تولید در مقیاس نانو / تولید نانو

قطعات و محصولات مقیاس نانومتری ما با استفاده از NANOSCALE MANUFACTURING / NANOMANUFACTURING تولید می شوند. این منطقه هنوز در مراحل اولیه است، اما نویدهای بزرگی برای آینده دارد. دستگاه های مهندسی مولکولی، داروها، رنگدانه ها و غیره. در حال توسعه هستند و ما با شرکای خود کار می کنیم تا از رقابت جلوتر بمانیم. در زیر برخی از محصولات تجاری موجود که در حال حاضر ارائه می دهیم عبارتند از:

 

 

 

نانولوله های کربنی

 

نانوذرات

 

سرامیک نانوفاز

 

CARBON BLACK REINFORCEMENT برای لاستیک و پلیمرها

 

NANOCOMPOSITES در توپ های تنیس، چوب بیسبال، موتور سیکلت و دوچرخه

 

نانوذرات مغناطیسی برای ذخیره سازی داده ها

 

مبدل های کاتالیستی NANOPARTICLE_cc781905-5cde-3194-bb3b-136bad5cf58d

 

 

 

نانومواد ممکن است هر یک از چهار نوع فلز، سرامیک، پلیمر یا کامپوزیت باشند. به طور کلی، NANOSTRUCTURES کمتر از 100 نانومتر هستند.

 

 

 

در تولید نانو ما یکی از دو رویکرد را در پیش می گیریم. به عنوان مثال، در رویکرد بالا به پایین ما یک ویفر سیلیکونی می گیریم، از لیتوگرافی، روش های حکاکی مرطوب و خشک برای ساخت ریزپردازنده ها، حسگرها، پروب های کوچک استفاده می کنیم. از سوی دیگر، در رویکرد تولید نانویی از پایین به بالا، از اتم‌ها و مولکول‌ها برای ساخت دستگاه‌های کوچک استفاده می‌کنیم. برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نشان داده شده توسط ماده ممکن است با نزدیک شدن اندازه ذرات به ابعاد اتمی، تغییرات شدیدی را تجربه کنند. مواد مات در حالت ماکروسکوپی خود ممکن است در مقیاس نانو شفاف شوند. موادی که از نظر شیمیایی در حالت کلان پایدار هستند ممکن است در مقیاس نانو قابل احتراق شوند و مواد عایق الکتریکی ممکن است به هادی تبدیل شوند. در حال حاضر محصولات زیر از جمله محصولات تجاری هستند که می توانیم ارائه دهیم:

 

 

 

نانولوله‌های کربنی (CNT) / نانولوله‌ها: ما می‌توانیم نانولوله‌های کربنی را به‌عنوان اشکال لوله‌ای از گرافیت تجسم کنیم که می‌توان از آن‌ها دستگاه‌هایی در مقیاس نانو ساخت. CVD، فرسایش لیزری گرافیت، تخلیه قوس کربن می تواند برای تولید دستگاه های نانولوله کربنی استفاده شود. نانولوله ها به دو دسته نانولوله های تک جداره (SWNT) و نانولوله های چند جداره (MWNT) دسته بندی می شوند و می توانند با عناصر دیگر دوپ شوند. نانولوله‌های کربنی (CNTs) آلوتروپ‌های کربن با ساختار نانو هستند که می‌توانند نسبت طول به قطر بیش از 10000000 و تا 40000000 و حتی بیشتر داشته باشند. این مولکول‌های کربن استوانه‌ای دارای ویژگی‌هایی هستند که آنها را به طور بالقوه در کاربردهای نانوتکنولوژی، الکترونیک، اپتیک، معماری و سایر زمینه‌های علم مواد مفید می‌سازد. آنها استحکام فوق العاده و خواص الکتریکی منحصر به فردی از خود نشان می دهند و رسانای موثر گرما هستند. نانولوله ها و باکی بال های کروی از خانواده ساختاری فولرن هستند. نانولوله استوانه‌ای معمولاً حداقل یک انتهای آن با نیمکره ساختار باکی‌بال پوشیده شده است. نام نانولوله از اندازه آن گرفته شده است، زیرا قطر یک نانولوله به ترتیب چند نانومتر و با طول حداقل چندین میلی متر است. ماهیت پیوند یک نانولوله با هیبریداسیون مداری توصیف می شود. پیوند شیمیایی نانولوله ها به طور کامل از پیوندهای sp2، مشابه پیوندهای گرافیت، تشکیل شده است. این ساختار پیوندی، قوی‌تر از پیوندهای sp3 موجود در الماس است و استحکام منحصربه‌فردی را برای مولکول‌ها فراهم می‌کند. نانولوله ها به طور طبیعی خود را در طناب هایی که توسط نیروهای واندروالس در کنار هم نگه داشته شده اند، تراز می کنند. تحت فشار بالا، نانولوله‌ها می‌توانند با یکدیگر ادغام شوند و برخی از پیوندهای sp2 را با پیوندهای sp3 مبادله کنند و امکان تولید سیم‌های قوی و با طول نامحدود را از طریق اتصال نانولوله‌ای با فشار بالا فراهم کنند. استحکام و انعطاف‌پذیری نانولوله‌های کربنی باعث می‌شود از آنها در کنترل سایر ساختارهای نانومقیاس استفاده شود. نانولوله های تک جداره با استحکام کششی بین 50 تا 200 گیگا پاسکال تولید شده اند و این مقادیر تقریباً یک مرتبه بزرگتر از الیاف کربن هستند. مقادیر مدول الاستیک در مرتبه 1 تتراپاسکال (1000 گیگا پاسکال) با کرنش های شکست بین حدود 5٪ تا 20٪ است. خواص مکانیکی فوق‌العاده نانولوله‌های کربنی باعث می‌شود از آنها در لباس‌های سخت و تجهیزات ورزشی، کت‌های رزمی استفاده کنیم. نانولوله‌های کربنی دارای استحکامی قابل مقایسه با الماس هستند و برای ایجاد لباس‌های ضد ضربه و ضد گلوله در لباس‌ها بافته می‌شوند. با اتصال متقابل مولکول های CNT قبل از ادغام در یک ماتریس پلیمری، می توانیم یک ماده کامپوزیتی با استحکام فوق العاده بالا را تشکیل دهیم. این کامپوزیت CNT می تواند استحکام کششی در حدود 20 میلیون psi (138 گیگا پاسکال) داشته باشد که در طراحی مهندسی که در آن وزن کم و استحکام بالا مورد نیاز است، انقلابی ایجاد می کند. نانولوله‌های کربنی مکانیسم‌های هدایت جریان غیرعادی را نیز نشان می‌دهند. بسته به جهت واحدهای شش ضلعی در صفحه گرافن (یعنی دیواره های لوله) با محور لوله، نانولوله های کربنی ممکن است به صورت فلز یا نیمه هادی رفتار کنند. نانولوله های کربنی به عنوان رسانا، قابلیت حمل جریان الکتریکی بسیار بالایی دارند. برخی از نانولوله ها ممکن است قادر به حمل چگالی جریان بیش از 1000 برابر نقره یا مس باشند. نانولوله های کربنی گنجانده شده در پلیمرها قابلیت تخلیه الکتریسیته ساکن آنها را بهبود می بخشد. این کاربرد در خطوط سوخت خودرو و هواپیما و تولید مخازن ذخیره هیدروژن برای وسایل نقلیه هیدروژنی دارد. نانولوله‌های کربنی رزونانس‌های الکترون فونون قوی را نشان می‌دهند، که نشان می‌دهد تحت شرایط سوگیری و دوپینگ جریان مستقیم (DC) جریان آنها و سرعت متوسط الکترون و همچنین غلظت الکترون روی لوله در فرکانس‌های تراهرتز نوسان می‌کنند. از این رزونانس ها می توان برای ساخت منابع یا حسگرهای تراهرتز استفاده کرد. ترانزیستورها و مدارهای حافظه مجتمع نانولوله ای نشان داده شده اند. از نانولوله های کربنی به عنوان ظرفی برای انتقال مواد مخدر به بدن استفاده می شود. نانولوله اجازه می دهد تا دوز دارو با محلی سازی توزیع آن کاهش یابد. این نیز به دلیل استفاده از مقادیر کمتر دارو از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. دارو می تواند به کناره نانولوله متصل شود یا در پشت آن قرار گیرد، یا اینکه دارو را می توان در واقع در داخل نانولوله قرار داد. نانولوله های حجیم توده ای از قطعات نسبتاً سازمان نیافته نانولوله ها هستند. مواد نانولوله حجیم ممکن است به استحکام کششی مشابه با لوله های منفرد نرسند، اما چنین کامپوزیت هایی ممکن است استحکام کافی برای بسیاری از کاربردها را داشته باشند. نانولوله های کربنی حجیم به عنوان الیاف کامپوزیت در پلیمرها برای بهبود خواص مکانیکی، حرارتی و الکتریکی محصول حجیم استفاده می شوند. لایه‌های شفاف و رسانای نانولوله‌های کربنی جایگزین اکسید قلع ایندیم (ITO) می‌شوند. فیلم‌های نانولوله‌های کربنی از نظر مکانیکی قوی‌تر از فیلم‌های ITO هستند و آن‌ها را برای صفحه‌های لمسی با قابلیت اطمینان بالا و نمایشگرهای انعطاف‌پذیر ایده‌آل می‌سازد. جوهرهای قابل چاپ مبتنی بر آب از فیلم های نانولوله کربنی برای جایگزینی ITO مورد نظر هستند. فیلم‌های نانولوله‌ای برای استفاده در نمایشگرهای رایانه‌ها، تلفن‌های همراه، دستگاه‌های خودپرداز و غیره امیدوارکننده هستند. از نانولوله ها برای بهبود فوق خازن ها استفاده شده است. زغال چوب فعال مورد استفاده در فوق خازن های معمولی دارای فضاهای توخالی کوچک زیادی با توزیع اندازه است که با هم یک سطح بزرگ برای ذخیره بارهای الکتریکی ایجاد می کند. با این حال، از آنجایی که بار به بارهای اولیه، یعنی الکترون‌ها، کوانتیزه می‌شود و هر یک از اینها به حداقل فضا نیاز دارند، بخش بزرگی از سطح الکترود برای ذخیره‌سازی در دسترس نیست زیرا فضاهای توخالی بسیار کوچک هستند. با الکترودهای ساخته شده از نانولوله‌ها، فضاها به اندازه‌ای طراحی می‌شوند که فقط تعداد کمی از آنها خیلی بزرگ یا خیلی کوچک هستند و در نتیجه ظرفیت افزایش می‌یابد. یک سلول خورشیدی توسعه یافته از یک مجتمع نانولوله کربنی استفاده می کند که از نانولوله های کربنی ترکیب شده با گلوله های کوچک کربنی باکی (که فولرن نیز نامیده می شود) برای تشکیل ساختارهای مار مانند ساخته شده است. باکی بال ها الکترون ها را به دام می اندازند، اما نمی توانند الکترون ها را به جریان بیاندازند. وقتی نور خورشید پلیمرها را تحریک می کند، باکی بال ها الکترون ها را می گیرند. نانولوله‌ها که مانند سیم‌های مسی رفتار می‌کنند، می‌توانند الکترون‌ها یا جریان را به جریان بیاندازند.

 

 

 

نانوذرات: نانوذرات را می توان پلی بین مواد حجیم و ساختارهای اتمی یا مولکولی در نظر گرفت. یک ماده حجیم به طور کلی دارای خواص فیزیکی ثابتی است، صرف نظر از اندازه آن، اما در مقیاس نانو اغلب اینطور نیست. خواص وابسته به اندازه مانند محصور شدن کوانتومی در ذرات نیمه هادی، تشدید پلاسمون سطحی در برخی از ذرات فلزی و سوپرپارامغناطیس در مواد مغناطیسی مشاهده شده است. خواص مواد با کاهش اندازه آنها به مقیاس نانو و با افزایش درصد اتم ها در سطح تغییر می کند. برای مواد توده ای بزرگتر از یک میکرومتر، درصد اتم ها در سطح در مقایسه با تعداد کل اتم های موجود در ماده بسیار ناچیز است. خواص متفاوت و برجسته نانوذرات تا حدی به دلیل جنبه‌های سطح ماده است که به جای خواص حجیم بر خواص غالب است. به عنوان مثال، خمش مس توده ای با حرکت اتم ها/خوشه های مس در مقیاس 50 نانومتر اتفاق می افتد. نانوذرات مس کوچکتر از 50 نانومتر مواد فوق سختی در نظر گرفته می شوند که چکش خواری و شکل پذیری مشابهی با مس فله ای از خود نشان نمی دهند. تغییر در خواص همیشه مطلوب نیست. مواد فروالکتریک کوچکتر از 10 نانومتر می توانند جهت مغناطیسی خود را با استفاده از انرژی حرارتی دمای اتاق تغییر دهند و آنها را برای ذخیره سازی حافظه بی فایده می کند. تعلیق نانوذرات ممکن است زیرا برهمکنش سطح ذرات با حلال به اندازه کافی قوی است که بر تفاوت‌های چگالی غلبه کند، که برای ذرات بزرگتر معمولاً منجر به فرو رفتن یا شناور شدن یک ماده در مایع می‌شود. نانوذرات دارای خواص قابل مشاهده غیرمنتظره ای هستند زیرا به اندازه کافی کوچک هستند که الکترون های خود را محدود کرده و اثرات کوانتومی ایجاد کنند. به عنوان مثال نانوذرات طلا در محلول قرمز تیره تا سیاه به نظر می رسند. نسبت سطح به حجم زیاد، دمای ذوب نانوذرات را کاهش می دهد. نسبت سطح به حجم بسیار بالای نانوذرات یک نیروی محرکه برای انتشار است. تف جوشی می تواند در دماهای پایین تر، در زمان کمتری نسبت به ذرات بزرگتر انجام شود. این نباید بر چگالی محصول نهایی تأثیر بگذارد، با این حال مشکلات جریان و تمایل نانوذرات به آگلومره می‌تواند باعث ایجاد مشکلاتی شود. وجود نانوذرات دی اکسید تیتانیوم یک اثر خود تمیز شوندگی ایجاد می کند و اندازه نانو نارنجی بودن ذرات قابل مشاهده نیست. نانوذرات اکسید روی خاصیت مسدود کنندگی اشعه ماوراء بنفش دارند و به لوسیون های ضد آفتاب اضافه می شوند. نانوذرات خاک رس یا کربن سیاه هنگامی که در ماتریس های پلیمری گنجانده می شوند، تقویت را افزایش می دهند و پلاستیک های قوی تر، با دمای انتقال شیشه ای بالاتر را به ما ارائه می دهند. این نانوذرات سخت هستند و خواص خود را به پلیمر می دهند. نانوذرات متصل به الیاف نساجی می توانند لباس های هوشمند و کاربردی ایجاد کنند.

 

 

 

سرامیک های نانوفاز: با استفاده از ذرات نانومقیاس در تولید مواد سرامیکی می توان افزایش همزمان و عمده ای هم در استحکام و هم شکل پذیری داشت. سرامیک های نانوفاز نیز به دلیل نسبت سطح به سطح بالا برای کاتالیز استفاده می شوند. ذرات سرامیکی نانوفاز مانند SiC نیز به عنوان تقویت کننده در فلزاتی مانند زمینه آلومینیوم استفاده می شود.

 

 

 

اگر می‌توانید برنامه‌ای برای تولید نانو در نظر بگیرید که برای کسب‌وکارتان مفید باشد، به ما اطلاع دهید و نظرات ما را دریافت کنید. ما می توانیم اینها را طراحی، نمونه اولیه، ساخت، آزمایش و تحویل شما کنیم. ما برای حفاظت از مالکیت معنوی ارزش زیادی قائل هستیم و می‌توانیم ترتیبات ویژه‌ای را برای اطمینان از کپی نشدن طرح‌ها و محصولات شما برای شما انجام دهیم. طراحان و مهندسان نانوتکنولوژی ما برخی از بهترین‌های جهان هستند و همان افرادی هستند که برخی از پیشرفته‌ترین و کوچک‌ترین دستگاه‌های جهان را توسعه داده‌اند.