Manufacturing Nanoscale / Nanomanufacturing

Ny ampahany sy ny vokatra amin'ny halavan'ny nanometer dia novokarina mampiasa NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Mbola ao anatin’ny fahazazany ity faritra ity, saingy manana fampanantenana lehibe ho an’ny ho avy. Fitaovana natao ho an'ny molekiola, fanafody, pigment…sns. novolavolaina ary miara-miasa amin'ireo mpiara-miombon'antoka aminay izahay mba hialoha ny fifaninanana. Ireto manaraka ireto ny sasany amin'ireo vokatra azo amidy atolotray amin'izao fotoana izao:

 

 

 

CARBON NANOTUBES

 

NANOPARTICLES

 

SERAMIKA NANOPHASE

 

KARBON BLACK REINFORCEMENT ho an'ny fingotra sy polymers

 

NANOCOMPOSITES amin'ny baolina tenisy, ramanavy baseball, môtô ary bisikileta

 

MAGNETIC NANOPARTICLES ho an'ny fitahirizana data

 

NANOPARTICLE catalytic converters

 

 

 

Ny nanomaterials dia mety ho iray amin'ireo karazany efatra, izany hoe metaly, seramika, polymers na composites. Amin'ny ankapobeny, NANOSTRUCTURES dia latsaky ny 100 nanometer.

 

 

 

Ao amin'ny nanomanufacturing dia maka iray amin'ireo fomba roa isika. Ohatra, amin'ny fomba fiasa ambony ambany dia maka wafer silisiôma izahay, mampiasa litografika, fomba fanosihosena mando sy maina mba hanamboarana microprocessors, sensor, probes kely. Amin'ny lafiny iray, amin'ny fomba fiasa nanomanufacturing ambany kokoa dia mampiasa atôma sy molekiola izahay hanamboarana fitaovana bitika. Ny sasany amin'ireo toetra ara-batana sy simika asehon'ny zavatra dia mety hiovaova be rehefa manakaiky ny refy atomika ny haben'ny poti. Mety ho lasa mangarahara ao amin'ny nanoscale ny fitaovana manjavozavo amin'ny toetry ny macroskopika. Ireo akora izay miorim-paka simika amin'ny macrostate dia mety ho mora mirehitra amin'ny nanoscale ary mety ho lasa conducteur ny fitaovana elektrika insulation. Amin'izao fotoana izao dia ireto manaraka ireto ny vokatra ara-barotra azontsika atolotra:

 

 

 

CARBON NANOTUBE (CNT) DEVICES / NANOTUBES: Azontsika sary an-tsaina ny nanotubes karbônina ho endrika grafit tubular izay ahafahana manamboatra fitaovana nanoscale. CVD, laser ablation of graphite, carbon-arc discharge dia azo ampiasaina hamokarana fitaovana nanotube karbona. Ny nanotubes dia sokajiana ho nanotubes tokana misy rindrina (SWNTs) sy nanotubes maromaro misy rindrina (MWNTs) ary azo atao doped amin'ny singa hafa. Carbon nanotubes (CNTs) dia allotropes amin'ny karbaona manana rafitra nano izay mety manana tahan'ny halavany amin'ny savaivony mihoatra ny 10.000.000 ary mihoatra ny 40.000.000 ary ambony kokoa. Ireo molekiolan'ny karbônina cylindrical ireo dia manana toetra izay mahatonga azy ireo ho azo ampiasaina amin'ny fampiharana amin'ny nanotechnology, elektronika, optika, maritrano ary sehatra hafa momba ny siansa fitaovana. Mampiseho tanjaka miavaka sy fananana elektrônika tsy manam-paharoa izy ireo, ary mitondra hafanana mahomby. Nanotubes sy buckyballs spherical dia mpikambana ao amin'ny fianakaviana structural fullerene. Ny nanotube cylindrical dia matetika manana faran'ny iray farafahakeliny voasarona amin'ny hemisphere amin'ny rafitra buckyball. Ny anarana nanotube dia avy amin'ny habeny, satria ny savaivony ny nanotube dia ao amin'ny filaharan'ny nanometer vitsivitsy, miaraka amin'ny halavany fara fahakeliny milimetatra. Ny toetran'ny fatoran'ny nanotube dia voafaritra amin'ny alàlan'ny hybridization orbital. Ny fatorana simika amin'ny nanotubes dia voaforona tanteraka amin'ny fatorana sp2, mitovy amin'ny an'ny graphite. Ity rafitra fatorana ity, dia matanjaka kokoa noho ny fatorana sp3 hita amin'ny diamondra, ary manome ny molekiola amin'ny tanjany manokana. Ny nanotubes dia mitambatra ho tady miaraka amin'ny hery Van der Waals. Ao anatin'ny fanerena mafy, ny nanotubes dia afaka mitambatra, mivarotra fatorana sp2 sasany ho an'ny fatorana sp3, manome ny fahafaha-mamokatra tariby matanjaka sy tsy voafetra amin'ny alàlan'ny fifandraisana nanotube avo lenta. Ny tanjaky ny nanotubes karbaona sy ny fahaiza-manaony dia mahatonga azy ireo ho azo ampiasaina amin'ny fifehezana ny rafitra nanoscale hafa. Nanotubes misy rindrina tokana manana tanjaky ny tensile eo anelanelan'ny 50 sy 200 GPa no novokarina, ary ireo sanda ireo dia eo ho eo amin'ny filaharana lehibe kokoa noho ny fibre karbônina. Ny sandan'ny modulus elastika dia eo amin'ny 1 Tetrapascal (1000 GPa) miaraka amin'ny tadin'ny fracture eo anelanelan'ny 5% hatramin'ny 20%. Ny toetra mekanika miavaka amin'ny nanotubes karbonika dia mahatonga antsika hampiasa azy ireo amin'ny akanjo henjana sy fitaovam-panatanjahantena, palitao fiadiana. Manana tanjaka azo oharina amin'ny diamondra ny nanotubes karbôna, ary voatenona ho akanjo izy ireo mba hamoronana akanjo tsy misy antsy sy tsy misy bala. Amin'ny alàlan'ny fampifandraisana ny molekiola CNT alohan'ny hampidirana azy ao anaty matrix polymère dia afaka mamorona fitaovana mitambatra mahery vaika isika. Ity composite CNT ity dia mety manana tanjaky ny tensile amin'ny baiko 20 tapitrisa psi (138 GPa), manova ny famolavolana injeniera izay ilana lanja ambany sy hery ambony. Ny nanotubes karbôna dia manambara ihany koa ny fomba fiasa tsy mahazatra amin'izao fotoana izao. Miankina amin'ny fiorenan'ireo singa hexagonal ao amin'ny planina graphene (izany hoe rindrina fantsona) miaraka amin'ny axis fantsona, ny nanotubes karbôna dia mety ho metaly na semiconductor. Amin'ny maha conducteur azy, ny nanotubes karbona dia manana fahaiza-mitondra herinaratra avo be. Ny nanotubes sasany dia mety afaka mitondra ny hakitroky ankehitriny mihoatra ny 1000 heny noho ny volafotsy na varahina. Ny nanotubes karbôna nampidirina tao anaty polymère dia manatsara ny fahafahany mamoaka herinaratra static. Ity dia misy fampiharana amin'ny tsipika solika fiara sy fiaramanidina ary famokarana tanky fitehirizana hydrogen ho an'ny fiara mandeha amin'ny hydrogène. Ny nanotubes karbôna dia naneho fa naneho ny resonance electron-phonon matanjaka, izay manondro fa ao anatin'ny fitongilanana mivantana (DC) sasany sy ny doping amin'izao fotoana izao sy ny hafainganam-pandehan'ny elektronika antonony, ary koa ny fifantohana elektronika amin'ny fantsona dia mihozongozona amin'ny fatran'ny terahertz. Ireo resonance ireo dia azo ampiasaina hanamboarana loharano terahertz na sensor. Ny transistors sy nanotube Integrated circuits dia naseho. Ny nanotubes karbôna dia ampiasaina ho toy ny sambo fitaterana zava-mahadomelina ao amin'ny vatana. Ny nanotube dia mamela ny fampidinana ny fatran'ny zava-mahadomelina amin'ny alàlan'ny fanaparitahana azy. Mahavelona ara-toekarena ihany koa izany noho ny habetsahan'ny fanafody ampiasaina. Ny nanotubes betsaka dia ampahany betsaka amin'ny sombintsombin'ny nanotubes tsy voarindra. Ny fitaovana nanotube betsaka dia mety tsy hahatratra ny tanjaky ny tensile mitovy amin'ny an'ny fantsona tsirairay, fa ny fitambarana toy izany dia mety hanome hery ampy ho an'ny fampiharana maro. Ny nanotubes karbaona betsaka dia ampiasaina ho fibre mitambatra amin'ny polymère mba hanatsarana ny toetra mekanika, mafana ary elektrika amin'ny vokatra betsaka. Sarimihetsika mangarahara sy conductive amin'ny nanotubes karbônina no heverina hanolo ny indium tin oxide (ITO). Ny sarimihetsika nanotube karbona dia matanjaka ara-mekanika kokoa noho ny sarimihetsika ITO, ka mahatonga azy ireo ho tonga lafatra ho an'ny efijery fikasihana azo itokisana sy fampisehoana mora. Ny ranomainty vita printy amin'ny sarimihetsika nanotube karbôna dia tiana hanolo ny ITO. Ny sarimihetsika nanotube dia mampiseho fampanantenana hampiasaina amin'ny fampiratiana ho an'ny solosaina, finday, ATM….sns. Nanotubes dia nampiasaina mba hanatsarana ny ultracapacitors. Ny saribao mihetsiketsika ampiasaina amin'ny ultracapacitors mahazatra dia manana habaka kely maro miaraka amin'ny fizarana habe, izay mamorona sehatra lehibe hitehirizana fiampangana herinaratra. Na izany aza, satria ny fiampangana dia isaina ho fiampangana fototra, izany hoe elektrôna, ary ny tsirairay amin'izy ireo dia mila toerana kely indrindra, ny ampahany lehibe amin'ny elektrôda dia tsy azo fitehirizana satria kely loatra ny habaka. Miaraka amin'ny electrodes vita amin'ny nanotubes, ny habaka dia nokasaina hifanaraka amin'ny habeny, ary vitsivitsy ihany no lehibe loatra na kely loatra ary noho izany ny fahafaha-mitombo. Ny cellule solaire novolavolaina dia mampiasa complexe carbon nanotube, vita amin'ny nanotube carbone mitambatra amin'ny buckyballs karbônina bitika (antsoina koa hoe Fullerenes) mba hamorona rafitra mitovy amin'ny bibilava. Ny Buckyballs dia mamandrika elektronika, saingy tsy afaka mampikoriana ny elektronika. Rehefa manetsika ny polymère ny tara-masoandro, dia maka ny elektronika ny buckyballs. Ny nanotubes, izay mihetsika toy ny tariby varahina, dia afaka mampikoriana ny elektrôna na ny ankehitriny.

 

 

 

NANOPARTICLES: Ny nanoparticles dia azo heverina ho tetezana eo anelanelan'ny fitaovana betsaka sy ny rafitra atomika na molekiola. Ny fitaovana be dia be amin'ny ankapobeny dia manana fananana ara-batana tsy tapaka na inona na inona habeny, fa amin'ny nanoscale dia matetika tsy izany no izy. Ny fananana miankina amin'ny habeny dia voamarika toy ny famehezana ny quantum amin'ny poti semiconductor, ny resonance plasmon surface amin'ny singa metaly sasany ary ny superparamagnetism amin'ny fitaovana magnetika. Miova ny toetran'ny fitaovana rehefa mihena ho nanoscale ny habeny ary lasa manan-danja ny isan-jaton'ny atoma eny ambonin'ny tany. Ho an'ny fitaovana marobe lehibe kokoa noho ny micrometer dia kely dia kely ny isan-jaton'ny atoma eny ambonin'ny tany raha oharina amin'ny fitambaran'ny atoma ao anaty akora. Ny toetra samihafa sy miavaka amin'ny nanoparticles dia ampahany noho ny endriky ny endrik'ilay akora manjaka amin'ny fananana ho solon'ny fananana betsaka. Ohatra, ny fiondrehan'ny varahina betsaka dia mitranga amin'ny fihetsehan'ny atôma/cluster varahina eo amin'ny mizana 50 nm. Ny nanopartikel varahina kely kokoa noho ny 50 nm dia heverina ho fitaovana mahery vaika izay tsy mampiseho ny fahaleovan-tena sy ny ductility toy ny varahina betsaka. Tsy ilaina foana ny fanovana fananana. Ny fitaovana ferroelectric kely noho ny 10 nm dia afaka manova ny làlan'ny magnetization amin'ny fampiasana angovo mafana amin'ny mari-pana amin'ny efitrano, ka mahatonga azy ireo ho tsy misy ilàna azy amin'ny fitahirizana fahatsiarovana. Ny fampiatoana ny nanoparticles dia azo atao satria ny fifaneraserana amin'ny sobika amin'ny solvent dia matanjaka ampy handresena ny fahasamihafana amin'ny hakitroky, izay ho an'ny singa lehibe kokoa dia matetika miteraka fitaovana na milentika na mitsinkafona ao anaty rano. Ny nanopartikely dia manana toetra hita maso tsy ampoizina satria kely izy ireo mba hamehezana ny elektrônany ary hamokatra vokatra quantum. Ohatra, ny nanopartikel volamena dia miseho mena midorehitra hatramin'ny mainty amin'ny vahaolana. Ny velaran-tany lehibe amin'ny tahan'ny volume dia mampihena ny mari-pana mitsonika ny nanopartikely. Ny velaran-tany avo dia avo amin'ny tahan'ny nanopartikely dia hery manetsika ny diffusion. Ny sintering dia azo atao amin'ny mari-pana ambany kokoa, ao anatin'ny fotoana fohy kokoa noho ny amin'ny ampahany lehibe kokoa. Tsy tokony hisy fiantraikany amin'ny hakitroky ny vokatra farany izany, na izany aza dia mety hiteraka olana ny fahasahiranana mikoriana sy ny fironan'ny nanopartikely miangona. Ny fisian'ny Titanium Dioxide nanoparticles dia manome vokatra manadio tena, ary ny habeny dia nanorange, tsy hita ny singa. Ny nanopartikel Zinc Oxide dia manana fananana fanakanana UV ary ampidirina amin'ny lotions amin'ny masoandro. Ny nanopartikely tanimanga na mainty karbônina rehefa tafiditra ao anatin'ny matrices polymère dia mampitombo ny fanamafisana, manome plastika matanjaka kokoa, miaraka amin'ny mari-pana fifindran'ny fitaratra avo kokoa. Mafy ireo nanopartikely ireo, ary manome ny fananany amin'ny polymère. Ny nanopartikely mipetaka amin'ny fibre textile dia afaka mamorona akanjo marani-tsaina sy miasa.

 

 

 

NANOPHASE CERAMICS: Amin'ny fampiasana poti-nify nanoscale amin'ny famokarana akora seramika dia afaka mampitombo ny hery sy ny ductility isika. Ny seramika nanophase dia ampiasaina koa amin'ny catalysis noho ny tahan'ny faritra ambony. Ny singa seramika nanophase toa ny SiC dia ampiasaina ho fanamafisana amin'ny metaly toy ny matrix aluminium.

 

 

 

Raha afaka mieritreritra fampiharana momba ny nanomanufacturing mahasoa ho an'ny orinasanao ianao dia ampahafantaro anay ary raiso ny hevitray. Afaka mamolavola, prototype, manamboatra, manandrana ary manolotra izany aminao izahay. Manome lanja lehibe ny fiarovana ny fananana ara-tsaina izahay ary afaka manao fandaharana manokana ho anao mba hahazoana antoka fa tsy adika ny endrikao sy ny vokatrao. Ny mpamorona nanotechnology sy ny injeniera nanomanufacturing dia iray amin'ireo tsara indrindra eto an-tany ary izy ireo ihany no olona namolavola ny sasany amin'ireo fitaovana mandroso sy kely indrindra eran-tany.