Fabricación a nanoescala / Nanofabricación

As nosas pezas e produtos a escala nanométrica prodúcense mediante NANOSCALE MANUFACTURING/NANOMANUFACTURING. Esta zona aínda está na súa infancia, pero ten grandes promesas para o futuro. Dispositivos de enxeñaría molecular, medicamentos, pigmentos... etc. están a desenvolverse e estamos traballando cos nosos socios para manternos á fronte da competencia. Os seguintes son algúns dos produtos dispoñibles comercialmente que ofrecemos actualmente:

 

 

 

NANOTUBOS DE CARBONO

 

NANOPARTÍCULAS

 

CERÁMICA NANOFASE

 

REFORZO NEGRO CARBONO para caucho e polímeros

 

NANOCOMPOSITOS en pelotas de tenis, bates de béisbol, motocicletas e bicicletas

 

NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS para almacenamento de datos

 

NANOPARTICLE conversores catalíticos

 

 

 

Os nanomateriais poden ser calquera dos catro tipos, é dicir, metais, cerámicas, polímeros ou compostos. Xeralmente,  NANOSTRUCTURES son menos de 100 nanómetros.

 

 

 

Na nanofabricación adoptamos un dos dous enfoques. Como exemplo, no noso enfoque de arriba abaixo tomamos unha oblea de silicio, usamos métodos de litografía, gravado en húmido e en seco para construír pequenos microprocesadores, sensores e sondas. Por outra banda, no noso enfoque de nanofabricación ascendente usamos átomos e moléculas para construír pequenos dispositivos. Algunhas das características físicas e químicas que presenta a materia poden experimentar cambios extremos a medida que o tamaño das partículas se aproxima ás dimensións atómicas. Os materiais opacos no seu estado macroscópico poden facerse transparentes na súa escala nanométrica. Os materiais químicamente estables no macroestado poden converterse en combustibles na súa escala nanométrica e os materiais eléctricamente illantes poden converterse en condutores. Actualmente, os seguintes están entre os produtos comerciais que podemos ofrecer:

 

 

 

DISPOSITIVOS DE NANOTUBO DE CARBONO (CNT) / NANOTUBO: Podemos visualizar os nanotubos de carbono como formas tubulares de grafito a partir das cales se poden construír dispositivos a nanoescala. CVD, ablación con láser de grafito, descarga de arco de carbono pódese usar para producir dispositivos de nanotubos de carbono. Os nanotubos clasifícanse como nanotubos de parede simple (SWNT) e nanotubos de parede múltiple (MWNT) e pódense dopar con outros elementos. Os nanotubos de carbono (CNT) son alótropos de carbono cunha nanoestrutura que pode ter unha relación lonxitude-diámetro superior a 10.000.000 e ata 40.000.000 e incluso superior. Estas moléculas de carbono cilíndricas teñen propiedades que as fan potencialmente útiles en aplicacións en nanotecnoloxía, electrónica, óptica, arquitectura e outros campos da ciencia de materiais. Presentan unha resistencia extraordinaria e propiedades eléctricas únicas, e son condutores eficientes da calor. Os nanotubos e as buckyballs esféricas son membros da familia estrutural dos fullerenos. O nanotubo cilíndrico adoita ter polo menos un extremo tapado cun hemisferio da estrutura buckyball. O nome nanotubo deriva do seu tamaño, xa que o diámetro dun nanotubo é da orde duns poucos nanómetros, cunha lonxitude de polo menos varios milímetros. A natureza da unión dun nanotubo descríbese mediante a hibridación orbital. O enlace químico dos nanotubos está composto enteiramente por enlaces sp2, semellantes aos do grafito. Esta estrutura de enlace, é máis forte que os enlaces sp3 que se atopan nos diamantes, e proporciona ás moléculas a súa forza única. Os nanotubos alíñanse naturalmente en cordas unidas polas forzas de Van der Waals. A alta presión, os nanotubos poden fusionarse, intercambiando algúns enlaces sp2 por enlaces sp3, dando a posibilidade de producir fíos fortes e de lonxitude ilimitada mediante a conexión de nanotubos de alta presión. A forza e flexibilidade dos nanotubos de carbono fai que sexan de uso potencial para controlar outras estruturas a nanoescala. Producíronse nanotubos de parede única con resistencias á tracción entre 50 e 200 GPa, e estes valores son aproximadamente unha orde de magnitude maiores que para as fibras de carbono. Os valores do módulo elástico son da orde de 1 tetrapascal (1000 GPa) con tensións de fractura entre un 5% e un 20%. As excelentes propiedades mecánicas dos nanotubos de carbono fan que os utilicemos en roupa duras e roupa deportiva, chaquetas de combate. Os nanotubos de carbono teñen unha forza comparable ao diamante, e están tecidos na roupa para crear roupa a proba de puñaladas e a proba de balas. Ao cruzar moléculas de CNT antes da incorporación nunha matriz polimérica podemos formar un material composto de súper alta resistencia. Este composto CNT podería ter unha resistencia á tracción da orde de 20 millóns de psi (138 GPa), revolucionando o deseño de enxeñería onde se require un peso baixo e unha alta resistencia. Os nanotubos de carbono tamén revelan mecanismos de condución de corrente pouco habituais. Dependendo da orientación das unidades hexagonais no plano do grafeno (é dicir, as paredes do tubo) co eixe do tubo, os nanotubos de carbono poden comportarse como metais ou semicondutores. Como condutores, os nanotubos de carbono teñen unha capacidade de transporte de corrente eléctrica moi elevada. Algúns nanotubos poden transportar densidades de corrente máis de 1000 veces a da prata ou do cobre. Os nanotubos de carbono incorporados aos polímeros melloran a súa capacidade de descarga de electricidade estática. Isto ten aplicacións en liñas de combustible de automóbiles e avións e produción de tanques de almacenamento de hidróxeno para vehículos impulsados por hidróxeno. Os nanotubos de carbono demostraron que presentan fortes resonancias electrón-fonón, o que indica que baixo determinadas condicións de polarización e dopaxe de corrente continua (DC) a súa corrente e a velocidade media dos electróns, así como a concentración de electróns no tubo oscilan en frecuencias de terahercios. Estas resonancias pódense usar para facer fontes ou sensores de terahercios. Demostráronse transistores e circuítos de memoria integrada de nanotubos. Os nanotubos de carbono úsanse como recipiente para transportar drogas ao corpo. O nanotubo permite que a dosificación do fármaco se rebaixa localizando a súa distribución. Isto tamén é económicamente viable debido a que se usan cantidades máis baixas de fármacos. O fármaco pode estar unido ao lado do nanotubo ou arrastrado por detrás, ou o fármaco pódese colocar dentro do nanotubo. Os nanotubos a granel son unha masa de fragmentos de nanotubos bastante desorganizados. Os materiais de nanotubos a granel poden non alcanzar resistencias á tracción semellantes á dos tubos individuais, pero tales compostos poden, non obstante, producir resistencias suficientes para moitas aplicacións. Os nanotubos de carbono a granel estanse a utilizar como fibras compostas en polímeros para mellorar as propiedades mecánicas, térmicas e eléctricas do produto a granel. Están considerando películas transparentes e condutoras de nanotubos de carbono para substituír ao óxido de indio e estaño (ITO). As películas de nanotubos de carbono son mecánicamente máis robustas que as películas ITO, polo que son idóneas para pantallas táctiles de alta fiabilidade e pantallas flexibles. Deséxanse tintas imprimibles a base de auga de películas de nanotubos de carbono para substituír a ITO. As películas de nanotubos son prometedoras para o seu uso en pantallas de ordenadores, teléfonos móbiles, caixeiros automáticos... etc. Utilizáronse nanotubos para mellorar os ultracondensadores. O carbón activado utilizado nos ultracondensadores convencionais ten moitos pequenos espazos ocos cunha distribución de tamaños, que crean xuntos unha gran superficie para almacenar cargas eléctricas. Non obstante, como a carga se cuantifica en cargas elementais, é dicir, electróns, e cada unha destas necesita un espazo mínimo, unha gran fracción da superficie do electrodo non está dispoñible para almacenar porque os espazos ocos son demasiado pequenos. Con electrodos feitos de nanotubos, os espazos están previstos para adaptarse ao tamaño, sendo só uns poucos demasiado grandes ou demasiado pequenos e, en consecuencia, a capacidade de aumentar. Unha célula solar desenvolvida usa un complexo de nanotubos de carbono, feito de nanotubos de carbono combinados con pequenas bólas de carbono (tamén chamadas fullerenos) para formar estruturas similares a serpes. As Buckyballs atrapan electróns, pero non poden facer fluír os electróns. Cando a luz solar excita os polímeros, os buckyballs collen os electróns. Os nanotubos, comportándose como fíos de cobre, poderán entón facer que os electróns ou a corrente fluyan.

 

 

 

NANOPARTÍCULAS: As nanopartículas pódense considerar unha ponte entre os materiais a granel e as estruturas atómicas ou moleculares. Un material a granel xeralmente ten propiedades físicas constantes independentemente do seu tamaño, pero a escala nanométrica adoita non ser así. Obsérvanse propiedades dependentes do tamaño como o confinamento cuántico en partículas semicondutoras, a resonancia plasmática superficial nalgunhas partículas metálicas e o superparamagnetismo en materiais magnéticos. As propiedades dos materiais cambian a medida que o seu tamaño se reduce a nanoescala e a porcentaxe de átomos na superficie se fai significativa. Para materiais a granel superiores a un micrómetro, a porcentaxe de átomos na superficie é moi pequena en comparación co número total de átomos do material. As diferentes e destacadas propiedades das nanopartículas débense en parte aos aspectos da superficie do material que dominan as propiedades en lugar das propiedades a granel. Por exemplo, a flexión do cobre a granel ocorre co movemento de átomos/cúmulos de cobre a unha escala de 50 nm. As nanopartículas de cobre inferiores a 50 nm considéranse materiais súper duros que non presentan a mesma maleabilidade e ductilidade que o cobre a granel. O cambio de propiedades non sempre é desexable. Os materiais ferroeléctricos inferiores a 10 nm poden cambiar a súa dirección de magnetización usando enerxía térmica a temperatura ambiente, o que os fai inútiles para o almacenamento da memoria. As suspensións de nanopartículas son posibles porque a interacción da superficie das partículas co disolvente é o suficientemente forte como para superar as diferenzas de densidade, que para partículas máis grandes adoitan dar lugar a que un material se afunda ou flote nun líquido. As nanopartículas teñen propiedades visibles inesperadas porque son o suficientemente pequenas como para limitar os seus electróns e producir efectos cuánticos. Por exemplo, as nanopartículas de ouro aparecen de vermello profundo a negro en solución. A gran relación entre superficie e volume reduce as temperaturas de fusión das nanopartículas. A moi alta relación entre superficie e volume das nanopartículas é unha forza motriz para a difusión. A sinterización pode ter lugar a temperaturas máis baixas, en menos tempo que para as partículas máis grandes. Isto non debería afectar á densidade do produto final, pero as dificultades de fluxo e a tendencia das nanopartículas a aglomerarse poden causar problemas. A presenza de nanopartículas de dióxido de titanio imparte un efecto de autolimpeza e, sendo o tamaño nanoranaxa, as partículas non se poden ver. As nanopartículas de óxido de zinc teñen propiedades de bloqueo UV e engádense ás loções solares. As nanopartículas de arxila ou o negro de carbón cando se incorporan ás matrices de polímero aumentan o reforzo, ofrecéndonos plásticos máis resistentes, con temperaturas de transición vítrea máis altas. Estas nanopartículas son duras e imparten as súas propiedades ao polímero. As nanopartículas unidas ás fibras téxtiles poden crear roupa intelixente e funcional.

 

 

 

CERÁMICA NANOFASE: Usando partículas a nanoescala na produción de materiais cerámicos podemos ter un aumento simultáneo e importante tanto da resistencia como da ductilidade. As cerámicas de nanofase tamén se utilizan para a catálise debido ás súas altas relacións superficie-área. As partículas cerámicas nanofase como o SiC tamén se usan como reforzo en metais como a matriz de aluminio.

 

 

 

Se se che ocorre unha aplicación de nanofabricación útil para a túa empresa, avísanos e recibe a nosa aportación. Podemos deseñar, prototipar, fabricar, probar e entregarche. Valoramos moito a protección da propiedade intelectual e podemos facer arranxos especiais para garantir que non se copien os seus deseños e produtos. Os nosos deseñadores de nanotecnoloxía e enxeñeiros de nanofabricación son algúns dos mellores do mundo e son as mesmas persoas que desenvolveron algúns dos dispositivos máis avanzados e pequenos do mundo.