Нанорозмірне виробництво / Нановиробництво

Наші деталі та продукти нанометрового масштабу виготовляються за допомогою NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Ця сфера все ще знаходиться в зародковому стані, але має великі перспективи на майбутнє. Пристрої молекулярної інженерії, ліки, пігменти… тощо. розробляються, і ми працюємо з нашими партнерами, щоб випередити конкурентів. Нижче наведено деякі комерційно доступні продукти, які ми зараз пропонуємо:

 

 

 

ВУГЛЕЦЕВІ НАНОТРУБКИ

 

НАНОЧАСТИНКИ

 

НАНОФАЗНА КЕРАМІКА

 

CARBON BLACK REINFORCEMENT для гуми та полімерів

 

NANOCOMPOSITES in тенісні м'ячі, бейсбольні біти, мотоцикли та велосипеди

 

МАГНІТНІ НАНОЧАСТИНКИ для зберігання даних

 

NANOPARTICLE каталітичні нейтралізатори

 

 

 

Наноматеріали можуть бути будь-яким із чотирьох типів, а саме метали, кераміка, полімери або композити. Як правило, NANOSTRUCTURES менше 100 нанометрів.

 

 

 

У нановиробництві ми використовуємо один із двох підходів. Як приклад, у нашому підході зверху вниз ми беремо кремнієву пластину, використовуємо літографію, методи мокрого та сухого травлення для створення крихітних мікропроцесорів, датчиків, зондів. З іншого боку, у нашому підході до нановиробництва знизу вгору ми використовуємо атоми та молекули для створення крихітних пристроїв. Деякі фізичні та хімічні характеристики речовини можуть сильно змінюватися, коли розмір частинок наближається до атомних. Непрозорі матеріали у своєму макроскопічному стані можуть стати прозорими у своєму нанорозмірі. Матеріали, які є хімічно стабільними в макростані, можуть стати горючими у своєму нанорозмірі, а електроізоляційні матеріали можуть стати провідниками. На даний момент ми можемо запропонувати такі комерційні продукти:

 

 

 

ПРИСТРОЇ / НАНОТРУБКИ НА ВУГЛЕЦЕВИХ НАНОТРУБКАХ (ВНТ): Ми можемо візуалізувати вуглецеві нанотрубки як трубчасті форми графіту, з яких можна сконструювати нанорозмірні пристрої. CVD, лазерна абляція графіту, вуглецевий дуговий розряд можуть бути використані для виробництва пристроїв з вуглецевих нанотрубок. Нанотрубки класифікуються як одностінні нанотрубки (ОСНТ) і багатостінні нанотрубки (МНТ) і можуть бути леговані іншими елементами. Вуглецеві нанотрубки (ВНТ) — це алотропи вуглецю з наноструктурою, яка може мати відношення довжини до діаметра понад 10 000 000 до 40 000 000 і навіть вище. Ці циліндричні молекули вуглецю мають властивості, які роблять їх потенційно корисними для застосування в нанотехнологіях, електроніці, оптиці, архітектурі та інших галузях матеріалознавства. Вони виявляють надзвичайну міцність і унікальні електричні властивості, а також є ефективними провідниками тепла. Нанотрубки та сферичні бакіболи є членами структурної родини фулеренів. Циліндрична нанотрубка зазвичай має принаймні один кінець, закритий півсферою структури бакіболу. Назва нанотрубки походить від її розміру, оскільки діаметр нанотрубки становить кілька нанометрів, а довжина — принаймні кілька міліметрів. Характер зв'язування нанотрубки описується орбітальною гібридизацією. Хімічний зв’язок нанотрубок повністю складається зі зв’язків sp2, подібних зв’язкам графіту. Ця сполучна структура є міцнішою, ніж зв’язки sp3, які є в алмазах, і забезпечує молекулам унікальну міцність. Нанотрубки природно вирівнюються у мотузки, які утримуються силами Ван-дер-Ваальса. Під високим тиском нанотрубки можуть зливатися разом, обмінюючи деякі зв’язки sp2 на зв’язки sp3, що дає можливість виробляти міцні дроти необмеженої довжини через з’єднання нанотрубок під високим тиском. Міцність і гнучкість вуглецевих нанотрубок робить їх потенційно придатними для управління іншими нанорозмірними структурами. Були виготовлені одностінні нанотрубки з міцністю на розрив від 50 до 200 ГПа, і ці значення приблизно на порядок більші, ніж для вуглецевих волокон. Значення модуля пружності становлять близько 1 тетрапаскаля (1000 ГПа) з деформаціями руйнування приблизно від 5% до 20%. Видатні механічні властивості вуглецевих нанотрубок змушують нас використовувати їх у міцному одязі та спортивному спорядженні, бойових куртках. Вуглецеві нанотрубки мають міцність, порівнянну з алмазом, і їх вплітають в одяг для створення протиколебійного та куленепробивного одягу. Шляхом перехресного зшивання молекул ВНТ до включення в полімерну матрицю ми можемо сформувати надміцний композитний матеріал. Цей композит CNT може мати міцність на розрив порядку 20 мільйонів фунтів на кв. Вуглецеві нанотрубки виявляють також незвичайні механізми проведення струму. Залежно від орієнтації гексагональних одиниць у графеновій площині (тобто стінок трубки) з віссю трубки, вуглецеві нанотрубки можуть поводитися або як метали, або як напівпровідники. Як провідники вуглецеві нанотрубки мають дуже високу здатність проводити електричний струм. Деякі нанотрубки можуть пропускати щільність струму, яка в 1000 разів перевищує густину струму срібла чи міді. Вуглецеві нанотрубки, включені в полімери, покращують їх здатність до розряду статичної електрики. Це має застосування в паливопроводах автомобілів і літаків, а також у виробництві резервуарів для зберігання водню для транспортних засобів, що працюють на водні. Показано, що вуглецеві нанотрубки демонструють сильний електронно-фононний резонанс, який вказує на те, що за певних умов зміщення постійного струму (DC) і легування їх струм і середня швидкість електронів, а також концентрація електронів на трубці коливаються на терагерцевих частотах. Ці резонанси можна використовувати для створення терагерцових джерел або датчиків. Було продемонстровано транзистори та інтегровані схеми пам’яті на нанотрубках. Вуглецеві нанотрубки використовуються як посудина для транспортування ліків в організм. Нанотрубка дозволяє знизити дозування препарату шляхом локалізації його розподілу. Це також економічно життєздатно завдяки меншій кількості використовуваних ліків. Ліки можна або прикріпити збоку нанотрубки, або тягнути позаду, або ж ліки можна фактично помістити всередину нанотрубки. Масові нанотрубки являють собою масу досить неорганізованих фрагментів нанотрубок. Об’ємні матеріали нанотрубок можуть не досягати міцності на розрив, подібної до міцності окремих трубок, але такі композити можуть, тим не менш, мати міцність, достатню для багатьох застосувань. Об’ємні вуглецеві нанотрубки використовуються як композитні волокна в полімерах для покращення механічних, теплових та електричних властивостей об’ємного продукту. Прозорі провідні плівки з вуглецевих нанотрубок розглядаються як заміна оксиду індію та олова (ITO). Плівки з вуглецевих нанотрубок механічно більш міцні, ніж плівки ITO, що робить їх ідеальними для високонадійних сенсорних екранів і гнучких дисплеїв. Чорнила на водній основі для друкованих плівок з вуглецевих нанотрубок бажано замінити ITO. Плівки з нанотрубок є перспективними для використання в дисплеях комп’ютерів, мобільних телефонів, банкоматів… тощо. Нанотрубки були використані для вдосконалення ультраконденсаторів. Активоване вугілля, що використовується у звичайних ультраконденсаторах, має багато невеликих порожнистих просторів із розподілом розмірів, які разом створюють велику поверхню для зберігання електричних зарядів. Однак, оскільки заряд квантується на елементарні заряди, тобто електрони, і кожному з них потрібен мінімальний простір, велика частина поверхні електрода недоступна для зберігання, оскільки порожнисті простори занадто малі. З електродами, виготовленими з нанотрубок, планується, що простір буде адаптовано до розміру, лише деякі з них будуть занадто великими або занадто малими, і, отже, ємність буде збільшена. Розроблена сонячна батарея використовує комплекс вуглецевих нанотрубок, виготовлених із вуглецевих нанотрубок у поєднанні з крихітними вуглецевими бакіболами (також званими фулеренами), щоб утворити змієподібні структури. Бакіболи захоплюють електрони, але вони не можуть змусити електрони текти. Коли сонячне світло збуджує полімери, бакіболи захоплюють електрони. Нанотрубки, ведучи себе як мідні дроти, зможуть змусити протікати електрони або струм.

 

 

 

НАНОЧАСТИНКИ: Наночастинки можна вважати мостом між сипучими матеріалами та атомними або молекулярними структурами. Масовий матеріал, як правило, має постійні фізичні властивості незалежно від його розміру, але на нанорозмірі це часто не так. Спостерігаються властивості, що залежать від розміру, такі як квантове обмеження в напівпровідникових частинках, поверхневий плазмонний резонанс у деяких металевих частинках і суперпарамагнетизм у магнітних матеріалах. Властивості матеріалів змінюються, коли їхній розмір зменшується до нанорозміру, а відсоток атомів на поверхні стає значним. Для сипучих матеріалів розміром більше мікрометра відсоток атомів на поверхні дуже малий порівняно із загальною кількістю атомів у матеріалі. Різні та видатні властивості наночастинок частково зумовлені аспектами поверхні матеріалу, які домінують над властивостями замість об’ємних властивостей. Наприклад, згин об’ємної міді відбувається з рухом атомів/кластерів міді приблизно на 50 нм. Наночастинки міді розміром менше 50 нм вважаються надтвердими матеріалами, які не виявляють такої ж ковкості та пластичності, як об’ємна мідь. Зміна властивостей не завжди бажана. Сегнетоелектричні матеріали розміром менше 10 нм можуть змінювати напрямок намагніченості за допомогою теплової енергії кімнатної температури, що робить їх непридатними для зберігання пам’яті. Суспензії наночастинок можливі, оскільки взаємодія поверхні частинок із розчинником достатньо сильна, щоб подолати різницю в густині, яка для більших частинок зазвичай призводить до того, що матеріал або тоне, або плаває в рідині. Наночастинки мають несподівані видимі властивості, оскільки вони досить малі, щоб утримувати свої електрони та створювати квантові ефекти. Наприклад, наночастинки золота виглядають у розчині від темно-червоного до чорного. Велике співвідношення площі поверхні до об’єму знижує температуру плавлення наночастинок. Дуже високе співвідношення площі поверхні до об’єму наночастинок є рушійною силою для дифузії. Спікання може відбуватися при нижчих температурах за менший час, ніж для більших частинок. Це не повинно вплинути на щільність кінцевого продукту, однак проблеми з текучістю та схильність наночастинок до агломерації можуть спричинити проблеми. Наявність наночастинок діоксиду титану надає ефект самоочищення, а розмір частинок нанодіапазону не видно. Наночастинки оксиду цинку мають властивість блокувати ультрафіолет і додаються до сонцезахисних лосьйонів. Наночастинки глини або сажі, включені в полімерні матриці, збільшують зміцнення, пропонуючи нам міцніші пластики з вищими температурами склування. Ці наночастинки тверді і надають свої властивості полімеру. Наночастинки, прикріплені до текстильних волокон, можуть створити розумний і функціональний одяг.

 

 

 

НАНОФАЗНА КЕРАМІКА: Використовуючи нанорозмірні частинки у виробництві керамічних матеріалів, ми можемо одночасно значно підвищити як міцність, так і пластичність. Нанофазна кераміка також використовується для каталізу через її високе співвідношення поверхні до площі. Нанофазні керамічні частинки, такі як SiC, також використовуються як армуючі метали, наприклад алюмінієва матриця.

 

 

 

Якщо ви можете придумати застосування для нановиробництва, корисне для вашого бізнесу, повідомте нам про це та отримайте нашу думку. Ми можемо спроектувати, прототипувати, виготовити, протестувати та доставити їх вам. Ми надаємо велике значення захисту інтелектуальної власності та можемо вжити спеціальних заходів для вас, щоб ваші проекти та продукти не копіювались. Наші дизайнери та інженери з нанотехнологій є одними з найкращих у світі, і це ті самі люди, які розробили одні з найдосконаліших і найменших пристроїв у світі.