Produzione su scala nanometrica / Produzione su nanoscala

Le nostre parti e prodotti in scala di lunghezza nanometrica sono prodotti utilizzando NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Questa zona è ancora agli inizi, ma ha grandi promesse per il futuro. Dispositivi di ingegneria molecolare, medicinali, pigmenti... ecc. sono in fase di sviluppo e stiamo lavorando con i nostri partner per stare al passo con la concorrenza. Di seguito sono riportati alcuni dei prodotti disponibili in commercio che offriamo attualmente:

 

 

 

NANOTUBI DI CARBONIO

 

NANOPARTICELLE

 

CERAMICA NANOFASE

 

RINFORZO NERO CARBONIO per gomma e polimeri

 

NANOCOMPOSITI in palline da tennis, mazze da baseball, moto e biciclette

 

NANOPARTICOLE MAGNETICHE per l'archiviazione dei dati

 

NANOPARTICLE catalitici

 

 

 

I nanomateriali possono essere uno qualsiasi dei quattro tipi, vale a dire metalli, ceramiche, polimeri o compositi. Generalmente, NANOSTRUCTURES sono inferiori a 100 nanometri.

 

 

 

Nella nanoproduzione adottiamo uno dei due approcci. Ad esempio, nel nostro approccio dall'alto verso il basso prendiamo un wafer di silicio, usiamo litografia, metodi di incisione a umido ea secco per costruire minuscoli microprocessori, sensori, sonde. D'altra parte, nel nostro approccio di nanoproduzione dal basso, utilizziamo atomi e molecole per costruire piccoli dispositivi. Alcune delle caratteristiche fisiche e chimiche mostrate dalla materia possono subire cambiamenti estremi man mano che la dimensione delle particelle si avvicina alle dimensioni atomiche. I materiali opachi nel loro stato macroscopico possono diventare trasparenti nella loro scala nanometrica. I materiali chimicamente stabili nel macrostato possono diventare combustibili nella loro scala nanometrica e i materiali elettricamente isolanti possono diventare conduttori. Attualmente tra i prodotti commerciali che siamo in grado di offrire:

 

 

 

DISPOSITIVI / NANOTUBI DI CARBONIO (CNT): Possiamo visualizzare i nanotubi di carbonio come forme tubolari di grafite da cui possono essere costruiti dispositivi su scala nanometrica. CVD, ablazione laser di grafite, scarica ad arco di carbonio possono essere utilizzati per produrre dispositivi con nanotubi di carbonio. I nanotubi sono classificati come nanotubi a parete singola (SWNT) e nanotubi a parete multipla (MWNT) e possono essere drogati con altri elementi. I nanotubi di carbonio (CNT) sono allotropi del carbonio con una nanostruttura che può avere un rapporto lunghezza-diametro superiore a 10.000.000 e fino a 40.000.000 e anche superiore. Queste molecole cilindriche di carbonio hanno proprietà che le rendono potenzialmente utili in applicazioni nella nanotecnologia, nell'elettronica, nell'ottica, nell'architettura e in altri campi della scienza dei materiali. Presentano una forza straordinaria e proprietà elettriche uniche e sono efficienti conduttori di calore. I nanotubi e i buckyball sferici sono membri della famiglia strutturale dei fullereni. Il nanotubo cilindrico di solito ha almeno un'estremità ricoperta da un emisfero della struttura buckyball. Il nome nanotubo deriva dalle sue dimensioni, poiché il diametro di un nanotubo è dell'ordine di pochi nanometri, con lunghezze di almeno diversi millimetri. La natura del legame di un nanotubo è descritta dall'ibridazione orbitale. Il legame chimico dei nanotubi è composto interamente da legami sp2, simili a quelli della grafite. Questa struttura di legame è più forte dei legami sp3 che si trovano nei diamanti e fornisce alle molecole la loro forza unica. I nanotubi si allineano naturalmente in corde tenute insieme dalle forze di Van der Waals. Sotto l'alta pressione, i nanotubi possono fondersi insieme, scambiando alcuni legami sp2 con legami sp3, dando la possibilità di produrre fili forti e di lunghezza illimitata attraverso il collegamento di nanotubi ad alta pressione. La forza e la flessibilità dei nanotubi di carbonio li rende potenzialmente utilizzabili nel controllo di altre strutture su scala nanometrica. Sono stati prodotti nanotubi a parete singola con resistenze alla trazione comprese tra 50 e 200 GPa e questi valori sono circa un ordine di grandezza maggiore rispetto alle fibre di carbonio. I valori del modulo elastico sono dell'ordine di 1 tetrapascal (1000 GPa) con deformazioni di frattura comprese tra circa il 5% e il 20%. Le eccezionali proprietà meccaniche dei nanotubi di carbonio ci consentono di utilizzarli in abiti resistenti e attrezzature sportive, giacche da combattimento. I nanotubi di carbonio hanno una forza paragonabile al diamante e sono intrecciati nei vestiti per creare indumenti a prova di pugnalata e antiproiettile. Attraverso la reticolazione delle molecole di CNT prima dell'incorporazione in una matrice polimerica possiamo formare un materiale composito ad altissima resistenza. Questo composito CNT potrebbe avere una resistenza alla trazione dell'ordine di 20 milioni di psi (138 GPa), rivoluzionando il design ingegneristico in cui è richiesto un peso ridotto e un'elevata resistenza. I nanotubi di carbonio rivelano anche insoliti meccanismi di conduzione della corrente. A seconda dell'orientamento delle unità esagonali nel piano del grafene (cioè le pareti del tubo) con l'asse del tubo, i nanotubi di carbonio possono comportarsi come metalli o semiconduttori. Come conduttori, i nanotubi di carbonio hanno una capacità di trasporto di corrente elettrica molto elevata. Alcuni nanotubi possono essere in grado di trasportare densità di corrente oltre 1000 volte quella dell'argento o del rame. I nanotubi di carbonio incorporati nei polimeri migliorano la loro capacità di scarica di elettricità statica. Ciò ha applicazioni nelle linee del carburante di automobili e aeroplani e nella produzione di serbatoi di stoccaggio dell'idrogeno per veicoli alimentati a idrogeno. I nanotubi di carbonio hanno dimostrato di esibire forti risonanze elettrone-fonone, che indicano che in determinate condizioni di polarizzazione e drogaggio della corrente continua (CC) la loro corrente e la velocità media degli elettroni, nonché la concentrazione di elettroni sul tubo oscillano a frequenze di terahertz. Queste risonanze possono essere utilizzate per creare sorgenti o sensori terahertz. Sono stati dimostrati transistor e circuiti di memoria integrati di nanotubi. I nanotubi di carbonio sono usati come recipienti per il trasporto di farmaci nel corpo. Il nanotubo consente di abbassare il dosaggio del farmaco localizzandone la distribuzione. Questo è anche economicamente fattibile a causa delle minori quantità di farmaci utilizzati. Il farmaco può essere attaccato al lato del nanotubo o trascinato dietro, oppure il farmaco può essere effettivamente posizionato all'interno del nanotubo. I nanotubi sfusi sono una massa di frammenti di nanotubi piuttosto disorganizzati. I materiali sfusi di nanotubi potrebbero non raggiungere resistenze alla trazione simili a quelle dei singoli tubi, ma tali compositi possono comunque produrre resistenze sufficienti per molte applicazioni. I nanotubi di carbonio sfuso vengono utilizzati come fibre composite nei polimeri per migliorare le proprietà meccaniche, termiche ed elettriche del prodotto sfuso. Si ritiene che le pellicole trasparenti e conduttive di nanotubi di carbonio sostituiscano l'ossido di indio-stagno (ITO). Le pellicole in nanotubi di carbonio sono meccanicamente più robuste delle pellicole ITO, il che le rende ideali per schermi tattili ad alta affidabilità e display flessibili. Gli inchiostri stampabili a base d'acqua di film di nanotubi di carbonio sono desiderati per sostituire ITO. I film di nanotubi mostrano la promessa per l'uso in display per computer, telefoni cellulari, bancomat... ecc. I nanotubi sono stati utilizzati per migliorare gli ultracondensatori. Il carbone attivo utilizzato negli ultracondensatori convenzionali ha molti piccoli spazi cavi con una distribuzione delle dimensioni, che creano insieme un'ampia superficie per immagazzinare le cariche elettriche. Tuttavia, poiché la carica è quantizzata in cariche elementari, cioè elettroni, e ciascuna di queste necessita di uno spazio minimo, una grande frazione della superficie dell'elettrodo non è disponibile per la conservazione perché gli spazi cavi sono troppo piccoli. Con elettrodi fatti di nanotubi, gli spazi sono progettati per essere adattati alle dimensioni, con solo alcuni che sono troppo grandi o troppo piccoli e di conseguenza la capacità deve essere aumentata. Una cella solare sviluppata utilizza un complesso di nanotubi di carbonio, fatto di nanotubi di carbonio combinati con minuscole sfere di carbonio (chiamate anche fullereni) per formare strutture simili a serpenti. Le Buckyball intrappolano gli elettroni, ma non possono far fluire gli elettroni. Quando la luce solare eccita i polimeri, i buckyball afferrano gli elettroni. I nanotubi, comportandosi come fili di rame, saranno quindi in grado di far fluire gli elettroni o la corrente.

 

 

 

NANOPARTICHE: Le nanoparticelle possono essere considerate un ponte tra materiali sfusi e strutture atomiche o molecolari. Un materiale sfuso generalmente ha proprietà fisiche costanti indipendentemente dalle sue dimensioni, ma su scala nanometrica spesso non è così. Si osservano proprietà dipendenti dalla dimensione come il confinamento quantistico nelle particelle semiconduttrici, la risonanza plasmonica superficiale in alcune particelle metalliche e il superparamagnetismo nei materiali magnetici. Le proprietà dei materiali cambiano quando le loro dimensioni vengono ridotte a scala nanometrica e quando la percentuale di atomi sulla superficie diventa significativa. Per materiali sfusi più grandi di un micrometro la percentuale di atomi sulla superficie è molto piccola rispetto al numero totale di atomi nel materiale. Le diverse ed eccezionali proprietà delle nanoparticelle sono in parte dovute agli aspetti della superficie del materiale che dominano le proprietà al posto delle proprietà di massa. Ad esempio, la flessione del rame sfuso si verifica con il movimento di atomi/cluster di rame a una scala di circa 50 nm. Le nanoparticelle di rame di dimensioni inferiori a 50 nm sono considerate materiali super duri che non mostrano la stessa malleabilità e duttilità del rame sfuso. La modifica delle proprietà non è sempre auspicabile. I materiali ferroelettrici di dimensioni inferiori a 10 nm possono cambiare la loro direzione di magnetizzazione utilizzando l'energia termica a temperatura ambiente, rendendoli inutili per l'archiviazione di memoria. Le sospensioni di nanoparticelle sono possibili perché l'interazione della superficie delle particelle con il solvente è abbastanza forte da superare le differenze di densità, che per particelle più grandi di solito si traduce in un materiale che affonda o galleggia in un liquido. Le nanoparticelle hanno proprietà visibili inaspettate perché sono abbastanza piccole da confinare i loro elettroni e produrre effetti quantistici. Ad esempio, le nanoparticelle d'oro appaiono in soluzione da rosso intenso a nero. L'ampio rapporto superficie/volume riduce le temperature di fusione delle nanoparticelle. L'altissimo rapporto superficie/volume delle nanoparticelle è una forza trainante per la diffusione. La sinterizzazione può avvenire a temperature più basse, in meno tempo rispetto alle particelle più grandi. Ciò non dovrebbe influire sulla densità del prodotto finale, tuttavia le difficoltà di flusso e la tendenza delle nanoparticelle ad agglomerarsi possono causare problemi. La presenza di nanoparticelle di biossido di titanio conferisce un effetto autopulente e, essendo di dimensioni nanometriche, le particelle non possono essere viste. Le nanoparticelle di ossido di zinco hanno proprietà di blocco dei raggi UV e vengono aggiunte alle lozioni solari. Le nanoparticelle di argilla o il nerofumo quando incorporate nelle matrici polimeriche aumentano il rinforzo, offrendoci plastiche più resistenti, con temperature di transizione vetrosa più elevate. Queste nanoparticelle sono dure e conferiscono le loro proprietà al polimero. Le nanoparticelle attaccate alle fibre tessili possono creare capi di abbigliamento intelligenti e funzionali.

 

 

 

CERAMICA NANOFASE: Usando particelle su scala nanometrica nella produzione di materiali ceramici possiamo avere un aumento simultaneo e importante sia della resistenza che della duttilità. Le ceramiche nanofase vengono utilizzate anche per la catalisi a causa dei loro elevati rapporti superficie-area. Le particelle ceramiche nanofase come il SiC vengono utilizzate anche come rinforzo in metalli come la matrice di alluminio.

 

 

 

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