Нанопроизводство / Нанопроизводство

Наши детали и изделия в нанометровом масштабе производятся с использованием НАНОМАСШТАБНОЕ ПРОИЗВОДСТВО / НАНОПРОИЗВОДСТВО. Эта область все еще находится в зачаточном состоянии, но имеет большие перспективы на будущее. Молекулярно-инженерные устройства, лекарства, пигменты и т. д. разрабатываются, и мы работаем с нашими партнерами, чтобы оставаться впереди конкурентов. Ниже приведены некоторые коммерчески доступные продукты, которые мы предлагаем в настоящее время:

 

 

 

УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ

 

НАНОЧАСТИЦЫ

 

НАНОФАЗНАЯ КЕРАМИКА

 

УСИЛЕНИЕ САЖЕЙ для каучука и полимеров

 

НАНОКОМПОЗИТЫ в теннисные мячи, бейсбольные биты, мотоциклы и велосипеды

 

МАГНИТНЫЕ НАНОЧАСТИЦЫ для хранения данных

 

НАНОЧАСТИЦЫ катализаторы

 

 

 

Наноматериалы могут быть любого из четырех типов, а именно металлов, керамики, полимеров или композитов. Как правило,  НАНОСТРУКТУРЫ менее 100 нанометров.

 

 

 

В нанопроизводстве мы используем один из двух подходов. В качестве примера, в нашем нисходящем подходе мы берем кремниевую пластину, используем литографию, методы влажного и сухого травления для создания крошечных микропроцессоров, датчиков, зондов. С другой стороны, в нашем восходящем подходе к нанопроизводству мы используем атомы и молекулы для создания крошечных устройств. Некоторые физические и химические характеристики вещества могут претерпевать резкие изменения по мере того, как размер частиц приближается к атомным размерам. Непрозрачные материалы в своем макроскопическом состоянии могут стать прозрачными в своем наномасштабе. Материалы, химически стабильные в макросостоянии, могут стать горючими в своем наномасштабе, а электроизоляционные материалы могут стать проводниками. В настоящее время мы можем предложить следующие коммерческие продукты:

 

 

 

УСТРОЙСТВА НА УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБКАХ (УНТ) / НАНОТРУБКИ: Мы можем представить себе углеродные нанотрубки в виде трубчатых форм графита, из которых можно создавать наноразмерные устройства. CVD, лазерная абляция графита, угольно-дуговой разряд могут быть использованы для изготовления устройств из углеродных нанотрубок. Нанотрубки подразделяются на одностенные нанотрубки (ОСНТ) и многостенные нанотрубки (МУНТ) и могут быть легированы другими элементами. Углеродные нанотрубки (УНТ) представляют собой аллотропы углерода с наноструктурой, которая может иметь отношение длины к диаметру от 10 000 000 до 40 000 000 и даже выше. Эти цилиндрические молекулы углерода обладают свойствами, которые делают их потенциально полезными в приложениях в нанотехнологиях, электронике, оптике, архитектуре и других областях материаловедения. Они обладают необычайной прочностью и уникальными электрическими свойствами, а также являются эффективными проводниками тепла. Нанотрубки и сферические фуллерены являются членами структурного семейства фуллеренов. Цилиндрическая нанотрубка обычно имеет по крайней мере один конец, закрытый полусферой структуры бакибола. Название «нанотрубка» происходит от ее размера, поскольку диаметр нанотрубки составляет порядка нескольких нанометров, а длина — не менее нескольких миллиметров. Природа связывания нанотрубки описывается орбитальной гибридизацией. Химическая связь нанотрубок полностью состоит из sp2-связей, подобных связям графита. Эта связующая структура прочнее, чем sp3-связи в алмазах, и придает молекулам их уникальную прочность. Нанотрубки естественным образом выстраиваются в веревки, удерживаемые силами Ван-дер-Ваальса. Под высоким давлением нанотрубки могут сливаться вместе, обменивая некоторые связи sp2 на связи sp3, что дает возможность производить прочные провода неограниченной длины посредством соединения нанотрубок под высоким давлением. Прочность и гибкость углеродных нанотрубок делают их потенциально пригодными для управления другими наноразмерными структурами. Были получены одностенные нанотрубки с пределом прочности при растяжении от 50 до 200 ГПа, что примерно на порядок выше, чем у углеродных волокон. Значения модуля упругости составляют порядка 1 тетрапаскаля (1000 ГПа) при деформации разрушения примерно от 5% до 20%. Выдающиеся механические свойства углеродных нанотрубок позволяют использовать их в жесткой одежде и спортивном снаряжении, боевых куртках. Углеродные нанотрубки обладают прочностью, сравнимой с алмазом, и их вплетают в одежду, чтобы создать пуленепробиваемую одежду. Сшивая молекулы УНТ перед включением в полимерную матрицу, мы можем сформировать композиционный материал сверхвысокой прочности. Этот композит CNT может иметь предел прочности на разрыв порядка 20 миллионов фунтов на квадратный дюйм (138 ГПа), что революционизирует инженерный дизайн, где требуется малый вес и высокая прочность. Углеродные нанотрубки обнаруживают также необычные механизмы проводимости тока. В зависимости от ориентации гексагональных единиц в плоскости графена (т.е. стенок трубки) относительно оси трубки углеродные нанотрубки могут вести себя либо как металлы, либо как полупроводники. Как проводники углеродные нанотрубки обладают очень высокой способностью проводить электрический ток. Некоторые нанотрубки могут нести плотность тока, в 1000 раз превышающую плотность серебра или меди. Углеродные нанотрубки, включенные в полимеры, улучшают их способность к разряду статического электричества. Это находит применение в топливопроводах автомобилей и самолетов, а также в производстве резервуаров для хранения водорода для транспортных средств, работающих на водороде. Было показано, что углеродные нанотрубки демонстрируют сильные электронно-фононные резонансы, которые указывают на то, что при определенных условиях смещения и легирования постоянным током (DC) их ток и средняя скорость электронов, а также концентрация электронов на трубке колеблются на терагерцовых частотах. Эти резонансы можно использовать для создания терагерцовых источников или датчиков. Были продемонстрированы транзисторы и интегральные схемы памяти из нанотрубок. Углеродные нанотрубки используются в качестве сосуда для доставки лекарств в организм. Нанотрубка позволяет снизить дозу лекарства за счет локализации его распределения. Это также экономически выгодно из-за меньшего количества используемых лекарств. Лекарство может быть либо прикреплено к боковой части нанотрубки, либо тянуться сзади, либо лекарство может быть фактически помещено внутрь нанотрубки. Объемные нанотрубки представляют собой массу довольно неорганизованных фрагментов нанотрубок. Объемные материалы из нанотрубок могут не достигать прочности на растяжение, аналогичной прочности отдельных трубок, но такие композиты, тем не менее, могут обеспечивать прочность, достаточную для многих применений. Объемные углеродные нанотрубки используются в качестве композитных волокон в полимерах для улучшения механических, тепловых и электрических свойств объемного продукта. Предполагается, что прозрачные проводящие пленки из углеродных нанотрубок заменят оксид индия-олова (ITO). Пленки из углеродных нанотрубок механически более прочны, чем пленки ITO, что делает их идеальными для высоконадежных сенсорных экранов и гибких дисплеев. Печатные чернила на водной основе из пленок углеродных нанотрубок желательны для замены ITO. Пленки нанотрубок перспективны для использования в дисплеях для компьютеров, сотовых телефонов, банкоматов и т. д. Нанотрубки использовались для улучшения ультраконденсаторов. Активированный уголь, используемый в обычных ультраконденсаторах, имеет множество небольших полых пространств разного размера, которые вместе создают большую поверхность для накопления электрических зарядов. Однако, поскольку заряд квантуется на элементарные заряды, т.е. электроны, и каждому из них требуется минимальное пространство, большая часть поверхности электрода недоступна для хранения, поскольку полые пространства слишком малы. Планируется, что с электродами из нанотрубок размеры пространств будут адаптированы к размеру, причем лишь некоторые из них будут слишком большими или слишком маленькими, и, следовательно, емкость будет увеличена. Разработанный солнечный элемент использует комплекс углеродных нанотрубок, состоящий из углеродных нанотрубок в сочетании с крошечными углеродными фуллеренами (также называемыми фуллеренами) для формирования змееподобных структур. Бакиболлы захватывают электроны, но они не могут заставить электроны течь. Когда солнечный свет возбуждает полимеры, бакиболы захватывают электроны. Нанотрубки, ведущие себя как медные провода, смогут заставить электроны или ток течь.

 

 

 

НАНОЧАСТИЦЫ: Наночастицы можно рассматривать как мост между объемными материалами и атомарными или молекулярными структурами. Объемный материал обычно имеет постоянные физические свойства независимо от его размера, но в наномасштабе это часто не так. Наблюдаются свойства, зависящие от размера, такие как квантовое ограничение в частицах полупроводников, поверхностный плазмонный резонанс в некоторых металлических частицах и суперпарамагнетизм в магнитных материалах. Свойства материалов изменяются по мере того, как их размер уменьшается до наноразмера и когда процент атомов на поверхности становится значительным. Для сыпучих материалов размером более микрометра процент атомов на поверхности очень мал по сравнению с общим числом атомов в материале. Различные и выдающиеся свойства наночастиц частично обусловлены аспектами поверхности материала, которые преобладают над свойствами, а не объемными свойствами. Например, изгиб объемной меди происходит при движении атомов/кластеров меди в масштабе примерно 50 нм. Наночастицы меди размером менее 50 нм считаются сверхтвердыми материалами, которые не обладают такой пластичностью и пластичностью, как объемная медь. Изменение свойств не всегда желательно. Сегнетоэлектрические материалы размером менее 10 нм могут менять направление намагниченности, используя тепловую энергию комнатной температуры, что делает их бесполезными для хранения в памяти. Суспензии наночастиц возможны потому, что взаимодействие поверхности частиц с растворителем достаточно сильное, чтобы преодолеть разницу в плотности, которая для более крупных частиц обычно приводит к тому, что материал либо тонет, либо плавает в жидкости. Наночастицы обладают неожиданными видимыми свойствами, потому что они достаточно малы, чтобы удерживать свои электроны и производить квантовые эффекты. Например, наночастицы золота в растворе имеют цвет от темно-красного до черного. Большое отношение площади поверхности к объему снижает температуру плавления наночастиц. Очень высокое отношение площади поверхности к объему наночастиц является движущей силой диффузии. Спекание может происходить при более низких температурах и за меньшее время, чем для более крупных частиц. Это не должно влиять на плотность конечного продукта, однако проблемы с текучестью и склонность наночастиц к агломерации могут вызвать проблемы. Присутствие наночастиц диоксида титана придает эффект самоочищения, а размер наноразмерных частиц не виден. Наночастицы оксида цинка обладают свойствами блокировки ультрафиолетового излучения и добавляются в солнцезащитные лосьоны. Наночастицы глины или технический углерод при включении в полимерные матрицы увеличивают армирование, предлагая нам более прочные пластмассы с более высокими температурами стеклования. Эти наночастицы твердые и придают свои свойства полимеру. Наночастицы, прикрепленные к текстильным волокнам, могут создавать умную и функциональную одежду.

 

 

 

НАНОФАЗНАЯ КЕРАМИКА: Используя наноразмерные частицы в производстве керамических материалов, мы можем одновременно и значительно увеличить как прочность, так и пластичность. Нанофазная керамика также используется для катализа из-за высокого отношения поверхности к площади. Нанофазные керамические частицы, такие как SiC, также используются в качестве армирующих материалов, таких как алюминиевая матрица.

 

 

 

Если вы можете придумать приложение для нанопроизводства, полезное для вашего бизнеса, сообщите нам об этом и получите наш вклад. Мы можем спроектировать, прототипировать, изготовить, протестировать и доставить их вам. Мы придаем большое значение защите интеллектуальной собственности и можем принять специальные меры для предотвращения копирования ваших проектов и продуктов. Наши разработчики нанотехнологий и инженеры-нанопроизводители одни из лучших в мире, и это те же самые люди, которые разработали некоторые из самых передовых и самых маленьких устройств в мире.