tietokoneiden, matkapuhelimien, pankkiautomaattien jne. näytöissä. Nanoputkia on käytetty ultrakondensaattoreiden parantamiseen. Perinteisissä ultrakondensaattoreissa käytetyssä aktiivihiilessä on monia pieniä onttoja tiloja, joiden kokojakauma muodostaa yhdessä suuren pinnan sähkövarausten varastointiin. Koska varaus kuitenkin kvantisoituu alkeisvarauksiksi eli elektroneiksi, ja jokainen näistä tarvitsee minimaalisen tilan, suuri osa elektrodin pinnasta ei ole käytettävissä varastointiin, koska ontot tilat ovat liian pieniä. Nanoputkista valmistetuilla elektrodeilla tilat suunnitellaan räätälöitäväksi koon mukaan siten, että vain muutama on liian suuri tai liian pieni ja siten kapasiteettia lisättävä. Kehitetyssä aurinkokennossa käytetään hiilinanoputkikompleksia, joka on valmistettu hiilinanoputkista yhdistettynä pieniin hiilipalloihin (kutsutaan myös fullereeneiksi) käärmeen kaltaisten rakenteiden muodostamiseksi. Buckyballs vangitsee elektroneja, mutta ne eivät saa elektroneja virtaamaan. Kun auringonvalo kiihottaa polymeerejä, pallopallot tarttuvat elektroneihin. Nanoputket, jotka käyttäytyvät kuin kuparilangat, voivat sitten saada elektronit tai virran kulkemaan.

 

 

 

NANOHIUKSET: Nanohiukkasia voidaan pitää siltana bulkkimateriaalien ja atomi- tai molekyylirakenteiden välillä. Bulkkimateriaalilla on yleensä vakiot fysikaaliset ominaisuudet sen koosta riippumatta, mutta nanomittakaavassa näin ei useinkaan ole. Havaitaan koosta riippuvia ominaisuuksia, kuten kvanttirajoittuminen puolijohdehiukkasissa, pintaplasmoniresonanssi joissakin metallihiukkasissa ja superparamagnetismi magneettisissa materiaaleissa. Materiaalien ominaisuudet muuttuvat, kun niiden koko pienenee nanomittakaavaan ja atomien prosenttiosuus pinnalla tulee merkittäväksi. Yli mikrometrin suuruisilla bulkkimateriaaleilla atomien prosenttiosuus pinnalla on hyvin pieni verrattuna materiaalin atomien kokonaismäärään. Nanohiukkasten erilaiset ja erinomaiset ominaisuudet johtuvat osittain materiaalin pinnan ominaisuuksista, jotka hallitsevat ominaisuuksia bulkkiominaisuuksien sijaan. Esimerkiksi bulkkikuparin taivutus tapahtuu kupariatomien/klustereiden liikkuessa noin 50 nm:n asteikolla. Alle 50 nm:n kuparin nanohiukkasia pidetään erittäin kovina materiaaleina, joilla ei ole samaa muokattavuutta ja taipuisuutta kuin bulkkikuparilla. Ominaisuuksien muutos ei aina ole toivottavaa. Alle 10 nm:n ferrosähköiset materiaalit voivat vaihtaa magnetointisuuntaansa käyttämällä huoneenlämpöistä lämpöenergiaa, mikä tekee niistä hyödyttömiä muistin tallentamiseen. Nanohiukkasten suspensiot ovat mahdollisia, koska hiukkasen pinnan vuorovaikutus liuottimen kanssa on riittävän voimakas voittamaan tiheyserot, jotka suuremmilla hiukkasilla yleensä johtavat siihen, että materiaali joko uppoaa tai kelluu nesteessä. Nanohiukkasilla on odottamattomia näkyviä ominaisuuksia, koska ne ovat tarpeeksi pieniä rajoittamaan elektroninsa ja tuottamaan kvanttiefektejä. Esimerkiksi kullan nanohiukkaset näyttävät syvän punaisista mustiin liuoksessa. Suuri pinta-alan ja tilavuuden suhde alentaa nanopartikkelien sulamislämpötiloja. Nanohiukkasten erittäin suuri pinta-alan ja tilavuuden suhde on diffuusion liikkeellepaneva voima. Sintraus voi tapahtua alemmissa lämpötiloissa, lyhyemmässä ajassa kuin suurempien hiukkasten tapauksessa. Tämän ei pitäisi vaikuttaa lopputuotteen tiheyteen, mutta virtausvaikeudet ja nanohiukkasten taipumus agglomeroitua voivat aiheuttaa ongelmia. Titaanidioksidinanohiukkasten läsnäolo antaa itsepuhdistuvan vaikutuksen, ja koon ollessa nanoalue, hiukkasia ei voida nähdä. Sinkkioksidin nanohiukkasilla on UV-säteilyä estäviä ominaisuuksia, ja niitä lisätään aurinkovoideisiin. Savinanohiukkaset tai hiilimusta, kun ne sisällytetään polymeerimatriiseihin, lisäävät vahvistusta ja tarjoavat meille vahvempia muoveja korkeammilla lasittumislämpötiloilla. Nämä nanohiukkaset ovat kovia ja antavat ominaisuutensa polymeerille. Tekstiilikuituihin kiinnittyneet nanohiukkaset voivat luoda älykkäitä ja toimivia vaatteita.

 

 

 

NANOPHASE KERAAMIA: Käyttämällä nanomittakaavaisia hiukkasia keraamisten materiaalien valmistuksessa voimme saada samanaikaisesti ja merkittävästi lisää lujuutta ja taipuisuutta. Nanofaasikeramiikkaa käytetään myös katalyysissä niiden korkeiden pinta-ala-suhteiden vuoksi. Nanofaasisia keraamisia hiukkasia, kuten piikarbidia, käytetään myös lujitteena metalleissa, kuten alumiinimatriisissa.

 

 

 

Jos sinulla on yrityksellesi hyödyllinen nanovalmistussovellus, kerro siitä meille ja vastaanota palautetta. Voimme suunnitella, prototyyppiä, valmistaa, testata ja toimittaa sinulle. Arvostamme suuresti immateriaalioikeuksien suojaa ja voimme tehdä sinulle erityisjärjestelyjä varmistaaksemme, ettei mallejasi ja tuotteitasi kopioida. Nanoteknologiasuunnittelijamme ja nanovalmistusinsinöörimme ovat eräitä maailman parhaista, ja he ovat samoja ihmisiä, jotka kehittivät joitakin maailman edistyneimmistä ja pienimmistä laitteista.