Nanorazmjerna proizvodnja / Nanomanufacturing

Naši dijelovi i proizvodi nanometarske duljine proizvode se pomoću NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Ovo je područje još uvijek u povojima, ali ima velika obećanja za budućnost. Molekularno konstruirani uređaji, lijekovi, pigmenti…itd. razvijaju se i radimo s našim partnerima kako bismo ostali ispred konkurencije. Sljedeći su neki od komercijalno dostupnih proizvoda koje trenutno nudimo:

 

 

 

UGLJIČNE NANOCIJEVI

 

NANOČESTICE

 

NANOFAZNA KERAMIKA

 

OJAČANJE ČAĐE za gumu i polimere

 

NANOCOMPOSITES u teniskim lopticama, bejzbol palicama, motociklima i biciklima

 

MAGNETSKE NANOČESTICE za pohranu podataka

 

NANOČESTICE katalitički pretvarači

 

 

 

Nanomaterijali mogu biti bilo koji od četiri tipa, naime metali, keramika, polimeri ili kompoziti. Općenito, NANOSTRUCTURES manje su od 100 nanometara.

 

 

 

U nanoproizvodnji koristimo jedan od dva pristupa. Kao primjer, u našem pristupu odozgo prema dolje uzimamo silikonsku pločicu, koristimo litografiju, metode mokrog i suhog jetkanja za izradu sićušnih mikroprocesora, senzora, sondi. S druge strane, u našem pristupu nanoproizvodnje odozdo prema gore koristimo atome i molekule za izradu sićušnih uređaja. Neke od fizičkih i kemijskih karakteristika koje pokazuje materija mogu doživjeti ekstremne promjene kako se veličina čestica približava atomskim dimenzijama. Neprozirni materijali u svom makroskopskom stanju mogu postati prozirni u svojoj nanoskali. Materijali koji su kemijski stabilni u makrostanju mogu postati zapaljivi u svojoj nanoskali, a električni izolacijski materijali mogu postati vodiči. Trenutno su sljedeći među komercijalnim proizvodima koje možemo ponuditi:

 

 

 

UREĐAJI / NANOCIJEVI UGLJIČNE NANOCIJEVI (CNT): Možemo vizualizirati ugljikove nanocijevi kao cjevaste oblike grafita od kojih se mogu konstruirati uređaji na nanomjernoj razini. CVD, laserska ablacija grafita, pražnjenje ugljičnim lukom mogu se koristiti za proizvodnju uređaja od ugljikovih nanocijevi. Nanocijevi su kategorizirane kao nanocijevi s jednom stijenkom (SWNT) i nanocijevi s više stijenki (MWNT) i mogu se dopirati drugim elementima. Ugljikove nanocijevi (CNT) su alotropi ugljika s nanostrukturom koja može imati omjer duljine i promjera veći od 10 000 000 pa čak i do 40 000 000 pa čak i više. Ove cilindrične molekule ugljika imaju svojstva koja ih čine potencijalno korisnima u primjenama u nanotehnologiji, elektronici, optici, arhitekturi i drugim poljima znanosti o materijalima. Pokazuju izvanrednu snagu i jedinstvena električna svojstva te su učinkoviti vodiči topline. Nanocijevi i sferne buckyball lopte članovi su strukturne obitelji fulerena. Cilindrična nanocijev obično ima barem jedan kraj zatvoren hemisferom strukture buckyballa. Naziv nanocijev izveden je iz njezine veličine, budući da je promjer nanocijevi reda veličine nekoliko nanometara, s duljinom od najmanje nekoliko milimetara. Priroda vezivanja nanocijevi opisuje se orbitalnom hibridizacijom. Kemijska veza nanocijevi u potpunosti se sastoji od sp2 veza, sličnih vezama grafita. Ova povezujuća struktura jača je od sp3 veza koje se nalaze u dijamantima i daje molekulama njihovu jedinstvenu snagu. Nanocijevi se prirodno slažu u užad koju zajedno drže Van der Waalsove sile. Pod visokim pritiskom, nanocijevi se mogu spojiti zajedno, mijenjajući neke sp2 veze za sp3 veze, dajući mogućnost proizvodnje jakih žica neograničene duljine kroz visokotlačno povezivanje nanocijevi. Snaga i fleksibilnost ugljikovih nanocijevi čini ih potencijalnom upotrebom u kontroli drugih nanostruktura. Proizvedene su nanocijevi s jednom stijenkom s vlačnom čvrstoćom između 50 i 200 GPa, a te su vrijednosti otprilike za red veličine veće nego za ugljična vlakna. Vrijednosti modula elastičnosti su reda veličine 1 tetrapaskala (1000 GPa) s deformacijama loma između oko 5% do 20%. Izvanredna mehanička svojstva ugljikovih nanocijevi tjeraju nas da ih koristimo u čvrstoj odjeći i sportskoj opremi, borbenim jaknama. Ugljikove nanocijevi imaju snagu usporedivu s dijamantom, a utkane su u odjeću kako bi se stvorila odjeća otporna na ubod i metke. Unakrsnim povezivanjem CNT molekula prije ugradnje u polimernu matricu možemo formirati kompozitni materijal super visoke čvrstoće. Ovaj CNT kompozit mogao bi imati vlačnu čvrstoću reda veličine 20 milijuna psi (138 GPa), revolucionirajući inženjerski dizajn gdje je potrebna mala težina i velika čvrstoća. Ugljikove nanocijevi također otkrivaju neobične mehanizme provođenja struje. Ovisno o orijentaciji heksagonalnih jedinica u ravnini grafena (tj. stijenki cijevi) s osi cijevi, ugljikove nanocijevi mogu se ponašati ili kao metali ili kao poluvodiči. Kao vodiči, ugljikove nanocijevi imaju vrlo visoku sposobnost provođenja električne struje. Neke nanocijevi mogu prenositi gustoće struje preko 1000 puta veće od srebra ili bakra. Ugljikove nanocijevi ugrađene u polimere poboljšavaju njihovu sposobnost pražnjenja statičkog elektriciteta. Ovo ima primjenu u automobilskim i zrakoplovnim vodovima za gorivo i proizvodnji spremnika za pohranu vodika za vozila s pogonom na vodik. Pokazalo se da ugljikove nanocijevi pokazuju jake elektron-fononske rezonancije, koje pokazuju da pod određenim prednaponima istosmjerne struje (DC) i uvjetima dopiranja njihova struja i prosječna brzina elektrona, kao i koncentracija elektrona na cijevi osciliraju na frekvencijama teraherca. Ove se rezonancije mogu koristiti za izradu teraherc izvora ili senzora. Prikazani su tranzistori i integrirani memorijski krugovi nanocijevi. Ugljikove nanocijevi koriste se kao posude za prijenos lijekova u tijelo. Nanocijev omogućuje smanjenje doze lijeka lokalizacijom njegove distribucije. Ovo je također ekonomski isplativo zbog manjih količina lijekova koji se koriste.. Lijek se može pričvrstiti sa strane nanocijevi ili vući iza nje, ili se lijek zapravo može staviti unutar nanocijevi. Skupne nanocijevi su masa prilično neorganiziranih fragmenata nanocijevi. Rasuti materijali nanocijevi možda neće postići vlačnu čvrstoću sličnu onoj pojedinačnih cijevi, ali takvi kompoziti ipak mogu dati čvrstoću istezanja dovoljnu za mnoge primjene. Masovne ugljikove nanocijevi koriste se kao kompozitna vlakna u polimerima za poboljšanje mehaničkih, toplinskih i električnih svojstava masovnog proizvoda. Prozirni, vodljivi filmovi ugljikovih nanocijevi razmatraju se kao zamjena za indij kositar oksid (ITO). Filmovi od ugljičnih nanocijevi mehanički su robusniji od ITO filmova, što ih čini idealnim za visokopouzdane zaslone osjetljive na dodir i fleksibilne zaslone. Tinte na bazi vode za ispis filmova od ugljikovih nanocijevi poželjne su da zamijene ITO. Filmovi od nanocijevi obećavaju upotrebu u zaslonima za računala, mobilne telefone, bankomate… itd. Nanocijevi su korištene za poboljšanje ultrakondenzatora. Aktivni ugljen koji se koristi u konvencionalnim ultrakondenzatorima ima mnogo malih šupljih prostora raspoređenih po veličinama, koji zajedno stvaraju veliku površinu za pohranjivanje električnih naboja. Međutim, kako je naboj kvantiziran u elementarne naboje, tj. elektrone, a svaki od njih treba minimalan prostor, velik dio površine elektrode nije dostupan za pohranu jer su šuplji prostori premali. S elektrodama od nanocijevi prostori se planiraju prilagoditi veličini, s tim da samo neki budu preveliki ili premali te se posljedično povećava kapacitet. Razvijena solarna ćelija koristi kompleks ugljikovih nanocijevi, napravljen od ugljikovih nanocijevi u kombinaciji sa sićušnim ugljikovim kuglicama (također zvanim fulereni) kako bi se oblikovale zmijolike strukture. Buckyballs hvataju elektrone, ali ne mogu natjerati elektrone da teku. Kada sunčeva svjetlost pobudi polimere, buckyballs zgrabi elektrone. Nanocijevi, ponašajući se poput bakrenih žica, tada će moći pokretati elektrone ili struju.

 

 

 

NANOČESTICE: Nanočestice se mogu smatrati mostom između rasutih materijala i atomskih ili molekularnih struktura. Rasuti materijal općenito ima konstantna fizikalna svojstva bez obzira na njegovu veličinu, ali na nanoskali to često nije slučaj. Promatraju se svojstva ovisna o veličini kao što je kvantno ograničenje u česticama poluvodiča, površinska plazmonska rezonancija u nekim metalnim česticama i superparamagnetizam u magnetskim materijalima. Svojstva materijala se mijenjaju kako se njihova veličina smanjuje na nanomjeru i kako postotak atoma na površini postaje značajan. Za rasute materijale veće od mikrometra postotak atoma na površini vrlo je mali u usporedbi s ukupnim brojem atoma u materijalu. Različita i izvanredna svojstva nanočestica djelomično su posljedica aspekata površine materijala koji dominiraju svojstvima umjesto svojstava mase. Na primjer, savijanje mase bakra događa se s kretanjem bakrenih atoma/klastera na skali od oko 50 nm. Nanočestice bakra manje od 50 nm smatraju se super tvrdim materijalima koji ne pokazuju istu podatnost i duktilnost kao rasuti bakar. Promjena svojstava nije uvijek poželjna. Feroelektrični materijali manji od 10 nm mogu promijeniti smjer magnetizacije pomoću toplinske energije sobne temperature, čineći ih beskorisnima za pohranu memorije. Suspenzije nanočestica su moguće jer je interakcija površine čestice s otapalom dovoljno jaka da prevlada razlike u gustoći, što za veće čestice obično rezultira tonjenjem ili plutanjem materijala u tekućini. Nanočestice imaju neočekivana vidljiva svojstva jer su dovoljno male da ograniče svoje elektrone i proizvedu kvantne učinke. Na primjer, nanočestice zlata izgledaju duboko crvene do crne u otopini. Omjer velike površine i volumena smanjuje temperature taljenja nanočestica. Vrlo visok omjer površine i volumena nanočestica pokretačka je sila za difuziju. Sinteriranje se može odvijati na nižim temperaturama, u kraćem vremenu nego za veće čestice. To ne bi trebalo utjecati na gustoću konačnog proizvoda, no poteškoće s protokom i sklonost nanočestica nakupljanju mogu uzrokovati probleme. Prisutnost nanočestica titanijevog dioksida daje učinak samočišćenja, a zbog nanoranžine veličine čestice se ne mogu vidjeti. Nanočestice cinkovog oksida imaju svojstva blokiranja UV zračenja i dodaju se losionima za sunčanje. Nanočestice gline ili čađe kada se ugrade u polimerne matrice povećavaju ojačanje, nudeći nam čvršću plastiku s višim temperaturama staklastog prijelaza. Ove nanočestice su tvrde i svoja svojstva prenose na polimer. Nanočestice pričvršćene na tekstilna vlakna mogu stvoriti pametnu i funkcionalnu odjeću.

 

 

 

NANOFAZNA KERAMIKA: Korištenjem čestica u nanorazmjeru u proizvodnji keramičkih materijala možemo imati istovremeno i značajno povećanje čvrstoće i duktilnosti. Nanofazna keramika također se koristi za katalizu zbog svojih visokih omjera površine i površine. Nanofazne keramičke čestice kao što je SiC također se koriste kao ojačanje u metalima kao što je aluminijska matrica.

 

 

 

Ako se možete sjetiti aplikacije za nanoproizvodnju korisne za vaše poslovanje, javite nam i primite naše mišljenje. Možemo ih dizajnirati, napraviti prototip, proizvesti, testirati i isporučiti. Veliku vrijednost pridajemo zaštiti intelektualnog vlasništva i možemo napraviti posebne aranžmane za vas kako bismo osigurali da se vaši dizajni i proizvodi ne kopiraju. Naši dizajneri nanotehnologije i inženjeri nanoproizvodnje jedni su od najboljih na svijetu i oni su isti ljudi koji su razvili neke od najnaprednijih i najmanjih uređaja na svijetu.