Productie op nanoschaal / nanofabricage

Onze onderdelen en producten op nanometerschaal worden geproduceerd met behulp van NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Dit gebied staat nog in de kinderschoenen, maar belooft veel voor de toekomst. Moleculair gemanipuleerde apparaten, medicijnen, pigmenten ... enz. worden ontwikkeld en we werken samen met onze partners om de concurrentie voor te blijven. De volgende zijn enkele van de in de handel verkrijgbare producten die we momenteel aanbieden:

 

 

 

KOOLSTOF NANOBUISJES

 

NANODEELTJES

 

NANOFASE KERAMIEK

 

CARBON BLACK REINFORCEMENT voor rubber en polymeren

 

NANOCOMPOSITES in tennisballen, honkbalknuppels, motorfietsen en fietsen

 

MAGNETISCHE NANOPARTICLES voor gegevensopslag

 

NANOPARTICLE katalysatoren

 

 

 

Nanomaterialen kunnen een van de vier typen zijn, namelijk metalen, keramiek, polymeren of composieten. Over het algemeen zijn NANOSTRUCTURES minder dan 100 nanometer.

 

 

 

Bij nanofabricage nemen we een van de twee benaderingen. Als voorbeeld nemen we in onze top-downbenadering een siliciumwafel, gebruiken we lithografie, natte en droge etsmethoden om kleine microprocessors, sensoren, sondes te construeren. Aan de andere kant gebruiken we in onze bottom-up benadering van nanofabricage atomen en moleculen om kleine apparaten te bouwen. Sommige van de fysische en chemische eigenschappen van materie kunnen extreme veranderingen ondergaan naarmate de deeltjesgrootte de atomaire dimensies nadert. Ondoorzichtige materialen in hun macroscopische staat kunnen transparant worden op hun nanoschaal. Materialen die in macrotoestand chemisch stabiel zijn, kunnen op nanoschaal brandbaar worden en elektrisch isolerende materialen kunnen geleiders worden. Momenteel zijn de volgende commerciële producten die we kunnen aanbieden:

 

 

 

CARBON NANOTUBE (CNT) APPARATEN / NANOTUUBES: We kunnen koolstofnanobuisjes visualiseren als buisvormige vormen van grafiet waaruit apparaten op nanoschaal kunnen worden geconstrueerd. CVD, laserablatie van grafiet, koolstof-boogontlading kan worden gebruikt om koolstofnanobuisjes te produceren. Nanobuisjes zijn gecategoriseerd als enkelwandige nanobuisjes (SWNT's) en meerwandige nanobuisjes (MWNT's) en kunnen worden gedoteerd met andere elementen. Koolstofnanobuizen (CNT's) zijn allotropen van koolstof met een nanostructuur die een lengte-tot-diameterverhouding van meer dan 10.000.000 en zo hoog als 40.000.000 en zelfs hoger kan hebben. Deze cilindrische koolstofmoleculen hebben eigenschappen die ze potentieel bruikbaar maken in toepassingen in nanotechnologie, elektronica, optica, architectuur en andere gebieden van materiaalkunde. Ze vertonen buitengewone sterkte en unieke elektrische eigenschappen en zijn efficiënte warmtegeleiders. Nanobuisjes en bolvormige buckyballs zijn leden van de structurele familie van fullereen. De cilindrische nanobuis heeft gewoonlijk ten minste één uiteinde dat is afgedekt met een halve bol van de buckyball-structuur. De naam nanobuis is afgeleid van zijn grootte, aangezien de diameter van een nanobuis in de orde van enkele nanometers ligt, met een lengte van minstens enkele millimeters. De aard van de binding van een nanobuisje wordt beschreven door orbitale hybridisatie. De chemische binding van nanobuisjes bestaat volledig uit sp2-bindingen, vergelijkbaar met die van grafiet. Deze bindingsstructuur is sterker dan de sp3-bindingen in diamanten en geeft de moleculen hun unieke sterkte. Nanobuisjes richten zich van nature in touwen die bij elkaar worden gehouden door Van der Waals-krachten. Onder hoge druk kunnen nanobuisjes samensmelten, waarbij sommige sp2-bindingen worden ingeruild voor sp3-bindingen, wat de mogelijkheid biedt om sterke draden met een onbeperkte lengte te produceren door middel van hogedruk-nanobuiskoppeling. De sterkte en flexibiliteit van koolstofnanobuizen maakt ze van potentieel gebruik bij het beheersen van andere structuren op nanoschaal. Er zijn enkelwandige nanobuisjes met treksterkten tussen 50 en 200 GPa geproduceerd, en deze waarden zijn ongeveer een orde van grootte groter dan voor koolstofvezels. Elastische moduluswaarden liggen in de orde van 1 Tetrapascal (1000 GPa) met breukspanningen tussen ongeveer 5% tot 20%. De uitstekende mechanische eigenschappen van de koolstofnanobuisjes zorgen ervoor dat we ze gebruiken in stoere kleding en sportkleding, gevechtsjassen. Koolstofnanobuisjes hebben een sterkte die vergelijkbaar is met die van diamant en ze worden in kleding geweven om steekwerende en kogelvrije kleding te maken. Door CNT-moleculen te verknopen voordat ze in een polymeermatrix worden opgenomen, kunnen we een composietmateriaal met een superhoge sterkte vormen. Dit CNT-composiet zou een treksterkte kunnen hebben in de orde van grootte van 20 miljoen psi (138 GPa), wat een revolutie teweegbrengt in het technische ontwerp waarbij een laag gewicht en hoge sterkte vereist zijn. Koolstofnanobuisjes onthullen ook ongebruikelijke stroomgeleidingsmechanismen. Afhankelijk van de oriëntatie van de hexagonale eenheden in het grafeenvlak (dwz buiswanden) met de buisas, kunnen de koolstofnanobuisjes zich gedragen als metalen of halfgeleiders. Als geleiders hebben koolstofnanobuizen een zeer hoog vermogen om elektrische stroom te dragen. Sommige nanobuisjes kunnen stroomdichtheden dragen van meer dan 1000 keer die van zilver of koper. Koolstofnanobuisjes die in polymeren zijn verwerkt, verbeteren hun vermogen tot ontlading van statische elektriciteit. Dit heeft toepassingen in brandstofleidingen voor auto's en vliegtuigen en de productie van waterstofopslagtanks voor voertuigen op waterstof. Van koolstofnanobuisjes is aangetoond dat ze sterke elektron-fonon-resonanties vertonen, wat erop wijst dat onder bepaalde gelijkstroom (DC) voorspanning en doteringsomstandigheden hun stroom en de gemiddelde elektronensnelheid, evenals de elektronenconcentratie op de buis oscilleren met terahertz-frequenties. Deze resonanties kunnen worden gebruikt om terahertz-bronnen of sensoren te maken. Transistoren en geïntegreerde geheugencircuits met nanobuisjes zijn aangetoond. De koolstofnanobuisjes worden gebruikt als een vat voor het transport van medicijnen naar het lichaam. De nanobuis zorgt ervoor dat de medicijndosering kan worden verlaagd door de distributie ervan te lokaliseren. Dit is ook economisch haalbaar omdat er minder medicijnen worden gebruikt. Het medicijn kan ofwel aan de zijkant van het nanobuisje worden bevestigd of erachter worden gesleept, of het medicijn kan daadwerkelijk in het nanobuisje worden geplaatst. Bulk nanobuisjes zijn een massa nogal ongeorganiseerde fragmenten van nanobuisjes. Bulk nanobuismaterialen bereiken mogelijk geen treksterkte die vergelijkbaar is met die van individuele buizen, maar dergelijke composieten kunnen niettemin sterktes opleveren die voldoende zijn voor veel toepassingen. Bulk nanobuisjes van koolstof worden gebruikt als composietvezels in polymeren om de mechanische, thermische en elektrische eigenschappen van het bulkproduct te verbeteren. Transparante, geleidende films van koolstofnanobuisjes worden overwogen om indiumtinoxide (ITO) te vervangen. Films van koolstofnanobuisjes zijn mechanisch robuuster dan ITO-films, waardoor ze ideaal zijn voor zeer betrouwbare aanraakschermen en flexibele displays. Bedrukbare inkten op waterbasis van koolstof nanobuisfilms zijn gewenst om ITO te vervangen. Nanobuisfilms zijn veelbelovend voor gebruik in displays voor computers, mobiele telefoons, geldautomaten ... enz. Nanobuisjes zijn gebruikt om ultracondensatoren te verbeteren. De actieve kool die in conventionele ultracondensatoren wordt gebruikt, heeft veel kleine holle ruimtes met een verdeling van afmetingen, die samen een groot oppervlak creëren om elektrische ladingen op te slaan. Omdat lading echter wordt gekwantiseerd in elementaire ladingen, dwz elektronen, en elk van deze een minimale ruimte nodig heeft, is een groot deel van het elektrodeoppervlak niet beschikbaar voor opslag omdat de holle ruimtes te klein zijn. Met elektroden gemaakt van nanobuisjes zijn de ruimtes gepland om op maat te worden gemaakt, waarbij slechts enkele te groot of te klein zijn en bijgevolg de capaciteit moet worden vergroot. Een ontwikkelde zonnecel maakt gebruik van een koolstof nanobuisjescomplex, gemaakt van koolstof nanobuisjes gecombineerd met kleine koolstof buckyballs (ook wel Fullerenen genoemd) om slangachtige structuren te vormen. Buckyballs vangen elektronen op, maar ze kunnen geen elektronen laten stromen. Wanneer zonlicht de polymeren opwindt, grijpen de buckyballs de elektronen. Nanobuisjes, die zich gedragen als koperdraden, kunnen dan de elektronen of stroom laten vloeien.

 

 

 

NANODEELTJES: Nanodeeltjes kunnen worden beschouwd als een brug tussen bulkmaterialen en atomaire of moleculaire structuren. Een bulkmateriaal heeft over het algemeen constante fysieke eigenschappen, ongeacht de grootte, maar op nanoschaal is dit vaak niet het geval. Grootte-afhankelijke eigenschappen worden waargenomen zoals kwantumopsluiting in halfgeleiderdeeltjes, oppervlakteplasmonresonantie in sommige metaaldeeltjes en superparamagnetisme in magnetische materialen. Eigenschappen van materialen veranderen naarmate hun grootte wordt gereduceerd tot nanoschaal en naarmate het percentage atomen aan het oppervlak significant wordt. Voor bulkmaterialen groter dan een micrometer is het percentage atomen aan het oppervlak erg klein in vergelijking met het totale aantal atomen in het materiaal. De verschillende en uitstekende eigenschappen van nanodeeltjes zijn deels te wijten aan de aspecten van het oppervlak van het materiaal die de eigenschappen domineren in plaats van de bulkeigenschappen. Het buigen van bulkkoper vindt bijvoorbeeld plaats bij beweging van koperatomen/clusters op een schaal van ongeveer 50 nm. Kopernanodeeltjes kleiner dan 50 nm worden beschouwd als superharde materialen die niet dezelfde kneedbaarheid en vervormbaarheid vertonen als bulkkoper. De verandering van eigenschappen is niet altijd wenselijk. Ferro-elektrische materialen kleiner dan 10 nm kunnen hun magnetisatierichting veranderen met behulp van thermische energie op kamertemperatuur, waardoor ze nutteloos zijn voor geheugenopslag. Suspensies van nanodeeltjes zijn mogelijk omdat de interactie van het deeltjesoppervlak met het oplosmiddel sterk genoeg is om verschillen in dichtheid te overbruggen, wat bij grotere deeltjes er meestal toe leidt dat een materiaal in een vloeistof zinkt of drijft. Nanodeeltjes hebben onverwachte zichtbare eigenschappen omdat ze klein genoeg zijn om hun elektronen op te sluiten en kwantumeffecten te produceren. Gouden nanodeeltjes lijken bijvoorbeeld dieprood tot zwart in oplossing. De grote verhouding tussen oppervlakte en volume verlaagt de smelttemperaturen van nanodeeltjes. De zeer hoge oppervlakte-tot-volumeverhouding van nanodeeltjes is een drijvende kracht voor diffusie. Sinteren kan bij lagere temperaturen, in minder tijd dan bij grotere deeltjes. Dit zou de dichtheid van het eindproduct niet moeten beïnvloeden, maar stromingsproblemen en de neiging van nanodeeltjes om te agglomereren kunnen problemen veroorzaken. De aanwezigheid van titaniumdioxide-nanodeeltjes zorgen voor een zelfreinigend effect, en de deeltjes zijn niet te zien vanwege de grootte van het nanobereik. Zinkoxide nanodeeltjes hebben UV-blokkerende eigenschappen en worden toegevoegd aan zonnebrandcrèmes. Nanodeeltjes van klei of roet wanneer ze in polymeermatrices worden opgenomen, verhogen de versterking en bieden ons sterkere kunststoffen met hogere glasovergangstemperaturen. Deze nanodeeltjes zijn hard en geven hun eigenschappen aan het polymeer. Nanodeeltjes gehecht aan textielvezels kunnen slimme en functionele kleding creëren.

 

 

 

NANOFASE KERAMIEK: Door deeltjes op nanoschaal te gebruiken bij de productie van keramische materialen kunnen we een gelijktijdige en grote toename van zowel sterkte als vervormbaarheid hebben. Nanofase-keramiek wordt ook gebruikt voor katalyse vanwege hun hoge oppervlakte-tot-oppervlakteverhoudingen. Nanofase keramische deeltjes zoals SiC worden ook gebruikt als versterking in metalen zoals aluminiummatrix.

 

 

 

Als u een toepassing voor nanofabricage kunt bedenken die nuttig is voor uw bedrijf, laat het ons weten en ontvang onze input. Wij kunnen deze ontwerpen, prototypen, produceren, testen en aan u leveren. We hechten veel waarde aan de bescherming van intellectueel eigendom en kunnen speciale regelingen voor u treffen om ervoor te zorgen dat uw ontwerpen en producten niet worden gekopieerd. Onze nanotechnologie-ontwerpers en nanofabricage-ingenieurs behoren tot de beste ter wereld en het zijn dezelfde mensen die enkele van 's werelds meest geavanceerde en kleinste apparaten hebben ontwikkeld.