Fabricació a nanoescala / Nanofabricació

Les nostres peces i productes d'escala de longitud nanomètrica es fabriquen mitjançant NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Aquesta zona encara està en els seus inicis, però té grans promeses per al futur. Dispositius d'enginyeria molecular, medicaments, pigments... etc. s'estan desenvolupant i estem treballant amb els nostres socis per mantenir-nos per davant de la competència. Els següents són alguns dels productes disponibles comercialment que oferim actualment:

 

 

 

NANOTUBS DE CARBONI

 

NANOPARTÍCULES

 

CERÀMICA NANOFASE

 

REFORÇ NEGRE CARBÒ per a cautxú i polímers

 

NANOCOMPOSITS in pilotes de tennis, bates de beisbol, motos i bicicletes

 

NANOPARTÍCLES MAGNÈTICS per a l'emmagatzematge de dades

 

NANOPARTICLE convertidors catalítics

 

 

 

Els nanomaterials poden ser qualsevol dels quatre tipus, és a dir, metalls, ceràmiques, polímers o compostos. En general,  NANOSTRUCTURES tenen menys de 100 nanòmetres.

 

 

 

En nanofabricació adoptem un dels dos enfocaments. Com a exemple, en el nostre enfocament de dalt a baix prenem una hòstia de silici, utilitzem mètodes de litografia, gravat en sec i humit per construir petits microprocessadors, sensors i sondes. D'altra banda, en el nostre enfocament de nanofabricació de baix a dalt utilitzem àtoms i molècules per construir petits dispositius. Algunes de les característiques físiques i químiques que presenta la matèria poden experimentar canvis extrems a mesura que la mida de les partícules s'acosta a les dimensions atòmiques. Els materials opacs en el seu estat macroscòpic poden tornar-se transparents a la seva nanoescala. Els materials que són químicament estables en macroestat poden esdevenir combustibles en la seva escala nanomètrica i els materials elèctricament aïllants poden convertir-se en conductors. Actualment, els següents es troben entre els productes comercials que podem oferir:

 

 

 

DISPOSITIUS / NANOTUBS DE CARBONI (CNT): Podem visualitzar els nanotubs de carboni com a formes tubulars de grafit a partir de les quals es poden construir dispositius a nanoescala. CVD, ablació làser de grafit, descàrrega d'arc de carboni es pot utilitzar per produir dispositius de nanotubs de carboni. Els nanotubs es classifiquen com a nanotubs de paret única (SWNT) i nanotubs de paret múltiple (MWNT) i es poden dopar amb altres elements. Els nanotubs de carboni (CNT) són al·lòtrops de carboni amb una nanoestructura que pot tenir una relació longitud-diàmetre superior a 10.000.000 i fins a 40.000.000 i fins i tot superior. Aquestes molècules de carboni cilíndriques tenen propietats que les fan potencialment útils en aplicacions en nanotecnologia, electrònica, òptica, arquitectura i altres camps de la ciència dels materials. Exhibeixen una força extraordinària i propietats elèctriques úniques, i són conductors eficients de la calor. Els nanotubs i les buckyballs esfèriques són membres de la família estructural del fullerè. El nanotub cilíndric sol tenir almenys un extrem tapat amb un hemisferi de l'estructura de buckyball. El nom de nanotub deriva de la seva mida, ja que el diàmetre d'un nanotub és de l'ordre d'uns pocs nanòmetres, amb longituds d'almenys diversos mil·límetres. La naturalesa de l'enllaç d'un nanotub es descriu per hibridació orbital. L'enllaç químic dels nanotubs es compon completament d'enllaços sp2, similars als del grafit. Aquesta estructura d'enllaç, és més forta que els enllaços sp3 que es troben en els diamants i proporciona a les molècules la seva força única. Els nanotubs s'alineen de manera natural en cordes unides per les forces de Van der Waals. A alta pressió, els nanotubs es poden fusionar, intercanviant alguns enllaços sp2 per enllaços sp3, donant la possibilitat de produir cables forts i de longitud il·limitada mitjançant l'enllaç de nanotubs d'alta pressió. La força i la flexibilitat dels nanotubs de carboni els fa d'ús potencial per controlar altres estructures a nanoescala. S'han produït nanotubs d'una sola paret amb resistències a la tracció entre 50 i 200 GPa, i aquests valors són aproximadament un ordre de magnitud superiors als de les fibres de carboni. Els valors del mòdul elàstic són de l'ordre d'1 Tetrapascal (1000 GPa) amb soques de fractura entre un 5% i un 20%. Les excel·lents propietats mecàniques dels nanotubs de carboni fan que els utilitzem en roba resistent i equipament esportiu, jaquetes de combat. Els nanotubs de carboni tenen una força comparable al diamant, i es teixeixen a la roba per crear roba a prova de punyalades i bales. Mitjançant la reticulació de molècules de CNT abans de la incorporació a una matriu de polímer, podem formar un material compost de gran resistència. Aquest compost CNT podria tenir una resistència a la tracció de l'ordre de 20 milions de psi (138 GPa), revolucionant el disseny d'enginyeria on es requereix un pes baix i una alta resistència. Els nanotubs de carboni també revelen mecanismes de conducció actuals inusuals. Depenent de l'orientació de les unitats hexagonals en el pla del grafè (és a dir, les parets del tub) amb l'eix del tub, els nanotubs de carboni poden comportar-se com a metalls o com a semiconductors. Com a conductors, els nanotubs de carboni tenen una capacitat de transport de corrent elèctric molt alta. Alguns nanotubs poden ser capaços de transportar densitats de corrent més de 1000 vegades la de la plata o el coure. Els nanotubs de carboni incorporats als polímers milloren la seva capacitat de descàrrega d'electricitat estàtica. Això té aplicacions en línies de combustible d'automòbils i avions i producció de dipòsits d'emmagatzematge d'hidrogen per a vehicles propulsats per hidrogen. Els nanotubs de carboni han demostrat que presenten fortes ressonàncies electron-fonó, que indiquen que sota certs biaixos de corrent continu (DC) i condicions de dopatge, el seu corrent i la velocitat mitjana dels electrons, així com la concentració d'electrons al tub oscil·len a freqüències de terahertz. Aquestes ressonàncies es poden utilitzar per fer fonts o sensors de terahertz. S'han demostrat transistors i circuits de memòria integrada de nanotubs. Els nanotubs de carboni s'utilitzen com a recipient per transportar fàrmacs al cos. El nanotub permet reduir la dosi del fàrmac localitzant-ne la distribució. Això també és econòmicament viable a causa de les quantitats més baixes de fàrmacs que s'utilitzen. El fàrmac es pot enganxar al costat del nanotub o tirar-se darrere, o bé el fàrmac es pot col·locar dins del nanotub. Els nanotubs a granel són una massa de fragments de nanotubs força desorganitzats. És possible que els materials de nanotubs a granel no assoleixin una resistència a la tracció similar a la dels tubs individuals, però aquests compostos poden, tanmateix, donar forces suficients per a moltes aplicacions. Els nanotubs de carboni a granel s'estan utilitzant com a fibres compostes en polímers per millorar les propietats mecàniques, tèrmiques i elèctriques del producte a granel. Es considera que les pel·lícules transparents i conductores de nanotubs de carboni substitueixin l'òxid d'estany d'indi (ITO). Les pel·lícules de nanotubs de carboni són mecànicament més robustes que les pel·lícules ITO, la qual cosa les fa ideals per a pantalles tàctils d'alta fiabilitat i pantalles flexibles. Es desitgen tintes imprimibles a base d'aigua de pel·lícules de nanotubs de carboni per substituir ITO. Les pel·lícules de nanotubs prometen utilitzar-se en pantalles d'ordinadors, telèfons mòbils, caixers automàtics... etc. S'han utilitzat nanotubs per millorar els ultracondensadors. El carbó activat utilitzat en els ultracondensadors convencionals té molts petits espais buits amb una distribució de mides, que creen junts una gran superfície per emmagatzemar càrregues elèctriques. Tanmateix, com la càrrega es quantifica en càrregues elementals, és a dir, electrons, i cadascuna d'elles necessita un espai mínim, una gran part de la superfície de l'elèctrode no està disponible per a l'emmagatzematge perquè els espais buits són massa petits. Amb els elèctrodes fets de nanotubs, els espais estan pensats per adaptar-se a la mida, amb només uns quants massa grans o massa petits i, en conseqüència, augmentar la capacitat. Una cèl·lula solar desenvolupada utilitza un complex de nanotubs de carboni, fet de nanotubs de carboni combinats amb petites boles de carboni (també anomenades fullerenes) per formar estructures semblants a serps. Les Buckyballs atrapen electrons, però no poden fer fluir els electrons. Quan la llum solar excita els polímers, els buckyballs agafen els electrons. Els nanotubs, que es comporten com filferros de coure, seran capaços de fer fluir els electrons o el corrent.

 

 

 

NANOPARTÍCULES: Les nanopartícules es poden considerar un pont entre els materials a granel i les estructures atòmiques o moleculars. Un material a granel generalment té propietats físiques constants independentment de la seva mida, però a escala nanomètrica sovint no és així. S'observen propietats que depenen de la mida com ara el confinament quàntic en partícules semiconductors, ressonància plasmònica superficial en algunes partícules metàl·liques i superparamagnetisme en materials magnètics. Les propietats dels materials canvien a mesura que la seva mida es redueix a nanoescala i a mesura que el percentatge d'àtoms a la superfície es fa important. Per a materials a granel més grans que un micròmetre, el percentatge d'àtoms a la superfície és molt petit en comparació amb el nombre total d'àtoms del material. Les propietats diferents i destacades de les nanopartícules es deuen en part als aspectes de la superfície del material que dominen les propietats en lloc de les propietats a granel. Per exemple, la flexió del coure a granel es produeix amb el moviment d'àtoms/cúmuls de coure a una escala aproximadament de 50 nm. Les nanopartícules de coure de menys de 50 nm es consideren materials súper durs que no presenten la mateixa mal·leabilitat i ductilitat que el coure a granel. El canvi de propietats no sempre és desitjable. Els materials ferroelèctrics de menys de 10 nm poden canviar la seva direcció de magnetització mitjançant l'energia tèrmica a temperatura ambient, fent-los inútils per a l'emmagatzematge de memòria. Les suspensions de nanopartícules són possibles perquè la interacció de la superfície de la partícula amb el dissolvent és prou forta com per superar les diferències de densitat, que per a partícules més grans solen provocar que un material s'enfonsi o suri en un líquid. Les nanopartícules tenen propietats visibles inesperades perquè són prou petites com per limitar els seus electrons i produir efectes quàntics. Per exemple, les nanopartícules d'or apareixen de color vermell intens a negre en solució. La gran relació entre superfície i volum redueix les temperatures de fusió de les nanopartícules. La relació entre superfície i volum molt elevada de les nanopartícules és una força impulsora de la difusió. La sinterització pot tenir lloc a temperatures més baixes, en menys temps que per a partícules més grans. Això no hauria d'afectar la densitat del producte final, però les dificultats de flux i la tendència de les nanopartícules a aglomerar-se poden causar problemes. La presència de nanopartícules de diòxid de titani imparteix un efecte d'auto-neteja, i la mida és nanorange, les partícules no es poden veure. Les nanopartícules d'òxid de zinc tenen propietats de bloqueig dels raigs UV i s'afegeixen a les locions de protecció solar. Les nanopartícules d'argila o el negre de carboni quan s'incorporen a les matrius de polímer augmenten el reforç, oferint-nos plàstics més resistents, amb temperatures de transició vítrea més altes. Aquestes nanopartícules són dures i confereixen les seves propietats al polímer. Les nanopartícules unides a les fibres tèxtils poden crear roba intel·ligent i funcional.

 

 

 

CERÀMICA NANOFASE: Utilitzant partícules a nanoescala en la producció de materials ceràmics podem tenir un augment simultani i important tant de resistència com de ductilitat. La ceràmica nanofàsica també s'utilitza per a la catàlisi a causa de les seves elevades relacions superfície-àrea. Les partícules de ceràmica nanofàsica com el SiC també s'utilitzen com a reforç en metalls com la matriu d'alumini.

 

 

 

Si us sembla una aplicació de nanofabricació útil per al vostre negoci, feu-nos-ho saber i rebeu la nostra aportació. Podem dissenyar, prototipar, fabricar, provar i lliurar-los. Donem un gran valor a la protecció de la propietat intel·lectual i podem fer arranjaments especials per assegurar-vos que els vostres dissenys i productes no es copien. Els nostres dissenyadors de nanotecnologia i enginyers de nanofabricació són alguns dels millors del món i són les mateixes persones que van desenvolupar alguns dels dispositius més avançats i més petits del món.