Nanoscale Fabrikatioun / Nanomanufacturing

Eis Nanometer Längt Skala Deeler a Produkter gi produzéiert mat NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Dëse Beräich ass nach a senger Kandheet, awer huet grouss Verspriechen fir d'Zukunft. Molekulare manipuléiert Geräter, Medikamenter, Pigmenter ... asw. ginn entwéckelt a mir schaffen mat eise Partner fir virun der Konkurrenz ze bleiwen. Déi folgend sinn e puer vun de kommerziell verfügbare Produkter déi mir am Moment ubidden:

 

 

 

CARBON NANOTUBE

 

NANOPARTIKEL

 

NANOPHASE KERAMIK

 

CARBON BLACK REINFORCEMENT fir Gummi a Polymer

 

NANOCOMPOSITES in Tennisbäll, Baseball Fliedermais, Motorrieder a Vëloen

 

MAGNETIC NANOPARTICLES fir Datelagerung

 

NANOPARTICLE Katalysator

 

 

 

Nanomaterialien kënnen iergendeng vun de véier Aarte sinn, nämlech Metaller, Keramik, Polymer oder Komposit. Allgemeng sinn NANOSTRUCTURES  manner wéi 100 Nanometer.

 

 

 

An der Nano-Fabrikatioun huelen mir eng vun zwou Approche. Als Beispill, an eiser Top-Down Approche huelen mir e Siliziumwafer, benotze Lithographie, naass an dréchen Ätzmethoden fir kleng Mikroprozessoren, Sensoren, Sonden ze konstruéieren. Op der anerer Säit, an eiser Bottom-up Nanomanufacturing Approche benotze mir Atomer a Molekülle fir kleng Geräter ze bauen. E puer vun de physikaleschen a chemesche Charakteristiken, déi vun der Matière ausgestallt ginn, kënnen extrem Verännerungen erliewen wéi d'Partikelgréisst un atomar Dimensiounen kënnt. Opak Materialien an hirem makroskopeschen Zoustand kënnen transparent an hirer Nanoskala ginn. Materialer déi chemesch stabil sinn am Makrostate kënnen an hirer Nanoskala brennbar ginn an elektresch isoléierend Materialien kënnen Dirigenten ginn. De Moment sinn déi folgend zu de kommerziellen Produkter déi mir kënne bidden:

 

 

 

CARBON NANOTUBE (CNT) DEVICES / NANOTUBE: Mir kënne Kuelestoff Nanotubes visualiséieren als tubulär Forme vu Grafit, aus deenen Nano-Geräter kënne konstruéiert ginn. CVD, Laser Ablation vun GRAPHIT, Kuelestoff-Arc Entladung kann benotzt ginn Kuelestoff Nanotube Apparater ze produzéieren. Nanotubes ginn als Single-walled Nanotubes (SWNTs) a Multi-walled Nanotubes (MWNTs) kategoriséiert a kënne mat aneren Elementer dotéiert ginn. Kuelestoff Nanotubes (CNTs) sinn Allotrope vu Kuelestoff mat enger Nanostruktur déi e Verhältnis vu Längt bis Duerchmiesser méi wéi 10.000.000 an esou héich wéi 40.000.000 a souguer méi héich hunn. Dës zylindresch Kuelestoffmoleküle hunn Eegeschaften déi se potenziell nëtzlech maachen an Uwendungen an der Nanotechnologie, Elektronik, Optik, Architektur an aner Felder vun der Materialwëssenschaft. Si weisen aussergewéinlech Kraaft an eenzegaarteg elektresch Eegeschaften, a sinn efficace Dirigenten vun Hëtzt. Nanotubes a kugelfërmeg Buckyballs si Membere vun der Fulleren Strukturfamill. De zylindresche Nanotube huet normalerweis op d'mannst een Enn mat enger Hemisphär vun der Buckyball Struktur. Den Numm Nanotube ass ofgeleet vu senger Gréisst, well den Duerchmiesser vun engem Nanotube an der Reiefolleg vun e puer Nanometer ass, mat Längt vun op d'mannst e puer Millimeter. D'Natur vun der Bindung vun engem Nanotube gëtt duerch Ëmlafhybridiséierung beschriwwen. Déi chemesch Bindung vun Nanotubes besteet ganz aus sp2 Bindungen, ähnlech wéi déi vu Grafit. Dës Bindungsstruktur ass méi staark wéi d'sp3 Obligatiounen, déi an Diamanten fonnt ginn, a bitt d'Moleküle hir eenzegaarteg Kraaft. Nanotubes alignéieren sech natierlech an Seeler, déi vun de Van der Waals Kräfte zesummegehale ginn. Ënner Héichdrock kënnen Nanotubes zesumme fusionéieren, e puer sp2 Obligatiounen fir sp3 Obligatiounen handelen, wat d'Méiglechkeet gëtt staark, onlimitéiert Längt Drot duerch Héichdrock Nanotube Verknëppung ze produzéieren. D'Kraaft an d'Flexibilitéit vu Kuelestoff Nanotubes mécht se potenziell Notzung fir aner Nanoskala Strukturen ze kontrolléieren. Single-walled Nanotubes mat tensile Stäerkten tëscht 50 an 200 GPa goufen produzéiert, an dës Wäerter sinn ongeféier eng Uerdnung vun Gréisst méi grouss wéi fir Kuelestoff Faseren. Elastesche Modul Wäerter sinn op der Uerdnung vun 1 Tetrapascal (1000 GPa) mat Fraktur Stämme tëscht ongeféier 5% bis 20%. Déi aussergewéinlech mechanesch Eegeschafte vun de Kuelestoff Nanotubes maachen eis se an haart Kleeder a Sportausrüstung, Kampfjacken. Kuelestoff Nanotubes hu Stäerkt vergläichbar mat Diamanten, a si ginn a Kleeder gewéckelt fir stab-beständeg a bulletproof Kleeder ze kreéieren. Andeems Dir CNT Moleküle vernetzt ier se an enger Polymermatrix integréiert sinn, kënne mir e super héichstäerkt Kompositmaterial bilden. Dëse CNT Komposit kéint eng Spannkraaft vun der Uerdnung vun 20 Millioune psi (138 GPa) hunn, revolutionéierend Ingenieursdesign wou niddereg Gewiicht an héich Kraaft erfuerderlech ass. Kuelestoff Nanotubes verroden och ongewéinlech Stroumleitungsmechanismen. Ofhängeg vun der Orientéierung vun de sechseckegen Eenheeten am Grapheneben (dh Röhremaueren) mat der Röhreachs, kënnen d'Kuelestoff-Nano-Réier sech entweder als Metaller oder Hallefleeder behuelen. Als Dirigenten hu Kuelestoff Nanotubes ganz héich elektresch Stroumtransportfäegkeet. E puer Nanotubes kënnen fäeg sinn aktuell Dicht iwwer 1000 Mol déi vu Sëlwer oder Kupfer ze droen. Kuelestoff Nanotubes, déi a Polymere agebaut sinn, verbesseren hir statesch Elektrizitéit Auslaaffäegkeet. Dëst huet Uwendungen an Autoen a Fliger Brennstofflinnen a Produktioun vu Waasserstofflagerbehälter fir Waasserstoff ugedriwwen Gefierer. Kuelestoff Nanotubes hu gewisen, staark Elektronen-Phonon-Resonanzen ze weisen, wat beweist datt ënner bestëmmten Direktstroum (DC) Bias- an Dopingbedéngungen hire Stroum an déi duerchschnëttlech Elektronengeschwindegkeet, souwéi d'Elektronenkonzentratioun um Röhre bei Terahertz-Frequenzen oszilléieren. Dës Resonanze kënne benotzt ginn fir Terahertzquellen oder Sensoren ze maachen. Transistoren an Nanotube integréiert Erënnerungskreesser goufen demonstréiert. D'Kuelestoff Nanotube ginn als Schiff benotzt fir Drogen an de Kierper ze transportéieren. Den Nanotube erlaabt d'Dosis vun der Medikament ze senken andeems se seng Verdeelung lokaliséieren. Dëst ass och wirtschaftlech liewensfäeg wéinst méi nidderegen Quantitéiten un Drogen déi benotzt ginn.. D'Drogen kann entweder op der Säit vum Nanotube befestegt ginn oder hannendrun, oder d'Drogen kann tatsächlech an der Nanotube plazéiert ginn. Bulk Nanotubes sinn eng Mass vun zimlech onorganiséierte Fragmenter vun Nanotubes. Bulk Nanotube-Materialien erreechen däerfen net Stäerktstäerkten ähnlech wéi déi vun eenzelne Réier, awer sou Komposite kënnen trotzdem Stäerkten ausginn fir vill Uwendungen. Bulk Kuelestoff Nanotubes ginn als Kompositfaser a Polymere benotzt fir d'mechanesch, thermesch an elektresch Eegeschafte vum Bulkprodukt ze verbesseren. Transparent, konduktiv Filmer vu Kuelestoff Nanotube ginn ugesinn fir Indium Tinnoxid (ITO) ze ersetzen. Kuelestoff Nanotube Filmer si mechanesch méi robust wéi ITO Filmer, sou datt se ideal sinn fir héich Zouverlässegkeet Touchscreens a flexibel Affichage. Dréckbar Waasserbaséiert Tënten vu Kuelestoff Nanotube Filmer si gewënscht fir ITO ze ersetzen. Nanotube Filmer weisen Verspriechen fir ze benotzen an Affichage fir Computeren, Handyen, Geldautomaten….etc. Nanotubes goufen benotzt fir Ultracapacitors ze verbesseren. Den Aktivkohle, deen a konventionellen Ultrakondensatoren benotzt gëtt, huet vill kleng Huelraim mat enger Verdeelung vu Gréissten, déi zesummen eng grouss Uewerfläch kreéieren fir elektresch Ladungen ze späicheren. Wéi d'Laascht awer an elementar Ladungen quantiséiert gëtt, also Elektronen, a jidderee vun dësen brauch e Minimum Plaz, ass e groussen Deel vun der Elektrodenfläch net verfügbar fir ze späicheren, well déi huel Plazen ze kleng sinn. Mat Elektroden aus Nanotubes sinn d'Plaze geplangt fir op d'Gréisst ugepasst ze ginn, mat nëmmen e puer ze grouss oder ze kleng an doduerch d'Kapazitéit ze erhéijen. Eng entwéckelt Solarzelle benotzt e Kuelestoff Nanotubekomplex, aus Kuelestoff Nanotubes kombinéiert mat klenge Kuelestoffbuckyballen (och Fullerenen genannt) fir Schlaangähnlech Strukturen ze bilden. Buckyballs falen Elektronen, awer si kënnen d'Elektronen net fléissen. Wann Sonneliicht d'Polymere begeeschtert, gräifen d'Buckyballen d'Elektronen. Nanotubes, déi sech wéi Kupferleitungen behuelen, kënnen dann d'Elektronen oder de Stroum fléissen.

 

 

 

NANOPARTIKEL: Nanopartikel kënnen als Bréck tëscht Bulkmaterialien an atomarer oder molekulare Strukturen ugesi ginn. E Bulkmaterial huet allgemeng konstant kierperlech Eegeschafte uechter onofhängeg vu senger Gréisst, awer op der Nanoskala ass dëst dacks net de Fall. Gréisst-ofhängeg Eegeschafte ginn observéiert wéi Quanteschutz an Hallefleitpartikelen, Uewerflächeplasmonresonanz an e puer Metallpartikelen an Superparamagnetismus a magnetesche Materialien. D'Eegeschafte vu Materialien änneren wéi hir Gréisst op Nanoskala reduzéiert gëtt a wéi de Prozentsaz vun Atomer op der Uewerfläch bedeitend gëtt. Fir Bulkmaterialien méi grouss wéi e Mikrometer ass de Prozentsaz vun Atomer op der Uewerfläch ganz kleng am Verglach mat der Gesamtzuel vun Atomer am Material. Déi ënnerschiddlech an aussergewéinlech Eegeschafte vun Nanopartikelen sinn deelweis wéinst den Aspekter vun der Uewerfläch vum Material, déi d'Eegeschafte dominéieren anstatt d'Masseigenschaften. Zum Beispill geschitt d'Béie vu Bulk Kupfer mat Bewegung vu Kupferatomer / Cluster op ongeféier der 50 nm Skala. Kupfer Nanopartikele méi kleng wéi 50 nm ginn als super haart Materialien ugesinn, déi net déiselwecht Formbarkeet an Duktilitéit wéi Bulk Kupfer weisen. D'Ännerung vun den Eegeschaften ass net ëmmer wënschenswäert. Ferroelektresch Materialien méi kleng wéi 10 nm kënnen hir Magnetiséierungsrichtung mat Hëllef vun Raumtemperaturthermesch Energie wiesselen, wat se nëtzlos fir Erënnerungspäicherung mécht. Suspensioune vun Nanopartikele si méiglech, well d'Interaktioun vun der Partikeloberfläche mam Léisungsmëttel staark genuch ass fir Dichtdifferenzen ze iwwerwannen, wat fir gréisser Partikelen normalerweis doduerch datt e Material entweder ënnerzegoen oder an enger Flëssegkeet schwëmmt. Nanopartikelen hunn onerwaart siichtbar Eegeschafte well se kleng genuch sinn fir hir Elektronen ze begrenzen a Quanteeffekter ze produzéieren. Zum Beispill erschéngen Gold Nanopartikel déif rout bis schwaarz a Léisung. Déi grouss Uewerfläch bis Volume Verhältnis reduzéiert d'Schmelztemperature vun Nanopartikelen. Déi ganz héich Uewerfläch bis Volume Verhältnis vun Nanopartikel ass eng dreiwend Kraaft fir Diffusioun. Sintering ka bei méi nidderegen Temperaturen stattfannen, a manner Zäit wéi fir méi grouss Partikelen. Dëst sollt d'Dicht vum Endprodukt net beaflossen, awer d'Flowschwieregkeeten an d'Tendenz vun Nanopartikelen ze agglomeréieren kënnen Probleemer verursaachen. D'Präsenz vun Titan Dioxid Nanopartikele vermëttelen e selbstreinigenden Effekt, an d'Gréisst ass Nanorang, d'Partikel kënnen net gesi ginn. Zinkoxid Nanopartikelen hunn UV-Blockéierungseigenschaften a ginn op Sonneschutzlotionen bäigefüügt. Clay Nanopartikelen oder Kueleschwarz, wann se a Polymermatrixen agebonne sinn, erhéijen d'Verstäerkung, bitt eis méi staark Plastik, mat méi héije Glasiwwergangstemperaturen. Dës Nanopartikele si schwéier, a vermëttelen hir Properties dem Polymer. Nanopartikelen, déi un Textilfaser befestegt sinn, kënnen intelligent a funktionell Kleeder kreéieren.

 

 

 

NANOPHASE CERAMICS: Mat Nanoskala Partikel an der Produktioun vu Keramikmaterialien kënne mir gläichzäiteg a grouss Erhéijung vun der Kraaft an der Duktilitéit hunn. Nanophase Keramik ginn och fir Katalyse benotzt wéinst hiren héije Uewerfläch-zu-Fläch Verhältnisser. Nanophase Keramikpartikelen wéi SiC ginn och als Verstäerkung a Metaller wéi Aluminiummatrix benotzt.

 

 

 

Wann Dir un eng Applikatioun fir Nano-Fabrikatioun nëtzlech fir Äert Geschäft kënnt denken, lass eis et wëssen a kritt eisen Input. Mir kënnen dës Design, Prototyp, Fabrikatioun, Test a liwweren Iech. Mir setzen e grousse Wäert am Schutz vum intellektuellen Eegentum a kënne speziell Arrangementer fir Iech maachen fir sécherzestellen datt Är Designen a Produkter net kopéiert ginn. Eis Nanotechnologie Designer an Nanofabrikatiounsingenieuren sinn e puer vun de beschten op der Welt a si sinn déiselwecht Leit déi e puer vun de fortgeschrattsten a klengsten Apparater vun der Welt entwéckelt hunn.