Fabricare la scară nanometrică / Nanomanufacturing

Piesele și produsele noastre la scară de lungime nanometrică sunt produse folosind NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Această zonă este încă la început, dar are mari promisiuni pentru viitor. Dispozitive de inginerie moleculară, medicamente, pigmenți... etc. sunt în curs de dezvoltare și lucrăm cu partenerii noștri pentru a rămâne în fruntea concurenței. Următoarele sunt câteva dintre produsele disponibile comercial pe care le oferim în prezent:

 

 

 

NANOTUBURI DE CARBON

 

NANOPARTICULE

 

CERAMICA NANOFAZĂ

 

ARMATURA NEGRU DE CARBON pentru cauciuc si polimeri

 

NANOCOMPOZITE in mingi de tenis, bâte de baseball, motociclete și biciclete

 

NANOPARTICLE MAGNETICE pentru stocarea datelor

 

NANOPARTICLE convertoare catalitice

 

 

 

Nanomaterialele pot fi oricare dintre cele patru tipuri, și anume metale, ceramică, polimeri sau compozite. În general,  NANOSTRUCTURES au mai puțin de 100 de nanometri.

 

 

 

În nanoproducție, luăm una dintre cele două abordări. De exemplu, în abordarea noastră de sus în jos luăm o placă de siliciu, folosim litografie, metode de gravare umedă și uscată pentru a construi microprocesoare, senzori, sonde minuscule. Pe de altă parte, în abordarea noastră de jos în sus de nanofabricare, folosim atomi și molecule pentru a construi dispozitive minuscule. Unele dintre caracteristicile fizice și chimice prezentate de materie pot suferi modificări extreme pe măsură ce dimensiunea particulelor se apropie de dimensiunile atomice. Materialele opace în starea lor macroscopică pot deveni transparente la scara nanometrică. Materialele care sunt stabile chimic în macrostare pot deveni combustibile la scara nanometrică, iar materialele electroizolante pot deveni conductori. În prezent, următoarele se numără printre produsele comerciale pe care le putem oferi:

 

 

 

DISPOZITIVE / NANOTUBURI DE CARBON (CNT): Putem vizualiza nanotuburi de carbon ca forme tubulare de grafit din care pot fi construite dispozitive la scară nanometrică. CVD, ablația cu laser a grafitului, descărcarea cu arc de carbon pot fi utilizate pentru a produce dispozitive cu nanotuburi de carbon. Nanotuburile sunt clasificate ca nanotuburi cu pereți unici (SWNT) și nanotuburi cu pereți multipli (MWNT) și pot fi dopate cu alte elemente. Nanotuburile de carbon (CNT) sunt alotropi de carbon cu o nanostructură care poate avea un raport lungime-diametru mai mare de 10.000.000 și chiar mai mare de 40.000.000 și chiar mai mare. Aceste molecule de carbon cilindrice au proprietăți care le fac potențial utile în aplicații în nanotehnologie, electronică, optică, arhitectură și alte domenii ale științei materialelor. Ele prezintă o rezistență extraordinară și proprietăți electrice unice și sunt conductori eficienți de căldură. Nanotuburi și buckyballs sferice sunt membri ai familiei structurale fullerene. Nanotubul cilindric are de obicei cel puțin un capăt acoperit cu o emisferă a structurii buckyball. Denumirea nanotub derivă din dimensiunea sa, deoarece diametrul unui nanotub este de ordinul câțiva nanometri, cu lungimi de cel puțin câțiva milimetri. Natura legăturii unui nanotub este descrisă prin hibridizare orbitală. Legătura chimică a nanotuburilor este compusă în întregime din legături sp2, similare cu cele ale grafitului. Această structură de legătură este mai puternică decât legăturile sp3 găsite în diamante și oferă moleculelor puterea lor unică. Nanotuburile se aliniază în mod natural în frânghii ținute împreună de forțele Van der Waals. Sub presiune ridicată, nanotuburile se pot îmbina, schimbând unele legături sp2 cu legături sp3, dând posibilitatea de a produce fire puternice, de lungime nelimitată, prin legarea nanotuburilor de înaltă presiune. Rezistența și flexibilitatea nanotuburilor de carbon le face de utilizare potențială în controlul altor structuri la scară nanometrică. Au fost produse nanotuburi cu un singur perete cu rezistențe la tracțiune între 50 și 200 GPa, iar aceste valori sunt cu aproximativ un ordin de mărime mai mari decât pentru fibrele de carbon. Valorile modulului de elasticitate sunt de ordinul 1 Tetrapascal (1000 GPa) cu deformari de fractură între aproximativ 5% până la 20%. Proprietățile mecanice remarcabile ale nanotuburilor de carbon ne fac să le folosim în haine dure și echipamente de sport, jachete de luptă. Nanotuburile de carbon au o rezistență comparabilă cu diamantul și sunt țesute în haine pentru a crea haine rezistente la înjunghiere și la glonț. Prin reticularea moleculelor de CNT înainte de încorporarea într-o matrice polimerică, putem forma un material compozit de foarte mare rezistență. Acest compozit CNT ar putea avea o rezistență la tracțiune de ordinul a 20 milioane psi (138 GPa), revoluționând proiectarea inginerească în cazul în care este necesară greutate redusă și rezistență ridicată. Nanotuburile de carbon dezvăluie și mecanisme neobișnuite de conducere a curentului. În funcție de orientarea unităților hexagonale în planul grafenului (adică pereții tubului) cu axa tubului, nanotuburile de carbon se pot comporta fie ca metale, fie ca semiconductori. Ca conductori, nanotuburile de carbon au o capacitate foarte mare de a transporta curent electric. Unele nanotuburi pot fi capabile să transporte densități de curent de peste 1000 de ori mai mari decât argintul sau cuprul. Nanotuburile de carbon încorporate în polimeri își îmbunătățesc capacitatea de descărcare a electricității statice. Aceasta are aplicații în liniile de combustibil pentru automobile și avioane și producția de rezervoare de stocare a hidrogenului pentru vehicule alimentate cu hidrogen. Nanotuburile de carbon s-au dovedit a prezenta rezonanțe electron-fononi puternice, ceea ce indică faptul că în anumite condiții de polarizare și dopaj de curent continuu (DC) curentul lor și viteza medie a electronilor, precum și concentrația de electroni pe tub oscilează la frecvențe terahertzi. Aceste rezonanțe pot fi folosite pentru a face surse sau senzori în teraherți. Tranzistoarele și circuitele de memorie integrate cu nanotuburi au fost demonstrate. Nanotuburile de carbon sunt folosite ca un vas pentru transportul medicamentelor în organism. Nanotubul permite scăderea dozei de medicament prin localizarea distribuției sale. Acest lucru este, de asemenea, viabil din punct de vedere economic, datorită cantităților mai mici de medicamente utilizate. Medicamentul poate fi fie atașat pe partea laterală a nanotubului, fie tras în spate, fie medicamentul poate fi de fapt plasat în interiorul nanotubului. Nanotuburile în vrac sunt o masă de fragmente destul de neorganizate de nanotuburi. Materialele din nanotuburi vrac pot să nu atingă rezistențe la tracțiune similare cu cea a tuburilor individuale, dar astfel de compozite pot, totuși, să ofere rezistențe suficiente pentru multe aplicații. Nanotuburile de carbon în vrac sunt folosite ca fibre compozite în polimeri pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice, termice și electrice ale produsului în vrac. Filmele transparente, conductoare ale nanotuburilor de carbon sunt luate în considerare pentru a înlocui oxidul de indiu staniu (ITO). Filmele cu nanotuburi de carbon sunt mecanic mai robuste decât filmele ITO, ceea ce le face ideale pentru ecrane tactile de înaltă fiabilitate și afișaje flexibile. Cernelurile imprimabile pe bază de apă din filme cu nanotuburi de carbon sunt dorite pentru a înlocui ITO. Filmele cu nanotuburi sunt promițătoare pentru a fi utilizate în afișaje pentru computere, telefoane mobile, bancomate... etc. Nanotuburile au fost folosite pentru a îmbunătăți ultracondensatorii. Cărbunele activat folosit în ultracondensatoarele convenționale are multe spații goale mici, cu o distribuție a dimensiunilor, care creează împreună o suprafață mare pentru stocarea sarcinilor electrice. Cu toate acestea, deoarece sarcina este cuantificată în sarcini elementare, adică electroni, și fiecare dintre acestea necesită un spațiu minim, o mare parte din suprafața electrodului nu este disponibilă pentru stocare, deoarece spațiile goale sunt prea mici. Cu electrozi din nanotuburi, spațiile sunt planificate pentru a fi adaptate dimensiunilor, doar câțiva fiind prea mari sau prea mici și, în consecință, capacitatea de a fi mărită. O celulă solară dezvoltată folosește un complex de nanotuburi de carbon, format din nanotuburi de carbon combinate cu minuscule bile de carbon (numite și Fullerenes) pentru a forma structuri asemănătoare șarpelor. Buckyballs captează electronii, dar nu pot face electronii să curgă. Când lumina soarelui excită polimerii, buckyballs prind electronii. Nanotuburile, comportându-se ca fire de cupru, vor putea apoi să facă curentul sau electronii să circule.

 

 

 

NANOPARTICULE: Nanoparticulele pot fi considerate o punte între materialele în vrac și structurile atomice sau moleculare. Un material în vrac are, în general, proprietăți fizice constante, indiferent de dimensiunea sa, dar la scară nanometrică acest lucru nu este adesea cazul. Sunt observate proprietăți dependente de mărime, cum ar fi confinarea cuantică în particulele semiconductoare, rezonanța plasmonilor de suprafață în unele particule de metal și superparamagnetismul în materialele magnetice. Proprietățile materialelor se modifică pe măsură ce dimensiunea lor este redusă la scară nanometrică și pe măsură ce procentul de atomi de la suprafață devine semnificativ. Pentru materialele în vrac mai mari de un micrometru, procentul de atomi de la suprafață este foarte mic în comparație cu numărul total de atomi din material. Proprietățile diferite și remarcabile ale nanoparticulelor se datorează parțial aspectelor suprafeței materialului care domină proprietățile în locul proprietăților în vrac. De exemplu, îndoirea cuprului în vrac are loc cu mișcarea atomilor/clusterelor de cupru la aproximativ scara de 50 nm. Nanoparticulele de cupru mai mici de 50 nm sunt considerate materiale super dure care nu prezintă aceeași maleabilitate și ductilitate ca cuprul în vrac. Schimbarea proprietăților nu este întotdeauna de dorit. Materialele feroelectrice mai mici de 10 nm își pot schimba direcția de magnetizare folosind energia termică la temperatura camerei, făcându-le inutile pentru stocarea în memorie. Suspensiile de nanoparticule sunt posibile deoarece interacțiunea suprafeței particulelor cu solventul este suficient de puternică pentru a depăși diferențele de densitate, care, pentru particulele mai mari, are ca rezultat de obicei un material care se scufundă sau plutește într-un lichid. Nanoparticulele au proprietăți vizibile neașteptate, deoarece sunt suficient de mici pentru a-și limita electronii și pentru a produce efecte cuantice. De exemplu, nanoparticulele de aur apar în soluție de la roșu intens până la negru. Raportul mare suprafață la volum reduce temperaturile de topire ale nanoparticulelor. Raportul foarte mare dintre suprafața și volumul nanoparticulelor este o forță motrice pentru difuzie. Sinterizarea poate avea loc la temperaturi mai scăzute, în mai puțin timp decât pentru particulele mai mari. Acest lucru nu ar trebui să afecteze densitatea produsului final, totuși dificultățile de curgere și tendința de aglomerare a nanoparticulelor pot cauza probleme. Prezența nanoparticulelor de dioxid de titan oferă un efect de auto-curățare, iar dimensiunea fiind nano-portocalie, particulele nu pot fi văzute. Nanoparticulele de oxid de zinc au proprietăți de blocare a UV și sunt adăugate loțiunilor de protecție solară. Nanoparticulele de argilă sau negrul de fum atunci când sunt încorporate în matricele polimerice măresc armarea, oferindu-ne materiale plastice mai rezistente, cu temperaturi de tranziție sticloasă mai ridicate. Aceste nanoparticule sunt dure și conferă proprietățile lor polimerului. Nanoparticulele atașate fibrelor textile pot crea îmbrăcăminte inteligentă și funcțională.

 

 

 

CERAMICA NANOFAZĂ: Folosind particule la scară nanometrică în producția de materiale ceramice putem avea o creștere simultană și majoră atât a rezistenței, cât și a ductilității. Ceramica nanofazică este, de asemenea, utilizată pentru cataliză datorită raporturilor lor mari suprafață/zonă. Particulele ceramice nanofază, cum ar fi SiC, sunt, de asemenea, folosite ca armare în metale, cum ar fi matricea de aluminiu.

 

 

 

Dacă vă puteți gândi la o aplicație de nanofabricare utilă pentru afacerea dvs., anunțați-ne și primiți contribuția noastră. Putem proiecta, prototip, produce, testa și livră acestea. Punem mare preț în protecția proprietății intelectuale și putem face aranjamente speciale pentru a vă asigura că modelele și produsele dumneavoastră nu sunt copiate. Designerii noștri de nanotehnologie și inginerii de nanoproducție sunt unii dintre cei mai buni din lume și sunt aceiași oameni care au dezvoltat unele dintre cele mai avansate și mai mici dispozitive din lume.