Fabrication à l'échelle nanométrique / Nanofabrication

Nos pièces et produits à l'échelle nanométrique sont fabriqués à l'aide de NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Ce domaine n'en est qu'à ses balbutiements, mais recèle de belles promesses pour l'avenir. Dispositifs d'ingénierie moléculaire, médicaments, pigments…etc. sont en cours de développement et nous travaillons avec nos partenaires pour garder une longueur d'avance sur la concurrence. Voici quelques-uns des produits disponibles dans le commerce que nous proposons actuellement :

 

 

 

NANOTUBES DE CARBONE

 

NANOPARTICULES

 

CÉRAMIQUE NANOPHASÉE

 

RENFORT NOIR DE CARBONE pour caoutchouc et polymères

 

NANOCOMPOSITES in balles de tennis, battes de baseball, motos et vélos

 

NANOPARTICULES MAGNÉTIQUES pour le stockage de données

 

NANOPARTICLE catalyseurs

 

 

 

Les nanomatériaux peuvent appartenir à l'un des quatre types, à savoir les métaux, les céramiques, les polymères ou les composites. Généralement, NANOSTRUCTURES sont inférieures à 100 nanomètres.

 

 

 

Dans la nanofabrication, nous adoptons l'une des deux approches. À titre d'exemple, dans notre approche descendante, nous prenons une plaquette de silicium, utilisons des méthodes de lithographie, de gravure humide et sèche pour construire de minuscules microprocesseurs, capteurs, sondes. D'autre part, dans notre approche de nanofabrication ascendante, nous utilisons des atomes et des molécules pour construire de minuscules dispositifs. Certaines des caractéristiques physiques et chimiques présentées par la matière peuvent subir des changements extrêmes à mesure que la taille des particules se rapproche des dimensions atomiques. Les matériaux opaques dans leur état macroscopique peuvent devenir transparents à leur échelle nanométrique. Les matériaux chimiquement stables à l'état macro peuvent devenir combustibles à l'échelle nanométrique et les matériaux électriquement isolants peuvent devenir conducteurs. Actuellement, les produits suivants font partie des produits commerciaux que nous sommes en mesure d'offrir :

 

 

 

DISPOSITIFS À NANOTUBE DE CARBONE (CNT) / NANOTUBES : Nous pouvons visualiser les nanotubes de carbone comme des formes tubulaires de graphite à partir desquelles des dispositifs à l'échelle nanométrique peuvent être construits. La CVD, l'ablation laser du graphite, la décharge à l'arc de carbone peuvent être utilisées pour produire des dispositifs à nanotubes de carbone. Les nanotubes sont classés en nanotubes à paroi unique (SWNT) et en nanotubes à parois multiples (MWNT) et peuvent être dopés avec d'autres éléments. Les nanotubes de carbone (NTC) sont des allotropes de carbone avec une nanostructure qui peut avoir un rapport longueur sur diamètre supérieur à 10 000 000 et aussi élevé que 40 000 000 et même plus. Ces molécules de carbone cylindriques ont des propriétés qui les rendent potentiellement utiles dans des applications en nanotechnologie, en électronique, en optique, en architecture et dans d'autres domaines de la science des matériaux. Ils présentent une résistance extraordinaire et des propriétés électriques uniques, et sont des conducteurs de chaleur efficaces. Les nanotubes et les buckyballs sphériques font partie de la famille structurale des fullerènes. Le nanotube cylindrique a habituellement au moins une extrémité coiffée d'un hémisphère de la structure buckyball. Le nom de nanotube est dérivé de sa taille, puisque le diamètre d'un nanotube est de l'ordre de quelques nanomètres, avec des longueurs d'au moins quelques millimètres. La nature du collage d'un nanotube est décrite par hybridation orbitale. La liaison chimique des nanotubes est entièrement composée de liaisons sp2, similaires à celles du graphite. Cette structure de liaison est plus forte que les liaisons sp3 présentes dans les diamants et confère aux molécules leur force unique. Les nanotubes s'alignent naturellement dans des cordes maintenues ensemble par les forces de Van der Waals. Sous haute pression, les nanotubes peuvent fusionner, échangeant certaines liaisons sp2 contre des liaisons sp3, donnant la possibilité de produire des fils solides et de longueur illimitée grâce à la liaison de nanotubes à haute pression. La résistance et la flexibilité des nanotubes de carbone en font une utilisation potentielle dans le contrôle d'autres structures à l'échelle nanométrique. Des nanotubes à simple paroi avec des résistances à la traction comprises entre 50 et 200 GPa ont été produits, et ces valeurs sont d'environ un ordre de grandeur supérieures à celles des fibres de carbone. Les valeurs de module d'élasticité sont de l'ordre de 1 tétrapascal (1000 GPa) avec des déformations à la rupture comprises entre environ 5 % et 20 %. Les propriétés mécaniques exceptionnelles des nanotubes de carbone nous permettent de les utiliser dans des vêtements résistants et des vêtements de sport, des vestes de combat. Les nanotubes de carbone ont une résistance comparable à celle du diamant et ils sont tissés dans des vêtements pour créer des vêtements à l'épreuve des coups et des balles. En réticulant les molécules de CNT avant leur incorporation dans une matrice polymère, nous pouvons former un matériau composite à très haute résistance. Ce composite CNT pourrait avoir une résistance à la traction de l'ordre de 20 millions de psi (138 GPa), révolutionnant la conception technique où un faible poids et une résistance élevée sont nécessaires. Les nanotubes de carbone révèlent également des mécanismes de conduction de courant inhabituels. Selon l'orientation des unités hexagonales dans le plan du graphène (c'est-à-dire les parois du tube) avec l'axe du tube, les nanotubes de carbone peuvent se comporter soit comme des métaux, soit comme des semi-conducteurs. En tant que conducteurs, les nanotubes de carbone ont une capacité de transport de courant électrique très élevée. Certains nanotubes peuvent être capables de transporter des densités de courant plus de 1000 fois supérieures à celles de l'argent ou du cuivre. Les nanotubes de carbone incorporés dans les polymères améliorent leur capacité de décharge d'électricité statique. Cela a des applications dans les conduites de carburant d'automobiles et d'avions et dans la production de réservoirs de stockage d'hydrogène pour les véhicules à hydrogène. Il a été démontré que les nanotubes de carbone présentent de fortes résonances électron-phonon, ce qui indique que dans certaines conditions de polarisation et de dopage en courant continu (CC), leur courant et la vitesse moyenne des électrons, ainsi que la concentration d'électrons sur le tube oscillent à des fréquences térahertz. Ces résonances peuvent être utilisées pour fabriquer des sources ou des capteurs térahertz. Des transistors et des circuits de mémoire intégrés à nanotubes ont été démontrés. Les nanotubes de carbone sont utilisés comme récipient pour transporter des médicaments dans le corps. Le nanotube permet de diminuer le dosage du médicament en localisant sa distribution. Ceci est également économiquement viable en raison des faibles quantités de médicaments utilisées. Le médicament peut être fixé sur le côté du nanotube ou traîné derrière, ou le médicament peut être placé à l'intérieur du nanotube. Les nanotubes en vrac sont une masse de fragments de nanotubes plutôt inorganisés. Les matériaux de nanotubes en vrac peuvent ne pas atteindre des résistances à la traction similaires à celles des tubes individuels, mais ces composites peuvent néanmoins donner des résistances suffisantes pour de nombreuses applications. Les nanotubes de carbone en vrac sont utilisés comme fibres composites dans des polymères pour améliorer les propriétés mécaniques, thermiques et électriques du produit en vrac. Des films transparents et conducteurs de nanotubes de carbone sont envisagés pour remplacer l'oxyde d'indium et d'étain (ITO). Les films de nanotubes de carbone sont mécaniquement plus robustes que les films ITO, ce qui les rend idéaux pour les écrans tactiles à haute fiabilité et les écrans flexibles. Des encres imprimables à base d'eau de films de nanotubes de carbone sont souhaitées pour remplacer l'ITO. Les films de nanotubes sont prometteurs pour une utilisation dans les écrans d'ordinateurs, de téléphones portables, de guichets automatiques… etc. Les nanotubes ont été utilisés pour améliorer les ultracondensateurs. Le charbon actif utilisé dans les supercondensateurs conventionnels présente de nombreux petits espaces creux avec une distribution de tailles, qui créent ensemble une grande surface pour stocker les charges électriques. Cependant, comme la charge est quantifiée en charges élémentaires, c'est-à-dire en électrons, et que chacune d'elles nécessite un espace minimum, une grande partie de la surface de l'électrode n'est pas disponible pour le stockage car les espaces creux sont trop petits. Avec des électrodes en nanotubes, les espaces sont prévus pour être dimensionnés, seuls quelques-uns étant trop grands ou trop petits et par conséquent la capacité à augmenter. Une cellule solaire développée utilise un complexe de nanotubes de carbone, composé de nanotubes de carbone combinés à de minuscules billes de carbone (également appelées fullerènes) pour former des structures ressemblant à des serpents. Les buckyballs piègent les électrons, mais ils ne peuvent pas faire circuler les électrons. Lorsque la lumière du soleil excite les polymères, les buckyballs attrapent les électrons. Des nanotubes, se comportant comme des fils de cuivre, pourront alors faire passer les électrons ou le courant.

 

 

 

NANOPARTICULES : Les nanoparticules peuvent être considérées comme un pont entre les matériaux en vrac et les structures atomiques ou moléculaires. Un matériau en vrac a généralement des propriétés physiques constantes quelle que soit sa taille, mais à l'échelle nanométrique, ce n'est souvent pas le cas. Des propriétés dépendant de la taille sont observées telles que le confinement quantique dans les particules semi-conductrices, la résonance plasmonique de surface dans certaines particules métalliques et le superparamagnétisme dans les matériaux magnétiques. Les propriétés des matériaux changent à mesure que leur taille est réduite à l'échelle nanométrique et que le pourcentage d'atomes à la surface devient important. Pour les matériaux en vrac de plus d'un micromètre, le pourcentage d'atomes à la surface est très faible par rapport au nombre total d'atomes dans le matériau. Les propriétés différentes et exceptionnelles des nanoparticules sont en partie dues aux aspects de la surface du matériau qui dominent les propriétés au lieu des propriétés globales. Par exemple, la flexion du cuivre massif se produit avec le mouvement des atomes/amas de cuivre à environ 50 nm. Les nanoparticules de cuivre inférieures à 50 nm sont considérées comme des matériaux super durs qui ne présentent pas la même malléabilité et ductilité que le cuivre en vrac. Le changement de propriétés n'est pas toujours souhaitable. Les matériaux ferroélectriques inférieurs à 10 nm peuvent changer leur direction de magnétisation en utilisant l'énergie thermique à température ambiante, ce qui les rend inutiles pour le stockage de la mémoire. Les suspensions de nanoparticules sont possibles car l'interaction de la surface des particules avec le solvant est suffisamment forte pour surmonter les différences de densité, ce qui, pour les particules plus grosses, se traduit généralement par un matériau qui coule ou flotte dans un liquide. Les nanoparticules ont des propriétés visibles inattendues car elles sont suffisamment petites pour confiner leurs électrons et produire des effets quantiques. Par exemple, les nanoparticules d'or apparaissent rouge foncé à noir en solution. Le grand rapport surface/volume réduit les températures de fusion des nanoparticules. Le rapport surface/volume très élevé des nanoparticules est un moteur de diffusion. Le frittage peut avoir lieu à des températures plus basses, en moins de temps que pour des particules plus grosses. Cela ne devrait pas affecter la densité du produit final, mais les difficultés d'écoulement et la tendance des nanoparticules à s'agglomérer peuvent causer des problèmes. La présence de nanoparticules de dioxyde de titane confère un effet autonettoyant, et la taille étant nanométrique, les particules ne sont pas visibles. Les nanoparticules d'oxyde de zinc ont des propriétés de blocage des UV et sont ajoutées aux lotions solaires. Les nanoparticules d'argile ou le noir de carbone, lorsqu'ils sont incorporés dans des matrices polymères, augmentent le renforcement, nous offrant des plastiques plus résistants, avec des températures de transition vitreuse plus élevées. Ces nanoparticules sont dures et confèrent leurs propriétés au polymère. Les nanoparticules attachées aux fibres textiles peuvent créer des vêtements intelligents et fonctionnels.

 

 

 

CÉRAMIQUE NANOPHASE : En utilisant des particules nanométriques dans la production de matériaux céramiques, nous pouvons avoir une augmentation simultanée et majeure de la résistance et de la ductilité. Les céramiques nanophases sont également utilisées pour la catalyse en raison de leurs rapports surface/surface élevés. Les particules céramiques nanophasées telles que le SiC sont également utilisées comme renfort dans les métaux tels que la matrice en aluminium.

 

 

 

Si vous pensez à une application de nanofabrication utile pour votre entreprise, faites-le nous savoir et recevez nos commentaires. Nous pouvons les concevoir, les prototyper, les fabriquer, les tester et vous les livrer. Nous attachons une grande importance à la protection de la propriété intellectuelle et pouvons prendre des dispositions spéciales pour vous assurer que vos conceptions et produits ne sont pas copiés. Nos concepteurs en nanotechnologie et nos ingénieurs en nanofabrication comptent parmi les meilleurs au monde et ce sont les mêmes personnes qui ont développé certains des dispositifs les plus avancés et les plus petits au monde.