Fabricação em Nanoescala / Nanofabricação

Nossas peças e produtos de escala nanométrica são produzidos usando NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Esta área ainda está em sua infância, mas guarda grandes promessas para o futuro. Dispositivos de engenharia molecular, medicamentos, pigmentos...etc. estão sendo desenvolvidos e estamos trabalhando com nossos parceiros para ficar à frente da concorrência. A seguir estão alguns dos produtos comercialmente disponíveis que oferecemos atualmente:

 

 

 

NANOTUBOS DE CARBONO

 

NANOPARTÍCULAS

 

CERÂMICA NANOFÁSICA

 

REFORÇO DE PRETO DE CARBONO para borracha e polímeros

 

NANOCOMPOSITES in bolas de tênis, tacos de beisebol, motocicletas e bicicletas

 

MAGNETIC NANOPARTICLES para armazenamento de dados

 

NANOPARTICLE conversores catalíticos

 

 

 

Os nanomateriais podem ser qualquer um dos quatro tipos, nomeadamente metais, cerâmicas, polímeros ou compósitos. Geralmente, NANOSTRUCTURES são menos de 100 nanômetros.

 

 

 

Na nanofabricação, adotamos uma de duas abordagens. Como exemplo, em nossa abordagem de cima para baixo, pegamos uma pastilha de silício, usamos litografia, métodos de gravação úmida e seca para construir minúsculos microprocessadores, sensores e sondas. Por outro lado, em nossa abordagem de nanofabricação de baixo para cima, usamos átomos e moléculas para construir pequenos dispositivos. Algumas das características físicas e químicas exibidas pela matéria podem sofrer mudanças extremas à medida que o tamanho das partículas se aproxima das dimensões atômicas. Materiais opacos em seu estado macroscópico podem se tornar transparentes em nanoescala. Materiais que são quimicamente estáveis em macroestado podem se tornar combustíveis em nanoescala e materiais eletricamente isolantes podem se tornar condutores. Atualmente, estão entre os produtos comerciais que podemos oferecer:

 

 

 

DISPOSITIVOS DE NANOTUBO DE CARBONO (CNT) / NANOTUBO: Podemos visualizar nanotubos de carbono como formas tubulares de grafite a partir do qual dispositivos em nanoescala podem ser construídos. CVD, ablação a laser de grafite, descarga de arco de carbono podem ser usados para produzir dispositivos de nanotubos de carbono. Os nanotubos são classificados como nanotubos de parede única (SWNTs) e nanotubos de paredes múltiplas (MWNTs) e podem ser dopados com outros elementos. Os nanotubos de carbono (CNTs) são alótropos de carbono com uma nanoestrutura que pode ter uma relação comprimento-diâmetro maior que 10.000.000 e tão alta quanto 40.000.000 e até maior. Essas moléculas cilíndricas de carbono têm propriedades que as tornam potencialmente úteis em aplicações em nanotecnologia, eletrônica, óptica, arquitetura e outros campos da ciência dos materiais. Eles exibem força extraordinária e propriedades elétricas únicas, e são eficientes condutores de calor. Nanotubos e buckyballs esféricos são membros da família estrutural dos fulerenos. O nanotubo cilíndrico geralmente tem pelo menos uma extremidade coberta com um hemisfério da estrutura do buckyball. O nome nanotubo é derivado de seu tamanho, pois o diâmetro de um nanotubo é da ordem de alguns nanômetros, com comprimentos de pelo menos vários milímetros. A natureza da ligação de um nanotubo é descrita pela hibridização orbital. A ligação química dos nanotubos é composta inteiramente por ligações sp2, semelhantes às do grafite. Essa estrutura de ligação é mais forte do que as ligações sp3 encontradas nos diamantes e fornece às moléculas sua força única. Os nanotubos naturalmente se alinham em cordas mantidas juntas pelas forças de Van der Waals. Sob alta pressão, os nanotubos podem se fundir, trocando algumas ligações sp2 por ligações sp3, dando a possibilidade de produzir fios fortes e de comprimento ilimitado através da ligação de nanotubos de alta pressão. A força e flexibilidade dos nanotubos de carbono os torna de uso potencial no controle de outras estruturas em nanoescala. Nanotubos de parede simples com resistência à tração entre 50 e 200 GPa foram produzidos, e esses valores são aproximadamente uma ordem de magnitude maior do que para fibras de carbono. Os valores do módulo elástico são da ordem de 1 Tetrapascal (1000 GPa) com deformações de fratura entre cerca de 5% a 20%. As excelentes propriedades mecânicas dos nanotubos de carbono nos fazem usá-los em roupas resistentes e equipamentos esportivos, jaquetas de combate. Os nanotubos de carbono têm força comparável ao diamante e são tecidos em roupas para criar roupas à prova de facadas e à prova de balas. Ao fazer a ligação cruzada das moléculas de CNT antes da incorporação em uma matriz de polímero, podemos formar um material compósito de super alta resistência. Este compósito CNT pode ter uma resistência à tração da ordem de 20 milhões de psi (138 GPa), revolucionando o projeto de engenharia onde é necessário baixo peso e alta resistência. Os nanotubos de carbono também revelam mecanismos incomuns de condução de corrente. Dependendo da orientação das unidades hexagonais no plano do grafeno (ou seja, paredes do tubo) com o eixo do tubo, os nanotubos de carbono podem se comportar como metais ou semicondutores. Como condutores, os nanotubos de carbono têm uma capacidade de condução de corrente elétrica muito alta. Alguns nanotubos podem ser capazes de transportar densidades de corrente superiores a 1000 vezes a da prata ou do cobre. Os nanotubos de carbono incorporados em polímeros melhoram sua capacidade de descarga de eletricidade estática. Isso tem aplicações em linhas de combustível de automóveis e aviões e na produção de tanques de armazenamento de hidrogênio para veículos movidos a hidrogênio. Os nanotubos de carbono mostraram exibir fortes ressonâncias elétron-fônon, o que indica que, sob certas condições de polarização e dopagem de corrente contínua (DC), sua corrente e a velocidade média dos elétrons, bem como a concentração de elétrons no tubo, oscilam em frequências de terahertz. Essas ressonâncias podem ser usadas para fazer fontes ou sensores terahertz. Transistores e circuitos de memória integrada de nanotubos foram demonstrados. Os nanotubos de carbono são usados como um recipiente para o transporte de drogas para o corpo. O nanotubo permite que a dosagem do fármaco seja reduzida localizando sua distribuição. Isso também é economicamente viável devido à menor quantidade de drogas sendo usadas. A droga pode ser anexada ao lado do nanotubo ou arrastada para trás, ou a droga pode realmente ser colocada dentro do nanotubo. Os nanotubos a granel são uma massa de fragmentos bastante desorganizados de nanotubos. Os materiais de nanotubos a granel podem não atingir resistências à tração semelhantes às dos tubos individuais, mas esses compósitos podem, no entanto, produzir resistências suficientes para muitas aplicações. Os nanotubos de carbono a granel estão sendo usados como fibras compostas em polímeros para melhorar as propriedades mecânicas, térmicas e elétricas do produto a granel. Filmes transparentes e condutores de nanotubos de carbono estão sendo considerados para substituir o óxido de índio-estanho (ITO). Os filmes de nanotubos de carbono são mecanicamente mais robustos que os filmes de ITO, tornando-os ideais para telas sensíveis ao toque de alta confiabilidade e telas flexíveis. As tintas imprimíveis à base de água de filmes de nanotubos de carbono são desejadas para substituir o ITO. Os filmes de nanotubos são promissores para uso em monitores para computadores, telefones celulares, caixas eletrônicos… etc. Os nanotubos têm sido usados para melhorar os ultracapacitores. O carvão ativado utilizado em ultracapacitores convencionais possui muitos pequenos espaços ocos com distribuição de tamanhos, que criam juntos uma grande superfície para armazenar cargas elétricas. No entanto, como a carga é quantizada em cargas elementares, ou seja, elétrons, e cada uma delas precisa de um espaço mínimo, uma grande fração da superfície do eletrodo não está disponível para armazenamento porque os espaços ocos são muito pequenos. Com eletrodos feitos de nanotubos, os espaços são planejados para serem adaptados ao tamanho, sendo apenas alguns muito grandes ou muito pequenos e, consequentemente, a capacidade de ser aumentada. Uma célula solar desenvolvida usa um complexo de nanotubos de carbono, feito de nanotubos de carbono combinados com minúsculos buckyballs de carbono (também chamados de fulerenos) para formar estruturas semelhantes a cobras. Buckyballs prendem elétrons, mas não podem fazer os elétrons fluírem. Quando a luz do sol excita os polímeros, as buckyballs pegam os elétrons. Os nanotubos, comportando-se como fios de cobre, serão capazes de fazer os elétrons ou a corrente fluírem.

 

 

 

NANOPARTÍCULAS: As nanopartículas podem ser consideradas uma ponte entre materiais a granel e estruturas atômicas ou moleculares. Um material a granel geralmente tem propriedades físicas constantes, independentemente de seu tamanho, mas em nanoescala isso geralmente não é o caso. Propriedades dependentes de tamanho são observadas, como confinamento quântico em partículas semicondutoras, ressonância plasmônica de superfície em algumas partículas metálicas e superparamagnetismo em materiais magnéticos. As propriedades dos materiais mudam à medida que seu tamanho é reduzido à nanoescala e à medida que a porcentagem de átomos na superfície se torna significativa. Para materiais a granel maiores que um micrômetro, a porcentagem de átomos na superfície é muito pequena em comparação com o número total de átomos no material. As propriedades diferentes e notáveis das nanopartículas são parcialmente devidas aos aspectos da superfície do material que dominam as propriedades em vez das propriedades de massa. Por exemplo, a flexão do cobre em massa ocorre com o movimento de átomos/aglomerados de cobre na escala de 50 nm. As nanopartículas de cobre menores que 50 nm são consideradas materiais superduros que não apresentam a mesma maleabilidade e ductilidade que o cobre a granel. A mudança nas propriedades nem sempre é desejável. Materiais ferroelétricos menores que 10 nm podem mudar sua direção de magnetização usando energia térmica à temperatura ambiente, tornando-os inúteis para armazenamento de memória. Suspensões de nanopartículas são possíveis porque a interação da superfície da partícula com o solvente é forte o suficiente para superar as diferenças de densidade, o que para partículas maiores geralmente resulta em um material afundando ou flutuando em um líquido. As nanopartículas têm propriedades visíveis inesperadas porque são pequenas o suficiente para confinar seus elétrons e produzir efeitos quânticos. Por exemplo, nanopartículas de ouro aparecem de vermelho escuro a preto em solução. A grande área de superfície em relação ao volume reduz as temperaturas de fusão das nanopartículas. A área de superfície muito alta em relação ao volume das nanopartículas é uma força motriz para a difusão. A sinterização pode ocorrer em temperaturas mais baixas, em menos tempo do que para partículas maiores. Isso não deve afetar a densidade do produto final, no entanto, as dificuldades de fluxo e a tendência das nanopartículas de aglomerar podem causar problemas. A presença de nanopartículas de Dióxido de Titânio confere um efeito de autolimpeza e, sendo o tamanho nanorange, as partículas não podem ser vistas. As nanopartículas de óxido de zinco têm propriedades bloqueadoras de UV e são adicionadas a loções de proteção solar. Nanopartículas de argila ou negro de fumo quando incorporadas em matrizes poliméricas aumentam o reforço, oferecendo plásticos mais fortes, com temperaturas de transição vítrea mais altas. Essas nanopartículas são duras e conferem suas propriedades ao polímero. As nanopartículas ligadas às fibras têxteis podem criar roupas inteligentes e funcionais.

 

 

 

CERÂMICA NANOFÁSICA: Utilizando partículas em nanoescala na produção de materiais cerâmicos podemos ter um aumento simultâneo e importante tanto na resistência quanto na ductilidade. Cerâmicas nanofásicas também são utilizadas para catálise por causa de suas altas proporções de superfície para área. Partículas cerâmicas nanofásicas como SiC também são usadas como reforço em metais como matriz de alumínio.

 

 

 

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