Utengenezaji wa Nanoscale / Nanomanufacturing

Sehemu na bidhaa zetu za kipimo cha urefu wa nanometa zinazalishwa kwa kutumia NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Eneo hili bado ni changa, lakini lina ahadi kubwa kwa siku zijazo. Vifaa vilivyoundwa kwa molekuli, dawa, rangi...n.k. inatengenezwa na tunafanya kazi na washirika wetu ili kukaa mbele ya shindano. Zifuatazo ni baadhi ya bidhaa zinazopatikana kibiashara tunazotoa kwa sasa:

 

 

 

NANOTUBE ZA KABONI

 

NANOPARTICLES

 

KEramik za NANOPHASE

 

CARBON BLACK REINFORCEMENT kwa mpira na polima

 

NANOCOMPOSITES katika mipira ya tenisi, popo za besiboli, pikipiki na baiskeli

 

MAGNETIC NANOPARTICLES kwa hifadhi ya data

 

NANOPARTICLE catalytic converters

 

 

 

Nanomaterials inaweza kuwa yoyote ya aina nne, yaani metali, keramik, polima au composites. Kwa ujumla, NANOSTRUCTURES ni chini ya nanomita 100.

 

 

 

Katika nanomanufacturing sisi kuchukua moja ya mbinu mbili. Kama mfano, katika mbinu yetu ya kutoka juu-chini, tunachukua kaki ya silicon, tumia njia za lithography, mvua na kavu ili kuunda vichakataji vidogo, vitambuzi, na uchunguzi. Kwa upande mwingine, katika mbinu yetu ya kutengeneza nanomanufacturing ya chini-juu tunatumia atomi na molekuli kuunda vifaa vidogo. Baadhi ya sifa za kimaumbile na kemikali zinazoonyeshwa na maada zinaweza kupata mabadiliko makubwa kadri saizi ya chembe inavyokaribia vipimo vya atomiki. Nyenzo zisizo wazi katika hali yao ya jumla zinaweza kuwa wazi katika nanoscale yao. Nyenzo ambazo ni za kemikali katika macrostate zinaweza kuwaka katika nanoscale zao na vifaa vya kuhami umeme vinaweza kuwa kondakta. Kwa sasa zifuatazo ni kati ya bidhaa za kibiashara tunazoweza kutoa:

 

 

 

VIFAA VYA CARBON NANOTUBE (CNT) / NANOTUBES: Tunaweza kuibua nanotubes za kaboni kama aina za neli za grafiti ambapo vifaa vya nanoscale vinaweza kutengenezwa. CVD, uondoaji wa laser wa grafiti, kutokwa kwa kaboni-arc inaweza kutumika kutengeneza vifaa vya nanotube kaboni. Nanotubes zimeainishwa kama nanotubes zenye ukuta mmoja (SWNTs) na nanotubes zenye kuta nyingi (MWNTs) na zinaweza kuunganishwa kwa vipengele vingine. Nanotube za kaboni (CNTs) ni alotropu za kaboni zilizo na muundo wa nano ambao unaweza kuwa na uwiano wa urefu hadi kipenyo zaidi ya 10,000,000 na juu kama 40,000,000 na hata zaidi. Molekuli hizi za kaboni silinda zina sifa zinazozifanya ziwe muhimu katika matumizi katika nanoteknolojia, vifaa vya elektroniki, macho, usanifu na nyanja zingine za sayansi ya nyenzo. Wanaonyesha nguvu za ajabu na mali ya kipekee ya umeme, na ni waendeshaji bora wa joto. Nanotubes na buckyballs spherical ni wanachama wa familia fullerene miundo. Nanotube ya silinda kawaida huwa na angalau ncha moja iliyofunikwa na hemisphere ya muundo wa mpira wa miguu. Jina la nanotube linatokana na saizi yake, kwani kipenyo cha nanotube kiko katika mpangilio wa nanomita chache, na urefu wa angalau milimita kadhaa. Asili ya kuunganishwa kwa nanotube inaelezewa na mseto wa obiti. Uunganishaji wa kemikali wa nanotubes unajumuisha vifungo vya sp2, sawa na vile vya grafiti. Muundo huu wa kuunganisha, una nguvu zaidi kuliko vifungo vya sp3 vinavyopatikana katika almasi, na hutoa molekuli kwa nguvu zao za kipekee. Nanotubes kawaida hujipanga kwenye kamba zilizoshikiliwa pamoja na vikosi vya Van der Waals. Chini ya shinikizo la juu, nanotubes zinaweza kuunganishwa pamoja, kufanya biashara ya baadhi ya bondi za sp2 kwa bondi za sp3, na kutoa uwezekano wa kuzalisha nyaya zenye urefu usio na kikomo kupitia kuunganisha nanotube yenye shinikizo la juu. Nguvu na unyumbufu wa nanotubes za kaboni huzifanya ziweze kutumika katika kudhibiti miundo mingine ya nanoscale. Nanotubes zenye ukuta mmoja na nguvu za mkazo kati ya 50 na 200 GPa zimetolewa, na maadili haya ni takriban mpangilio wa ukubwa zaidi kuliko nyuzi za kaboni. Thamani za moduli za elastiki ziko kwenye mpangilio wa 1 Tetrapascal (1000 GPa) na matatizo ya kuvunjika kati ya takriban 5% hadi 20%. Sifa bora za mitambo za nanotubes za kaboni hutufanya tuzitumie katika nguo ngumu na gia za michezo, jaketi za kupigana. Nanotube za kaboni zina nguvu kulinganishwa na almasi, na hufumwa kuwa nguo ili kutengeneza nguo zisizoweza kuchomwa na risasi na risasi. Kwa kuunganisha molekuli za CNT kabla ya kuingizwa kwenye matrix ya polima tunaweza kuunda nyenzo yenye nguvu ya juu sana yenye mchanganyiko. Mchanganyiko huu wa CNT unaweza kuwa na nguvu ya mkazo kwa mpangilio wa psi milioni 20 (138 GPa), ikibadilisha muundo wa uhandisi ambapo uzito wa chini na nguvu ya juu inahitajika. Nanotube za kaboni pia zinaonyesha mifumo isiyo ya kawaida ya upitishaji wa sasa. Kulingana na uelekeo wa vitengo vya hexagonal katika ndege ya graphene (yaani kuta za mirija) yenye mhimili wa mirija, nanotube za kaboni zinaweza kufanya kazi kama metali au halvledare. Kama kondakta, nanotubes za kaboni zina uwezo wa juu sana wa kubeba mkondo wa umeme. Baadhi ya nanotubes zinaweza kubeba msongamano wa sasa zaidi ya mara 1000 ya fedha au shaba. Nanotube za kaboni zilizojumuishwa kwenye polima huboresha uwezo wao wa kutokwa na umeme tuli. Hii ina matumizi katika njia za mafuta za gari na ndege na utengenezaji wa matangi ya kuhifadhi hidrojeni kwa magari yanayotumia hidrojeni. Nanotube za kaboni zimeonyesha kuonyesha miale yenye nguvu ya elektroni-fonini, ambayo inaonyesha kuwa chini ya upendeleo fulani wa mkondo wa moja kwa moja (DC) na hali ya doping kasi yao ya sasa na ya wastani ya elektroni, pamoja na ukolezi wa elektroni kwenye mirija ya oscillati katika masafa ya terahertz. Milio hii inaweza kutumika kutengeneza vyanzo au vitambuzi vya terahertz. Transistors na nyaya za kumbukumbu zilizounganishwa za nanotube zimeonyeshwa. Nanotubes za kaboni hutumiwa kama chombo cha kusafirisha dawa ndani ya mwili. Nanotube huruhusu kipimo cha dawa kupunguzwa kwa kubinafsisha usambazaji wake. Hii pia inaweza kutumika kiuchumi kutokana na kiasi kidogo cha dawa zinazotumiwa. Dawa inaweza ama kuunganishwa kando ya nanotube au kufuatwa nyuma, au dawa inaweza kuwekwa ndani ya nanotube. Nanotubes nyingi ni wingi wa vipande visivyopangwa vya nanotubes. Nyenzo za wingi za nanotube zinaweza zisifikie nguvu za mkazo kama zile za mirija mahususi, lakini viunzi kama hivyo vinaweza kutoa nguvu za kutosha kwa matumizi mengi. Nanotubes nyingi za kaboni zinatumiwa kama nyuzi za mchanganyiko katika polima ili kuboresha sifa za mitambo, mafuta na umeme za bidhaa nyingi. Filamu za uwazi na zinazoendesha za nanotubes za kaboni zinazingatiwa kuchukua nafasi ya oksidi ya bati ya indium (ITO). Filamu za nanotube za kaboni zina nguvu zaidi kimitambo kuliko filamu za ITO, na kuzifanya ziwe bora kwa skrini za kugusa zinazotegemewa sana na maonyesho yanayonyumbulika. Wino zinazoweza kuchapishwa za filamu za nanotube za kaboni zinatarajiwa kuchukua nafasi ya ITO. Filamu za Nanotube zinaonyesha ahadi ya matumizi katika maonyesho ya kompyuta, simu za mkononi, ATM….nk. Nanotubes zimetumika kuboresha ultracapacitors. Mkaa ulioamilishwa unaotumiwa katika ultracapacitors ya kawaida ina nafasi nyingi ndogo za mashimo na usambazaji wa ukubwa, ambao huunda pamoja uso mkubwa wa kuhifadhi chaji za umeme. Hata hivyo kwa vile chaji inakadiriwa kuwa chaji za kimsingi, yaani elektroni, na kila moja ya hizi inahitaji nafasi ya chini, sehemu kubwa ya uso wa elektrodi haipatikani kwa kuhifadhi kwa sababu nafasi zilizo na mashimo ni ndogo sana. Na elektroni zilizotengenezwa na nanotubes, nafasi zimepangwa kupangwa kwa ukubwa, na chache tu zikiwa kubwa sana au ndogo sana na kwa hivyo uwezo wa kuongezeka. Seli ya jua iliyotengenezwa hutumia mchanganyiko wa nanotube ya kaboni, iliyotengenezwa kwa nanotubes za kaboni pamoja na mipira midogo ya kaboni (pia huitwa Fullerenes) kuunda miundo inayofanana na nyoka. Buckyballs hunasa elektroni, lakini haziwezi kufanya elektroni kutiririka. Wakati mwanga wa jua unasisimua polima, mipira ya bucky hunyakua elektroni. Nanotubes, zinazofanya kazi kama nyaya za shaba, basi zitaweza kutengeneza elektroni au mtiririko wa sasa.

 

 

 

NANOPARTICLES: Nanoparticles zinaweza kuchukuliwa kuwa daraja kati ya nyenzo nyingi na miundo ya atomiki au molekuli. Nyenzo nyingi kwa ujumla huwa na sifa za kawaida za kimwili kote bila kujali ukubwa wake, lakini kwa ukubwa wa nano hii mara nyingi sivyo. Sifa zinazotegemea saizi huzingatiwa kama vile kufungiwa kwa quantum katika chembe za semicondukta, miale ya plasmoni ya uso katika baadhi ya chembe za chuma na superparamagnetism katika nyenzo za sumaku. Sifa za nyenzo hubadilika kadiri saizi yake inavyopunguzwa hadi nanoscale na asilimia ya atomi kwenye uso inakuwa kubwa. Kwa nyenzo nyingi zaidi ya mikromita asilimia ya atomi kwenye uso ni ndogo sana ikilinganishwa na jumla ya idadi ya atomi kwenye nyenzo. Sifa tofauti na bora za nanoparticles ni kwa sehemu kutokana na vipengele vya uso wa nyenzo zinazotawala mali badala ya mali nyingi. Kwa mfano, kupinda kwa shaba kwa wingi hutokea kwa harakati ya atomi/vikundi vya shaba katika mizani ya nm 50 hivi. Nanoparticles za shaba ambazo ni ndogo kuliko nm 50 huchukuliwa kuwa nyenzo ngumu sana ambazo hazionyeshi uwezo sawa na ductility sawa na shaba nyingi. Mabadiliko ya mali sio ya kuhitajika kila wakati. Nyenzo za Ferroelectric ndogo kuliko nm 10 zinaweza kubadili mwelekeo wao wa sumaku kwa kutumia nishati ya joto ya chumba, na kuzifanya kuwa zisizo na maana kwa kuhifadhi kumbukumbu. Kusimamishwa kwa nanoparticles kunawezekana kwa sababu mwingiliano wa uso wa chembe na kutengenezea ni nguvu ya kutosha kushinda tofauti za msongamano, ambayo kwa chembe kubwa kawaida husababisha nyenzo kuzama au kuelea kwenye kioevu. Nanoparticles zina mali zisizotarajiwa zinazoonekana kwa sababu ni ndogo ya kutosha kuweka elektroni zao na kutoa athari za quantum. Kwa mfano nanoparticles za dhahabu huonekana nyekundu hadi nyeusi katika suluhisho. Sehemu kubwa ya uso kwa uwiano wa kiasi hupunguza joto la kuyeyuka kwa nanoparticles. Uwiano wa juu sana wa uso na ujazo wa nanoparticles ni nguvu inayoendesha kwa uenezi. Sintering inaweza kufanyika kwa joto la chini, kwa muda mfupi kuliko kwa chembe kubwa. Hii haipaswi kuathiri msongamano wa bidhaa ya mwisho, hata hivyo matatizo ya mtiririko na tabia ya nanoparticles kukusanyika inaweza kusababisha matatizo. Uwepo wa nanoparticles ya Titanium Dioksidi hutoa athari ya kujisafisha, na ukubwa ukiwa nanorange, chembe haziwezi kuonekana. Nanoparticles ya Oksidi ya Zinki ina sifa ya kuzuia UV na huongezwa kwa losheni za jua. Nanoparticles za udongo au kaboni nyeusi zinapojumuishwa kwenye matiti ya polima huongeza uimarishaji, na hivyo kutupatia plastiki zenye nguvu zaidi, zenye halijoto ya juu ya mpito ya glasi. Nanoparticles hizi ni ngumu, na hutoa mali zao kwa polima. Nanoparticles zilizounganishwa na nyuzi za nguo zinaweza kuunda nguo nzuri na za kazi.

 

 

 

Keramik za NANOPHASE: Kwa kutumia chembe za nanoscale katika utengenezaji wa nyenzo za kauri tunaweza kuwa na ongezeko la wakati mmoja na kubwa katika uimara na udugu. Keramik za nanophase pia hutumika kwa kichocheo kwa sababu ya uwiano wao wa juu wa uso-kwa-eneo. Chembe za kauri za Nanophase kama vile SiC pia hutumiwa kama uimarishaji katika metali kama vile matrix ya alumini.

 

 

 

Iwapo unaweza kufikiria ombi la kutengeneza nanomano na manufaa kwa biashara yako, tujulishe na upokee mchango wetu. Tunaweza kubuni, mfano, kutengeneza, kupima na kukuletea haya. Tunaweka thamani kubwa katika ulinzi wa haki miliki na tunaweza kukufanyia mipango maalum ili kuhakikisha miundo na bidhaa zako haziinakili. Wabunifu wetu wa teknolojia ya nano na wahandisi wa kutengeneza nanomanufacturing ni baadhi ya wahandisi bora zaidi Duniani na ni watu wale wale ambao walitengeneza baadhi ya vifaa vya juu zaidi na vidogo zaidi Duniani.