Κατασκευή Νανοκλίμακας / Νανοβιομηχανία

Τα εξαρτήματα και τα προϊόντα μας σε κλίμακα μήκους νανομέτρων παράγονται χρησιμοποιώντας NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING. Αυτή η περιοχή είναι ακόμη στα σπάργανα, αλλά έχει μεγάλες υποσχέσεις για το μέλλον. Μοριακά κατασκευασμένες συσκευές, φάρμακα, χρωστικές ουσίες… κ.λπ. αναπτύσσονται και εργαζόμαστε με τους συνεργάτες μας για να είμαστε μπροστά από τον ανταγωνισμό. Τα παρακάτω είναι μερικά από τα εμπορικά διαθέσιμα προϊόντα που προσφέρουμε αυτήν τη στιγμή:

 

 

 

ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΕΣ ΑΝΘΡΑΚΑ

 

ΝΑΝΟσωματίδια

 

ΚΕΡΑΜΙΚΗ ΝΑΝΟΦΑΣΗ

 

CARBON BLACK REINFORCEMENT για καουτσούκ και πολυμερή

 

NANOCOMPOSITES σε μπάλες τένις, ρόπαλα του μπέιζμπολ, μοτοσικλέτες και ποδήλατα

 

MAGNETIC NANOPARTICLES για αποθήκευση δεδομένων

 

NANOPARTICLE καταλυτικοί μετατροπείς

 

 

 

Τα νανοϋλικά μπορεί να είναι οποιοσδήποτε από τους τέσσερις τύπους, δηλαδή μέταλλα, κεραμικά, πολυμερή ή σύνθετα υλικά. Γενικά, τα NANOSTRUCTURES είναι μικρότερα από 100 νανόμετρα.

 

 

 

Στη νανοβιομηχανία ακολουθούμε μία από τις δύο προσεγγίσεις. Για παράδειγμα, στην προσέγγισή μας από πάνω προς τα κάτω παίρνουμε μια γκοφρέτα πυριτίου, χρησιμοποιούμε λιθογραφία, μεθόδους υγρής και ξηρής χάραξης για την κατασκευή μικροσκοπικών μικροεπεξεργαστών, αισθητήρων, ανιχνευτών. Από την άλλη πλευρά, στην προσέγγισή μας στη νανοβιομηχανία από κάτω προς τα πάνω, χρησιμοποιούμε άτομα και μόρια για την κατασκευή μικροσκοπικών συσκευών. Ορισμένα από τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά που παρουσιάζει η ύλη μπορεί να παρουσιάσουν ακραίες αλλαγές καθώς το μέγεθος των σωματιδίων πλησιάζει τις ατομικές διαστάσεις. Τα αδιαφανή υλικά στη μακροσκοπική τους κατάσταση μπορεί να γίνουν διαφανή στη νανοκλίμακά τους. Υλικά που είναι χημικά σταθερά σε μακροστάτη μπορεί να γίνουν εύφλεκτα στη νανοκλίμακά τους και τα ηλεκτρικά μονωτικά υλικά μπορεί να γίνουν αγωγοί. Επί του παρόντος, τα ακόλουθα είναι μεταξύ των εμπορικών προϊόντων που μπορούμε να προσφέρουμε:

 

 

 

ΣΥΣΚΕΥΕΣ / ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΕΣ ΑΝΘΡΑΚΑ (CNT): Μπορούμε να απεικονίσουμε τους νανοσωλήνες άνθρακα ως σωληνοειδείς μορφές γραφίτη από τους οποίους μπορούν να κατασκευαστούν συσκευές νανοκλίμακας. CVD, αφαίρεση γραφίτη με λέιζερ, εκκένωση τόξου άνθρακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή συσκευών νανοσωλήνων άνθρακα. Οι νανοσωλήνες κατηγοριοποιούνται σε νανοσωλήνες μονού τοιχώματος (SWNTs) και νανοσωλήνες πολλαπλών τοιχωμάτων (MWNTs) και μπορούν να ντοπαριστούν με άλλα στοιχεία. Οι νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) είναι αλλότροπα άνθρακα με νανοδομή που μπορεί να έχει αναλογία μήκους προς διάμετρο μεγαλύτερη από 10.000.000 και έως και 40.000.000 και ακόμη μεγαλύτερη. Αυτά τα κυλινδρικά μόρια άνθρακα έχουν ιδιότητες που τα καθιστούν δυνητικά χρήσιμα σε εφαρμογές στη νανοτεχνολογία, την ηλεκτρονική, την οπτική, την αρχιτεκτονική και άλλους τομείς της επιστήμης των υλικών. Παρουσιάζουν εξαιρετική αντοχή και μοναδικές ηλεκτρικές ιδιότητες και είναι αποτελεσματικοί αγωγοί της θερμότητας. Οι νανοσωλήνες και τα σφαιρικά buckyballs είναι μέλη της δομικής οικογένειας του φουλλερενίου. Ο κυλινδρικός νανοσωλήνας έχει συνήθως τουλάχιστον ένα άκρο καλυμμένο με ένα ημισφαίριο της δομής buckyball. Το όνομα νανοσωλήνας προέρχεται από το μέγεθός του, αφού η διάμετρος ενός νανοσωλήνα είναι της τάξης των λίγων νανομέτρων, με μήκη τουλάχιστον πολλών χιλιοστών. Η φύση της σύνδεσης ενός νανοσωλήνα περιγράφεται με τροχιακό υβριδισμό. Η χημική σύνδεση των νανοσωλήνων αποτελείται εξ ολοκλήρου από δεσμούς sp2, παρόμοιους με αυτούς του γραφίτη. Αυτή η δεσμευτική δομή, είναι ισχυρότερη από τους δεσμούς sp3 που βρίσκονται στα διαμάντια και παρέχει στα μόρια τη μοναδική τους ισχύ. Οι νανοσωλήνες ευθυγραμμίζονται φυσικά σε σχοινιά που συγκρατούνται από τις δυνάμεις Van der Waals. Υπό υψηλή πίεση, οι νανοσωλήνες μπορούν να συγχωνευθούν μεταξύ τους, ανταλλάσσοντας ορισμένους δεσμούς sp2 για δεσμούς sp3, δίνοντας τη δυνατότητα παραγωγής ισχυρών, απεριόριστου μήκους καλωδίων μέσω σύνδεσης νανοσωλήνων υψηλής πίεσης. Η αντοχή και η ευελιξία των νανοσωλήνων άνθρακα τους καθιστούν δυνητική χρήση για τον έλεγχο άλλων δομών νανοκλίμακας. Έχουν παραχθεί νανοσωλήνες μονού τοιχώματος με αντοχές εφελκυσμού μεταξύ 50 και 200 GPa και αυτές οι τιμές είναι περίπου μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερες από ό,τι για τις ίνες άνθρακα. Οι τιμές του συντελεστή ελαστικότητας είναι της τάξης του 1 Τετραπασκάλη (1000 GPa) με παραμορφώσεις κατάγματος μεταξύ περίπου 5% και 20%. Οι εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες των νανοσωλήνων άνθρακα μας κάνουν να τους χρησιμοποιούμε σε σκληρά ρούχα και αθλητικά είδη, μπουφάν μάχης. Οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν αντοχή συγκρίσιμη με το διαμάντι και υφαίνονται σε ρούχα για να δημιουργήσουν αλεξίσφαιρα και αλεξίσφαιρα ρούχα. Διασυνδέοντας μόρια CNT πριν από την ενσωμάτωσή τους σε μια πολυμερή μήτρα, μπορούμε να σχηματίσουμε ένα σύνθετο υλικό εξαιρετικά υψηλής αντοχής. Αυτό το σύνθετο υλικό CNT θα μπορούσε να έχει αντοχή σε εφελκυσμό της τάξης των 20 εκατομμυρίων psi (138 GPa), φέρνοντας επανάσταση στον μηχανολογικό σχεδιασμό όπου απαιτείται χαμηλό βάρος και υψηλή αντοχή. Οι νανοσωλήνες άνθρακα αποκαλύπτουν επίσης ασυνήθιστους μηχανισμούς αγωγής ρεύματος. Ανάλογα με τον προσανατολισμό των εξαγωνικών μονάδων στο επίπεδο γραφενίου (δηλαδή τα τοιχώματα του σωλήνα) με τον άξονα του σωλήνα, οι νανοσωλήνες άνθρακα μπορεί να συμπεριφέρονται είτε ως μέταλλα είτε ως ημιαγωγοί. Ως αγωγοί, οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν πολύ υψηλή ικανότητα μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος. Μερικοί νανοσωλήνες μπορεί να είναι σε θέση να μεταφέρουν πυκνότητες ρεύματος πάνω από 1000 φορές μεγαλύτερη από αυτή του αργύρου ή του χαλκού. Οι νανοσωλήνες άνθρακα που ενσωματώνονται σε πολυμερή βελτιώνουν την ικανότητα εκφόρτισης στατικού ηλεκτρισμού. Αυτό έχει εφαρμογές σε γραμμές καυσίμων αυτοκινήτων και αεροπλάνων και στην παραγωγή δεξαμενών αποθήκευσης υδρογόνου για οχήματα που κινούνται με υδρογόνο. Οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν αποδειχθεί ότι παρουσιάζουν ισχυρούς συντονισμούς ηλεκτρονίων-φωνονίων, που υποδεικνύουν ότι υπό ορισμένες συνθήκες μεροληψίας και ντόπινγκ συνεχούς ρεύματος (DC) το ρεύμα τους και η μέση ταχύτητα ηλεκτρονίων, καθώς και η συγκέντρωση ηλεκτρονίων στο σωλήνα ταλαντώνονται σε συχνότητες terahertz. Αυτοί οι συντονισμοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή πηγών ή αισθητήρων terahertz. Τρανζίστορ και κυκλώματα ολοκληρωμένης μνήμης νανοσωλήνων έχουν αποδειχθεί. Οι νανοσωλήνες άνθρακα χρησιμοποιούνται ως δοχείο για τη μεταφορά φαρμάκων στο σώμα. Ο νανοσωλήνας επιτρέπει τη μείωση της δόσης του φαρμάκου με τον εντοπισμό της κατανομής του. Αυτό είναι επίσης οικονομικά βιώσιμο λόγω των μικρότερων ποσοτήτων φαρμάκων που χρησιμοποιούνται. Το φάρμακο μπορεί είτε να προσαρτηθεί στο πλάι του νανοσωλήνα είτε να συρθεί πίσω, είτε το φάρμακο μπορεί πραγματικά να τοποθετηθεί μέσα στον νανοσωλήνα. Οι μαζικοί νανοσωλήνες είναι μια μάζα από μάλλον μη οργανωμένα θραύσματα νανοσωλήνων. Τα χύδην υλικά νανοσωλήνων μπορεί να μην φθάνουν σε αντοχές εφελκυσμού παρόμοιες με αυτές των μεμονωμένων σωλήνων, αλλά τέτοια σύνθετα υλικά μπορεί ωστόσο να αποδίδουν αντοχές επαρκείς για πολλές εφαρμογές. Οι χύδην νανοσωλήνες άνθρακα χρησιμοποιούνται ως σύνθετες ίνες σε πολυμερή για τη βελτίωση των μηχανικών, θερμικών και ηλεκτρικών ιδιοτήτων του προϊόντος χύδην. Οι διαφανείς, αγώγιμες μεμβράνες νανοσωλήνων άνθρακα εξετάζονται για να αντικαταστήσουν το οξείδιο του κασσιτέρου του ινδίου (ITO). Οι μεμβράνες νανοσωλήνων άνθρακα είναι μηχανικά πιο στιβαρές από τις μεμβράνες ITO, καθιστώντας τις ιδανικές για οθόνες αφής υψηλής αξιοπιστίας και ευέλικτες οθόνες. Τα εκτυπώσιμα μελάνια με βάση το νερό από φιλμ νανοσωλήνων άνθρακα είναι επιθυμητά για να αντικαταστήσουν το ITO. Τα φιλμ νανοσωλήνων υπόσχονται χρήση σε οθόνες υπολογιστών, κινητών τηλεφώνων, ΑΤΜ… κ.λπ. Οι νανοσωλήνες έχουν χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση των υπερπυκνωτών. Ο ενεργός άνθρακας που χρησιμοποιείται στους συμβατικούς υπερπυκνωτές έχει πολλούς μικρούς κοίλους χώρους με κατανομή μεγεθών, οι οποίοι δημιουργούν μαζί μια μεγάλη επιφάνεια για την αποθήκευση ηλεκτρικών φορτίων. Ωστόσο, καθώς το φορτίο κβαντίζεται σε στοιχειώδη φορτία, δηλαδή ηλεκτρόνια, και καθένα από αυτά χρειάζεται έναν ελάχιστο χώρο, ένα μεγάλο μέρος της επιφάνειας του ηλεκτροδίου δεν είναι διαθέσιμο για αποθήκευση επειδή οι κοίλοι χώροι είναι πολύ μικροί. Με ηλεκτρόδια από νανοσωλήνες, οι χώροι σχεδιάζονται να προσαρμόζονται στο μέγεθος, με μερικά μόνο να είναι πολύ μεγάλα ή πολύ μικρά και κατά συνέπεια η χωρητικότητα να αυξάνεται. Ένα ηλιακό κύτταρο που αναπτύχθηκε χρησιμοποιεί ένα σύμπλεγμα νανοσωλήνων άνθρακα, κατασκευασμένο από νανοσωλήνες άνθρακα σε συνδυασμό με μικροσκοπικές μπάλες άνθρακα (που ονομάζονται επίσης Fullerenes) για να σχηματίσουν δομές που μοιάζουν με φίδια. Τα buckyballs παγιδεύουν ηλεκτρόνια, αλλά δεν μπορούν να κάνουν τα ηλεκτρόνια να ρέουν. Όταν το φως του ήλιου διεγείρει τα πολυμερή, τα buckyballs αρπάζουν τα ηλεκτρόνια. Οι νανοσωλήνες, που συμπεριφέρονται σαν χάλκινα σύρματα, θα μπορούν στη συνέχεια να κάνουν τα ηλεκτρόνια ή το ρεύμα να ρέουν.

 

 

 

ΝΑΝΟσωματίδια: Τα νανοσωματίδια μπορούν να θεωρηθούν ως γέφυρα μεταξύ χύδην υλικών και ατομικών ή μοριακών δομών. Ένα χύμα υλικό έχει γενικά σταθερές φυσικές ιδιότητες παντού ανεξάρτητα από το μέγεθός του, αλλά στη νανοκλίμακα αυτό συχνά δεν συμβαίνει. Παρατηρούνται ιδιότητες που εξαρτώνται από το μέγεθος, όπως ο κβαντικός περιορισμός στα σωματίδια ημιαγωγών, ο συντονισμός του επιφανειακού πλασμονίου σε ορισμένα μεταλλικά σωματίδια και ο υπερπαραμαγνητισμός σε μαγνητικά υλικά. Οι ιδιότητες των υλικών αλλάζουν καθώς το μέγεθός τους μειώνεται σε νανοκλίμακα και καθώς το ποσοστό των ατόμων στην επιφάνεια γίνεται σημαντικό. Για χύδην υλικά μεγαλύτερα από ένα μικρόμετρο το ποσοστό των ατόμων στην επιφάνεια είναι πολύ μικρό σε σύγκριση με τον συνολικό αριθμό των ατόμων στο υλικό. Οι διαφορετικές και εξαιρετικές ιδιότητες των νανοσωματιδίων οφείλονται εν μέρει στις πτυχές της επιφάνειας του υλικού που κυριαρχούν στις ιδιότητες αντί των ιδιοτήτων όγκου. Για παράδειγμα, η κάμψη του χύδην χαλκού συμβαίνει με κίνηση ατόμων/συστάδων χαλκού στην κλίμακα περίπου 50 nm. Τα νανοσωματίδια χαλκού μικρότερα από 50 nm θεωρούνται εξαιρετικά σκληρά υλικά που δεν παρουσιάζουν την ίδια ελατότητα και ολκιμότητα με τον χύμα χαλκό. Η αλλαγή στις ιδιότητες δεν είναι πάντα επιθυμητή. Σιδηροηλεκτρικά υλικά μικρότερα από 10 nm μπορούν να αλλάξουν την κατεύθυνση μαγνήτισής τους χρησιμοποιώντας θερμική ενέργεια σε θερμοκρασία δωματίου, καθιστώντας τα άχρηστα για αποθήκευση μνήμης. Τα εναιωρήματα νανοσωματιδίων είναι δυνατά επειδή η αλληλεπίδραση της επιφάνειας των σωματιδίων με τον διαλύτη είναι αρκετά ισχυρή ώστε να ξεπεραστούν οι διαφορές στην πυκνότητα, οι οποίες για μεγαλύτερα σωματίδια συνήθως έχουν ως αποτέλεσμα ένα υλικό είτε να βυθίζεται είτε να επιπλέει σε ένα υγρό. Τα νανοσωματίδια έχουν απροσδόκητες ορατές ιδιότητες επειδή είναι αρκετά μικρά ώστε να περιορίζουν τα ηλεκτρόνια τους και να παράγουν κβαντικά αποτελέσματα. Για παράδειγμα, τα νανοσωματίδια χρυσού φαίνονται βαθύ κόκκινο έως μαύρο σε διάλυμα. Η μεγάλη αναλογία επιφάνειας προς όγκο μειώνει τις θερμοκρασίες τήξης των νανοσωματιδίων. Η πολύ υψηλή αναλογία επιφάνειας προς όγκο των νανοσωματιδίων είναι κινητήρια δύναμη για τη διάχυση. Η πυροσυσσωμάτωση μπορεί να πραγματοποιηθεί σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, σε λιγότερο χρόνο από ότι για μεγαλύτερα σωματίδια. Αυτό δεν πρέπει να επηρεάζει την πυκνότητα του τελικού προϊόντος, ωστόσο οι δυσκολίες ροής και η τάση των νανοσωματιδίων να συσσωματώνονται μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα. Η παρουσία νανοσωματιδίων διοξειδίου του τιτανίου προσδίδει ένα αποτέλεσμα αυτοκαθαρισμού και το μέγεθος που είναι νανοπορτοκαλί, τα σωματίδια δεν φαίνονται. Τα νανοσωματίδια οξειδίου του ψευδαργύρου έχουν ιδιότητες αποκλεισμού της υπεριώδους ακτινοβολίας και προστίθενται σε αντηλιακές λοσιόν. Τα νανοσωματίδια αργίλου ή ο μαύρος άνθρακας όταν ενσωματώνονται σε πολυμερείς μήτρες αυξάνουν την ενίσχυση, προσφέροντάς μας ισχυρότερα πλαστικά, με υψηλότερες θερμοκρασίες μετάπτωσης γυαλιού. Αυτά τα νανοσωματίδια είναι σκληρά και προσδίδουν τις ιδιότητές τους στο πολυμερές. Τα νανοσωματίδια που συνδέονται με υφαντικές ίνες μπορούν να δημιουργήσουν έξυπνα και λειτουργικά ρούχα.

 

 

 

ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΝΑΝΟΦΑΣΗΣ: Χρησιμοποιώντας σωματίδια νανοκλίμακας στην παραγωγή κεραμικών υλικών μπορούμε να έχουμε ταυτόχρονη και σημαντική αύξηση τόσο στην αντοχή όσο και στην ολκιμότητα. Τα κεραμικά νανοφάσης χρησιμοποιούνται επίσης για κατάλυση λόγω των υψηλών αναλογιών επιφάνειας προς περιοχή. Τα κεραμικά σωματίδια νανοφάσης όπως το SiC χρησιμοποιούνται επίσης ως ενίσχυση σε μέταλλα όπως η μήτρα αλουμινίου.

 

 

 

Εάν μπορείτε να σκεφτείτε μια εφαρμογή για τη νανοβιομηχανία χρήσιμη για την επιχείρησή σας, ενημερώστε μας και λάβετε τη γνώμη μας. Μπορούμε να σχεδιάσουμε, να πρωτοτυπήσουμε, να κατασκευάσουμε, να δοκιμάσουμε και να σας τα παραδώσουμε. Δίνουμε μεγάλη αξία στην προστασία της πνευματικής ιδιοκτησίας και μπορούμε να κάνουμε ειδικές ρυθμίσεις για εσάς για να διασφαλίσουμε ότι τα σχέδια και τα προϊόντα σας δεν αντιγράφονται. Οι σχεδιαστές νανοτεχνολογίας και οι μηχανικοί μας νανοκατασκευής είναι μερικοί από τους καλύτερους στον κόσμο και είναι οι ίδιοι άνθρωποι που ανέπτυξαν μερικές από τις πιο προηγμένες και μικρότερες συσκευές στον κόσμο.