나노 제조 / 나노 제조

당사의 나노미터 길이 스케일 부품 및 제품은 NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING을 사용하여 생산됩니다. 이 분야는 아직 초기 단계에 있지만 미래에 대한 큰 약속이 있습니다. 분자 공학 장치, 의약품, 안료 등. 개발 중이며 경쟁 우위를 유지하기 위해 파트너와 협력하고 있습니다. 다음은 현재 당사에서 제공하는 상용 제품 중 일부입니다.

 

 

 

탄소 나노튜브

 

나노입자

 

나노상 세라믹

 

CARBON BLACK REINFORCEMENT 고무 및 폴리머용

 

NANOCOMPOSITES in 테니스 공, 야구 방망이, 오토바이 및 자전거

 

MAGNETIC NANOPARTICLES 데이터 저장용

 

NANOPARTICLE catalytic 변환기

 

 

 

나노 물질은 금속, 세라믹, 폴리머 또는 복합 재료의 네 가지 유형 중 하나일 수 있습니다. 일반적으로  NANOSTRUCTURES 는 100나노미터 미만입니다.

 

 

 

나노 제조에서 우리는 두 가지 접근 방식 중 하나를 취합니다. 예를 들어, 하향식 접근 방식에서 실리콘 웨이퍼를 취하고 리소그래피, 습식 및 건식 에칭 방법을 사용하여 작은 마이크로프로세서, 센서, 프로브를 구성합니다. 반면에 상향식 나노제조 접근 방식에서는 원자와 분자를 사용하여 작은 장치를 만듭니다. 물질이 나타내는 물리적 및 화학적 특성 중 일부는 입자 크기가 원자 차원에 가까워짐에 따라 극단적인 변화를 겪을 수 있습니다. 거시적 상태의 불투명한 물질은 나노 규모에서 투명해질 수 있습니다. 거대 상태에서 화학적으로 안정한 물질은 나노 규모에서 가연성이 될 수 있고 전기 절연 물질은 전도체가 될 수 있습니다. 현재 우리가 제공할 수 있는 상용 제품은 다음과 같습니다.

 

 

 

탄소 나노튜브(CNT) 장치 / 나노튜브: 탄소 나노튜브를 나노 스케일 장치를 구성할 수 있는 관 형태의 흑연으로 시각화할 수 있습니다. CVD, 흑연의 레이저 제거, 탄소-아크 방전은 탄소 나노튜브 장치를 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 나노튜브는 단일벽 나노튜브(SWNT)와 다중벽 나노튜브(MWNT)로 분류되며 다른 원소로 도핑될 수 있습니다. 탄소 나노튜브(CNT)는 길이 대 지름 비율이 10,000,000보다 크고 40,000,000 이상일 수 있는 나노구조를 가진 탄소 동소체입니다. 이러한 원통형 탄소 분자는 나노기술, 전자공학, 광학, 건축 및 기타 재료 과학 분야의 응용 분야에서 잠재적으로 유용하게 만드는 특성을 가지고 있습니다. 그들은 뛰어난 강도와 독특한 전기적 특성을 나타내며 효율적인 열 전도체입니다. 나노튜브와 구형 버키볼은 풀러렌 구조 계열의 구성원입니다. 원통형 나노튜브는 일반적으로 버키볼 구조의 반구로 덮인 적어도 하나의 끝을 가지고 있습니다. 나노튜브라는 이름은 나노튜브의 직경이 수 나노미터 정도이고 길이가 수 밀리미터 이상이기 때문에 그 크기에서 파생됩니다. 나노튜브의 결합 특성은 궤도 혼성화로 설명됩니다. 나노튜브의 화학적 결합은 흑연의 결합과 유사하게 전적으로 sp2 결합으로 구성됩니다. 이 결합 구조는 다이아몬드에서 발견되는 sp3 결합보다 강하고 분자에 고유한 강도를 제공합니다. 나노튜브는 반 데르 발스 힘에 의해 함께 고정된 로프에 자연스럽게 정렬됩니다. 고압 상태에서 나노튜브는 함께 병합되어 일부 sp2 결합을 sp3 결합과 교환하여 고압 나노튜브 연결을 통해 강력하고 길이가 없는 와이어를 생성할 수 있는 가능성을 제공합니다. 탄소 나노튜브의 강도와 유연성은 다른 나노 규모 구조를 제어하는 데 잠재적으로 사용됩니다. 인장 강도가 50~200GPa 사이인 단일벽 나노튜브가 생산되었으며 이러한 값은 탄소 섬유보다 대략 10배 더 큽니다. 탄성 계수 값은 약 5%에서 20% 사이의 파단 변형률과 함께 1테트라파스칼(1000GPa) 정도입니다. 탄소 나노튜브의 뛰어난 기계적 특성으로 인해 거친 옷과 스포츠 장비, 전투용 재킷에 사용됩니다. 탄소나노튜브는 다이아몬드에 버금가는 강도를 갖고 있어 옷에 짜넣어 찌르거나 방탄복을 만든다. 폴리머 매트릭스에 혼입되기 전에 CNT 분자를 가교함으로써 우리는 초고강도 복합 재료를 형성할 수 있습니다. 이 CNT 합성물은 2천만 psi(138GPa) 정도의 인장 강도를 가질 수 있어 경량 및 고강도가 요구되는 엔지니어링 설계에 혁명을 일으켰습니다. 탄소 나노튜브는 또한 특이한 전류 전도 메커니즘을 보여줍니다. 튜브 축과 함께 그래핀 평면(즉, 튜브 벽)의 육각형 단위의 방향에 따라 탄소 나노튜브는 금속 또는 반도체로 작용할 수 있습니다. 전도체로서 탄소 나노튜브는 매우 높은 전류 전달 능력을 가지고 있습니다. 일부 나노튜브는 은이나 구리의 1000배 이상의 전류 밀도를 전달할 수 있습니다. 폴리머에 결합된 탄소 나노튜브는 정전기 방전 능력을 향상시킵니다. 이것은 자동차 및 비행기 연료 라인과 수소 동력 차량용 수소 저장 탱크 생산에 적용됩니다. 탄소 나노튜브는 강한 전자-포논 공명을 나타내는 것으로 나타났습니다. 이는 특정 직류(DC) 바이어스 및 도핑 조건에서 전류와 평균 전자 속도, 튜브의 전자 농도가 테라헤르츠 주파수에서 진동함을 나타냅니다. 이러한 공명은 테라헤르츠 소스 또는 센서를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 트랜지스터와 나노튜브 집적 메모리 회로가 시연되었습니다. 탄소나노튜브는 약물을 체내로 운반하는 용기로 사용된다. 나노튜브는 분포를 국소화하여 약물 투여량을 낮출 수 있습니다. 이것은 또한 사용되는 약물의 양이 적기 때문에 경제적으로 실행 가능합니다. 약물은 나노튜브의 측면에 부착되거나 뒤에 추적될 수 있으며, 약물은 실제로 나노튜브 내부에 배치될 수 있습니다. 벌크 나노튜브는 다소 조직화되지 않은 나노튜브 조각의 덩어리입니다. 벌크 나노튜브 재료는 개별 튜브의 인장 강도와 유사한 인장 강도에 도달하지 않을 수 있지만, 그럼에도 불구하고 그러한 복합 재료는 많은 응용 분야에 충분한 항복 강도를 가질 수 있습니다. 벌크 탄소 나노튜브는 벌크 제품의 기계적, 열적 및 전기적 특성을 개선하기 위해 폴리머의 복합 섬유로 사용됩니다. 탄소 나노튜브의 투명한 전도성 필름은 ITO(인듐 주석 산화물)를 대체하는 것으로 간주되고 있습니다. 탄소 나노튜브 필름은 ITO 필름보다 기계적으로 더 견고하여 고신뢰성 터치 스크린 및 플렉서블 디스플레이에 이상적입니다. ITO를 대체하기 위해 탄소 나노튜브 필름의 인쇄 가능한 수성 잉크가 필요합니다. 나노튜브 필름은 컴퓨터, 휴대전화, ATM 등의 디스플레이에 사용할 가능성을 보여줍니다. 나노튜브는 울트라커패시터를 개선하는 데 사용되었습니다. 기존의 울트라커패시터에 사용되는 활성탄은 전하를 저장하기 위해 함께 큰 표면을 생성하는 크기 분포를 가진 많은 작은 중공 공간을 가지고 있습니다. 그러나 전하가 기본 전하, 즉 전자로 양자화되고 이들 각각은 최소한의 공간을 필요로 하므로 중공 공간이 너무 작아 전극 표면의 많은 부분을 저장에 사용할 수 없습니다. 나노튜브로 만든 전극을 사용하면 공간이 크기에 맞게 조정될 예정이며, 일부만 너무 크거나 작아서 용량을 늘릴 수 없습니다. 개발된 태양 전지는 탄소 나노튜브와 작은 탄소 버키볼(풀러렌이라고도 함)로 구성된 탄소 나노튜브 복합체를 사용하여 뱀과 같은 구조를 형성합니다. 버키볼은 전자를 가두지만 전자를 흐르게 할 수는 없습니다. 햇빛이 폴리머를 여기시키면 버키볼이 전자를 움켜쥡니다. 구리선처럼 행동하는 나노튜브는 전자나 전류를 흐르게 할 수 있습니다.

 

 

 

나노 입자: 나노 입자는 벌크 재료와 원자 또는 분자 구조 사이의 다리로 간주될 수 있습니다. 벌크 재료는 일반적으로 크기에 관계없이 전체에 걸쳐 일정한 물리적 특성을 갖지만 나노 규모에서는 그렇지 않은 경우가 많습니다. 반도체 입자의 양자 구속, 일부 금속 입자의 표면 플라즈몬 공명 및 자성 재료의 초상자성과 같은 크기 종속 특성이 관찰됩니다. 재료의 특성은 크기가 나노스케일로 줄어들고 표면에 있는 원자의 비율이 중요해짐에 따라 변합니다. 마이크로미터보다 큰 벌크 재료의 경우 표면에 있는 원자의 비율은 재료의 총 원자 수에 비해 매우 작습니다. 나노 입자의 다양하고 뛰어난 특성은 부분적으로 벌크 특성 대신 특성을 지배하는 재료 표면의 측면 때문입니다. 예를 들어, 벌크 구리의 굽힘은 약 50nm 규모에서 구리 원자/클러스터의 이동으로 발생합니다. 50nm보다 작은 구리 나노 입자는 벌크 구리와 동일한 가단성과 연성을 나타내지 않는 초경질 재료로 간주됩니다. 속성의 변화가 항상 바람직한 것은 아닙니다. 10nm보다 작은 강유전체 재료는 실온 열에너지를 사용하여 자화 방향을 전환할 수 있어 메모리 저장에 쓸모가 없습니다. 입자 표면과 용매의 상호 작용이 밀도 차이를 극복하기에 충분히 강하기 때문에 나노 입자의 현탁액이 가능하며, 이는 더 큰 입자의 경우 일반적으로 물질이 액체에 가라앉거나 뜨는 결과를 초래합니다. 나노 입자는 전자를 제한하고 양자 효과를 생성할 만큼 충분히 작기 때문에 예상치 못한 가시적 특성을 가지고 있습니다. 예를 들어 금 나노 입자는 용액에서 진한 빨간색에서 검은색으로 나타납니다. 큰 표면적 대 부피 비율은 나노 입자의 용융 온도를 감소시킵니다. 나노 입자의 매우 높은 표면적 대 부피 비율은 확산의 원동력입니다. 소결은 더 큰 입자보다 더 짧은 시간에 더 낮은 온도에서 일어날 수 있습니다. 이것은 최종 제품의 밀도에 영향을 미치지 않아야 하지만 흐름의 어려움과 나노 입자가 뭉치는 경향이 문제를 일으킬 수 있습니다. 이산화티타늄 나노 입자의 존재는 자체 세정 효과를 부여하며, 크기가 나노 범위이므로 입자가 보이지 않습니다. 산화아연 나노입자는 자외선 차단 특성이 있어 자외선 차단제에 첨가됩니다. 클레이 나노 입자 또는 카본 블랙을 폴리머 매트릭스에 통합하면 강화가 증가하여 더 높은 유리 전이 온도와 함께 더 강한 플라스틱을 제공합니다. 이 나노 입자는 단단하고 폴리머에 특성을 부여합니다. 섬유 섬유에 나노 입자를 부착하면 스마트하고 기능적인 의류를 만들 수 있습니다.

 

 

 

NANOPHASE CERAMICS: 세라믹 재료 생산에 나노크기 입자를 사용하면 강도와 연성을 동시에 크게 높일 수 있습니다. Nanophase 세라믹은 표면적 대 면적 비율이 높기 때문에 촉매 작용에도 사용됩니다. SiC와 같은 나노상 세라믹 입자는 알루미늄 매트릭스와 같은 금속의 보강재로도 사용됩니다.

 

 

 

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