Nanoscale Manufacturing / Nanomanufacturing

Ang aming nanometer length scale na mga bahagi at produkto ay ginawa gamit ang NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Ang lugar na ito ay nasa simula pa lamang, ngunit may mga magagandang pangako para sa hinaharap. Molecularly engineered device, gamot, pigment...atbp. ay binuo at nakikipagtulungan kami sa aming mga kasosyo upang manatiling nangunguna sa kumpetisyon. Ang mga sumusunod ay ilan sa mga produktong available sa komersyo na kasalukuyan naming inaalok:

 

 

 

CARBON NANOTUBES

 

NANOPARTICLES

 

NANOPHASE CERAMICS

 

CARBON BLACK REINFORCEMENT para sa goma at polimer

 

NANOCOMPOSITES sa mga bola ng tennis, baseball bat, motorsiklo at bisikleta

 

MAGNETIC NANOPARTICLES para sa imbakan ng data

 

NANOPARTICLE catalytic converter

 

 

 

Ang mga nanomaterial ay maaaring alinman sa isa sa apat na uri, katulad ng mga metal, ceramics, polymers o composites. Sa pangkalahatan, NANOSTRUCTURES ay mas mababa sa 100 nanometer.

 

 

 

Sa nanomanufacturing kumuha kami ng isa sa dalawang diskarte. Bilang halimbawa, sa aming top-down na diskarte, kumukuha kami ng silicon wafer, gumagamit ng litography, basa at tuyo na mga pamamaraan ng pag-ukit upang bumuo ng maliliit na microprocessor, sensor, probe. Sa kabilang banda, sa aming bottom-up na nanomanufacturing approach ay gumagamit kami ng mga atom at molecule upang bumuo ng maliliit na device. Ang ilan sa mga katangiang pisikal at kemikal na ipinakita ng bagay ay maaaring makaranas ng matinding pagbabago habang ang laki ng butil ay lumalapit sa mga sukat ng atom. Ang mga opaque na materyales sa kanilang macroscopic na estado ay maaaring maging transparent sa kanilang nanoscale. Ang mga materyales na chemically stable sa macrostate ay maaaring maging sunugin sa kanilang nanoscale at electrically insulating materials ay maaaring maging conductor. Sa kasalukuyan ang mga sumusunod ay kabilang sa mga komersyal na produkto na aming maiaalok:

 

 

 

CARBON NANOTUBE (CNT) DEVICES / NANOTUBES: Maaari nating mailarawan ang mga carbon nanotube bilang mga tubular na anyo ng graphite kung saan maaaring bumuo ng mga nanoscale device. Ang CVD, laser ablation ng graphite, carbon-arc discharge ay maaaring gamitin upang makagawa ng mga carbon nanotube device. Ang mga nanotube ay ikinategorya bilang single-walled nanotubes (SWNTs) at multi-walled nanotubes (MWNTs) at maaaring i-doped sa iba pang mga elemento. Ang mga carbon nanotubes (CNTs) ay mga allotrope ng carbon na may nanostructure na maaaring magkaroon ng haba-sa-diameter na ratio na higit sa 10,000,000 at kasing taas ng 40,000,000 at mas mataas pa. Ang mga cylindrical carbon molecule na ito ay may mga katangian na maaaring maging kapaki-pakinabang sa mga aplikasyon sa nanotechnology, electronics, optika, arkitektura at iba pang larangan ng agham ng mga materyales. Nagpapakita sila ng pambihirang lakas at kakaibang mga katangian ng kuryente, at mahusay na mga conductor ng init. Ang mga nanotube at spherical buckyball ay mga miyembro ng fullerene structural family. Ang cylindrical nanotube ay karaniwang may hindi bababa sa isang dulo na nilagyan ng hemisphere ng buckyball structure. Ang pangalang nanotube ay hinango sa laki nito, dahil ang diameter ng isang nanotube ay nasa pagkakasunud-sunod ng ilang nanometer, na may haba na hindi bababa sa ilang millimeters. Ang likas na katangian ng pagbubuklod ng isang nanotube ay inilarawan sa pamamagitan ng orbital hybridization. Ang kemikal na pagbubuklod ng mga nanotubes ay ganap na binubuo ng mga sp2 na bono, katulad ng mga graphite. Ang bonding structure na ito, ay mas malakas kaysa sa sp3 bond na matatagpuan sa mga diamante, at nagbibigay sa mga molekula ng kanilang natatanging lakas. Ang mga nanotube ay natural na nakahanay sa kanilang mga sarili sa mga lubid na pinagsasama-sama ng mga puwersa ng Van der Waals. Sa ilalim ng mataas na presyon, ang mga nanotube ay maaaring magsama-sama, makipagkalakalan ng ilang sp2 bond para sa sp3 bond, na nagbibigay ng posibilidad na makagawa ng malalakas, walang limitasyong haba na mga wire sa pamamagitan ng high-pressure nanotube linking. Ang lakas at kakayahang umangkop ng mga carbon nanotubes ay ginagawa silang potensyal na magamit sa pagkontrol sa iba pang mga istruktura ng nanoscale. Ang mga nanotube na may iisang pader na may tensile strength sa pagitan ng 50 at 200 GPa ay ginawa, at ang mga halagang ito ay humigit-kumulang isang order ng magnitude na mas malaki kaysa sa mga carbon fiber. Ang mga halaga ng elastic modulus ay nasa pagkakasunud-sunod ng 1 Tetrapascal (1000 GPa) na may mga fracture strain sa pagitan ng mga 5% hanggang 20%. Ang mga namumukod-tanging mekanikal na katangian ng mga carbon nanotube ay ginagawang gamitin natin ang mga ito sa matigas na damit at gamit pang-sports, mga dyaket na panlaban. Ang mga carbon nanotube ay may lakas na maihahambing sa brilyante, at ang mga ito ay hinahabi sa mga damit upang lumikha ng stab-proof at bulletproof na damit. Sa pamamagitan ng pag-cross-link ng mga molekula ng CNT bago ang pagsasama sa isang polymer matrix maaari tayong bumuo ng isang super high strength composite material. Ang CNT composite na ito ay maaaring magkaroon ng tensile strength sa pagkakasunud-sunod na 20 milyong psi (138 GPa), na nagpapabago sa disenyo ng engineering kung saan kailangan ang mababang timbang at mataas na lakas. Ang carbon nanotubes ay nagpapakita din ng hindi pangkaraniwang kasalukuyang mga mekanismo ng pagpapadaloy. Depende sa oryentasyon ng mga hexagonal na unit sa graphene plane (ie tube walls) na may tube axis, ang carbon nanotube ay maaaring kumilos bilang mga metal o semiconductors. Bilang mga conductor, ang carbon nanotubes ay may napakataas na kakayahan sa pagdadala ng kuryente. Ang ilang mga nanotubes ay maaaring makapagdala ng kasalukuyang mga densidad ng higit sa 1000 beses kaysa sa pilak o tanso. Ang mga carbon nanotube na isinama sa mga polimer ay nagpapabuti sa kanilang kakayahan sa paglabas ng static na kuryente. Mayroon itong mga aplikasyon sa mga linya ng gasolina ng sasakyan at eroplano at paggawa ng mga tangke ng imbakan ng hydrogen para sa mga sasakyang pinapagana ng hydrogen. Ipinakita ng mga carbon nanotubes na nagpapakita ng malakas na mga resonance ng electron-phonon, na nagpapahiwatig na sa ilalim ng ilang direktang kasalukuyang (DC) na bias at mga kondisyon ng doping ang kanilang kasalukuyang at ang average na bilis ng elektron, pati na rin ang konsentrasyon ng elektron sa tube oscillate sa terahertz frequency. Ang mga resonance na ito ay maaaring gamitin upang gumawa ng mga pinagmumulan ng terahertz o sensor. Ang mga transistor at nanotube integrated memory circuit ay ipinakita. Ang carbon nanotubes ay ginagamit bilang isang sisidlan para sa pagdadala ng mga gamot sa katawan. Ang nanotube ay nagbibigay-daan para sa dosis ng gamot na babaan sa pamamagitan ng pag-localize ng pamamahagi nito. Mabuhay din ito sa ekonomiya dahil sa mas mababang halaga ng mga gamot na ginagamit. Ang gamot ay maaaring ikabit sa gilid ng nanotube o sa likod, o ang gamot ay maaaring aktwal na ilagay sa loob ng nanotube. Ang bulk nanotubes ay isang mass ng medyo hindi organisadong mga fragment ng nanotubes. Ang mga bulk nanotube na materyales ay maaaring hindi umabot sa tensile strength na katulad ng sa mga indibidwal na tubo, ngunit ang mga naturang composite ay maaaring magbunga ng sapat na lakas para sa maraming aplikasyon. Ang mga bulk carbon nanotubes ay ginagamit bilang mga composite fibers sa polymers upang mapabuti ang mekanikal, thermal at electrical properties ng bulk product. Ang mga transparent, conductive na pelikula ng carbon nanotubes ay isinasaalang-alang upang palitan ang indium tin oxide (ITO). Ang mga carbon nanotube film ay mekanikal na mas matatag kaysa sa mga ITO film, na ginagawang perpekto ang mga ito para sa mga touch screen na may mataas na pagiging maaasahan at mga flexible na display. Ang napi-print na water-based na mga inks ng carbon nanotube films ay gustong palitan ang ITO. Ang mga nanotube film ay nagpapakita ng pangako para sa paggamit sa mga display para sa mga computer, cell phone, ATM....atbp. Ang mga nanotubes ay ginamit upang mapabuti ang mga ultracapacitor. Ang activated charcoal na ginagamit sa conventional ultracapacitors ay may maraming maliliit na hollow space na may distribusyon ng mga sukat, na lumikha ng magkakasamang isang malaking ibabaw upang mag-imbak ng mga singil sa kuryente. Gayunpaman habang ang singil ay binibilang sa elementarya na mga singil, ibig sabihin, ang mga electron, at ang bawat isa sa mga ito ay nangangailangan ng isang minimum na espasyo, ang isang malaking bahagi ng ibabaw ng elektrod ay hindi magagamit para sa imbakan dahil ang mga guwang na espasyo ay masyadong maliit. Sa mga electrodes na gawa sa nanotubes, ang mga puwang ay binalak na iayon sa laki, na may iilan lamang na masyadong malaki o masyadong maliit at dahil dito ang kapasidad ay madaragdagan. Ang isang solar cell na binuo ay gumagamit ng isang carbon nanotube complex, na gawa sa carbon nanotubes na sinamahan ng maliliit na carbon buckyballs (tinatawag ding Fullerenes) upang bumuo ng mga istrukturang tulad ng ahas. Ang mga buckyball ay nakakakuha ng mga electron, ngunit hindi nila magawang dumaloy ang mga electron. Kapag pinukaw ng sikat ng araw ang mga polimer, kinukuha ng mga buckyball ang mga electron. Ang mga nanotube, na kumikilos tulad ng mga wire na tanso, ay magagawang gawin ang mga electron o kasalukuyang daloy.

 

 

 

NANOPARTICLES: Ang mga nanoparticle ay maaaring ituring na tulay sa pagitan ng mga bulk na materyales at atomic o molekular na istruktura. Ang isang bulk na materyal sa pangkalahatan ay may pare-parehong pisikal na mga katangian sa kabuuan anuman ang laki nito, ngunit sa nanoscale madalas na hindi ito ang kaso. Ang mga katangian na umaasa sa laki ay sinusunod tulad ng quantum confinement sa mga partikulo ng semiconductor, surface plasmon resonance sa ilang mga particle ng metal at superparamagnetism sa magnetic materials. Ang mga katangian ng mga materyales ay nagbabago habang ang kanilang laki ay nababawasan sa nanoscale at habang ang porsyento ng mga atomo sa ibabaw ay nagiging makabuluhan. Para sa mga bulk na materyales na mas malaki kaysa sa isang micrometer ang porsyento ng mga atomo sa ibabaw ay napakaliit kumpara sa kabuuang bilang ng mga atomo sa materyal. Ang iba't ibang at natitirang mga katangian ng nanoparticle ay bahagyang dahil sa mga aspeto ng ibabaw ng materyal na nangingibabaw sa mga katangian bilang kapalit ng mga bulk na katangian. Halimbawa, ang pagyuko ng bultuhang tanso ay nangyayari sa paggalaw ng mga atomo/kumpol ng tanso sa halos 50 nm na sukat. Ang mga nanopartikel na tanso na mas maliit sa 50 nm ay itinuturing na sobrang matigas na materyales na hindi nagpapakita ng parehong pagkamalleability at ductility gaya ng bulk copper. Ang pagbabago sa mga ari-arian ay hindi palaging kanais-nais. Ang mga ferroelectric na materyales na mas maliit sa 10 nm ay maaaring lumipat sa direksyon ng magnetization gamit ang temperatura ng silid na thermal energy, na ginagawang walang silbi ang mga ito para sa pag-iimbak ng memorya. Ang mga pagsususpinde ng mga nanoparticle ay posible dahil ang pakikipag-ugnayan ng ibabaw ng particle sa solvent ay sapat na malakas upang mapagtagumpayan ang mga pagkakaiba sa density, na para sa mas malalaking particle ay kadalasang nagreresulta sa isang materyal alinman sa paglubog o lumulutang sa isang likido. Ang mga nanoparticle ay may hindi inaasahang nakikitang mga katangian dahil ang mga ito ay sapat na maliit upang makulong ang kanilang mga electron at makagawa ng mga quantum effect. Halimbawa, ang mga gintong nanopartikel ay lumilitaw na malalim na pula hanggang itim sa solusyon. Ang malaking surface area sa ratio ng volume ay binabawasan ang natutunaw na temperatura ng nanoparticle. Ang napakataas na surface area sa volume ratio ng nanoparticle ay isang puwersang nagtutulak para sa pagsasabog. Maaaring maganap ang sintering sa mas mababang temperatura, sa mas kaunting oras kaysa sa mas malalaking particle. Hindi ito dapat makaapekto sa density ng panghuling produkto, gayunpaman ang mga paghihirap sa daloy at ang pagkahilig ng mga nanoparticle sa pagsasama-sama ay maaaring magdulot ng mga isyu. Ang pagkakaroon ng Titanium Dioxide nanoparticle ay nagbibigay ng isang self-cleaning effect, at ang laki ay nanorange, ang mga particle ay hindi makikita. Ang mga nanopartikel ng Zinc Oxide ay may mga katangian ng pagharang ng UV at idinagdag sa mga lotion ng sunscreen. Ang mga clay nanoparticle o carbon black kapag isinama sa mga polymer matrice ay nagpapataas ng reinforcement, na nag-aalok sa amin ng mas malalakas na plastik, na may mas mataas na temperatura ng paglipat ng salamin. Ang mga nanoparticle na ito ay matigas, at ibinibigay ang kanilang mga katangian sa polimer. Ang mga nanoparticle na nakakabit sa mga hibla ng tela ay maaaring lumikha ng matalino at functional na damit.

 

 

 

NANOPHASE CERAMICS: Gamit ang mga nanoscale na particle sa paggawa ng mga ceramic na materyales maaari tayong magkaroon ng sabay-sabay at malaking pagtaas sa parehong lakas at ductility. Ang nanophase ceramics ay ginagamit din para sa catalysis dahil sa kanilang mataas na surface-to-area ratios. Ang mga nanophase ceramic particle tulad ng SiC ay ginagamit din bilang reinforcement sa mga metal tulad ng aluminum matrix.

 

 

 

Kung maiisip mo ang isang application para sa nanomanufacturing na kapaki-pakinabang para sa iyong negosyo, ipaalam sa amin at tanggapin ang aming input. Maaari kaming magdisenyo, prototype, gumawa, subukan at ihatid ang mga ito sa iyo. Pinahahalagahan namin ang proteksyon ng intelektwal na ari-arian at maaaring gumawa ng mga espesyal na pagsasaayos para sa iyo upang matiyak na ang iyong mga disenyo at produkto ay hindi kinokopya. Ang aming mga nanotechnology designer at nanomanufacturing engineer ay ilan sa mga pinakamahusay sa Mundo at sila ang parehong mga tao na bumuo ng ilan sa mga pinaka advanced at pinakamaliit na device sa Mundo.