Metodi Dal Basso per la Fabbricazione dei Prodotti di Nanotecnologia

Argomenti Coperti

Sfondo

Che Cosa Elabora usato per Fabbricazione Dal Basso?

Come Gestire la Costruzione e la Crescita delle Nanoparticelle

Trattamento del Solenoide-Gel

A Trattamenti Basati a aerosol (Polverizzare)

Di Deposizione Chimica In Fase Di Vapore (CVD)

Condensazione Atomica o Molecolare

Facendo Uso di Condensazione In Fase Gassosa Per Produrre Metallo Nanopowders

Come gli Impianti Trattati di Condensazione In Fase Gassosa

Sintesi Fluida Ipercritica

Filatura Per Fare le Fibre Sottili del Polimero

Facendo Uso dei Modelli Per Formare le Nanoparticelle

Auto-Assembly delle Nanoparticelle

La Nanotecnologia Molecolare Offre le Visioni per il Futuro

Sfondo

Ci sono due modi generali disponibili produrre i nanomaterials, secondo le indicazioni di seguente figura. Il primo modo è di cominciare con un materiale alla rinfusa e poi di romperla nei più piccoli pezzi facendo uso di meccanico, del prodotto chimico o dell'altro modulo di energia (dall'alto in basso). Un approccio opposto è di sintetizzare il materiale dalle specie atomiche o molecolari via le reazioni chimiche, tenendo conto le particelle del precursore svilupparsi nella dimensione (dal basso). Entrambi Gli approcci possono essere fatti in gas, il liquido, i liquidi ipercritici, stati solidi, o nel vuoto. La Maggior Parte dei produttori sono interessati nella capacità di gestire: grado della composizione nella particella di distribuzione per ampiezza di forma della particella di dimensione delle particelle di a) b) c) d) e) di agglomerazione della particella.

Figura 1. Due approcci di base a montaggio dei nanomaterials: da sinistra alla destra) e dal basso (dalla destra a sinistra).

Che Trattamenti sono usati per Fabbricazione Dal Basso?

I Metodi per produrre le nanoparticelle dagli atomi sono trattamenti chimici basati su trattamento del solenoide-gel di trasformazioni in soluzione per esempio, di deposizione chimica in fase di vapore (CVD), plasma o condensazione atomica o molecolare spruzzante con fiamme della sintesi, di pirolisi del laser. Questi trattamenti chimici contano sulla disponibilità delle molecole “metallorganiche„ appropriate come precursori. il trattamento del Solenoide-Gel differisce da altri trattamenti chimici dovuto la sua temperatura relativamente bassa di trattamento. Ciò rende il trattamento del solenoide-gel redditizio e versatile. In Lavorazione le applicazioni a spruzzo il flusso dei reattivi (gas, liquido nel modulo degli aerosol o miscele di entrambi) è introdotto alla fiamma ad alta energia prodotta per esempio dalla strumentazione o dal laser ad anidride carbonica di polverizzazione di plasma. I reattivi si decompongono e le particelle sono formate in una fiamma tramite nucleazione e la crescita omogenee. Risultati di raffreddamento della Rapida nella formazione di particelle del nanoscale.  

Questi sono trattamenti chimici ai materiali basati sulle trasformazioni in soluzione quale trattamento del solenoide-gel, idro o le sintesi termiche di solvo, Metal la Decomposizione Organica (MOD), o in di deposizione chimica in fase di vapore di fase di vapore (CVD). La Maggior Parte dei itinerari chimici contano sulla disponibilità delle molecole “metallorganiche„ appropriate come precursori. Fra i vari precursori degli ossidi metallici, vale a dire b-diketonates del metallo e carboxylates del metallo, gli alcossidi del metallo sono il più versatile. Sono disponibili per quasi tutti gli elementi e la sintesi redditizia da materiale di base economico è stata sviluppata per alcuno. 

Come Gestire la Costruzione e la Crescita delle Nanoparticelle

Due modi generali sono a disposizione per gestire la formazione e la crescita delle nanoparticelle. Si è chiamato precipitazione arrestata e dipende da un esaurimento di uno dei reattivi o dall'introduzione del prodotto chimico che bloccherebbe la reazione. Un Altro metodo conta su una restrizione fisica del volume disponibile per la crescita di diverse nanoparticelle usando i modelli.   

Trattamento del Solenoide-Gel

La tecnica del gel del solenoide è un processo industriale di lunga data per la generazione di nanoparticelle colloidali a partire dalla fase liquida, quella più ulteriormente è stata sviluppata durante gli anni scorsi per la produzione dei nanomaterials e dei rivestimenti avanzati. i Solenoide-gel-Trattamenti si adattano bene per la sintesi di nanopowders di nanoparticelle e dei compositi dell'ossido. I vantaggi principali delle tecniche del solenoide-gel per il preparato dei materiali sono bassa temperatura di trattamento, versatilità e la reologia flessibile permettendo la modellatura e l'incassassatura facili. Offrono le opportunità uniche per accesso ai materiali organico-inorganici. I precursori più comunemente usati degli ossidi sono alcossidi, dovuto la loro disponibilità commerciale ed all'alta responsabilità dell'adattamento facile concedente schiavo di MOR in situ durante il trattamento.

La Figura 2. modello di Sistema per i nanocomposites ha prodotto dal solenoide-gel.

A Trattamenti Basati a aerosol

a trattamenti Basati a aerosol sono un metodo comune per la produzione industriale delle nanoparticelle. Gli Aerosol possono essere definiti come particelle solide o liquide in una fase gassosa, dove le particelle possono variare dalle molecole fino a µm 100 nella dimensione. Gli Aerosol sono stati utilizzati nella fabbricazione industriale molto prima della scienza di base e l'assistenza tecnica degli aerosol è stata capita. Per esempio, le particelle di nero di carbonio utilizzate in pigmenti e nelle gomme di automobile di rinforzo sono prodotte da combustione dell'idrocarburo; la titania pigmenta per uso in vernici e la plastica è fatta dall'ossidazione di tetracloruro di titanio; silice fumed e titania formate dai rispettivi tetrachlorides tramite la pirolisi della fiamma; le fibre ottiche sono fabbricate tramite il simile trattamento.

Tradizionalmente, polverizzare è usata per asciugare i materiali bagnati o per depositare i rivestimenti. Polverizzazione dei prodotti chimici del precursore su una superficie heated o nedei risultati caldi dell'atmosfera nella pirolisi del precursore e formazione delle particelle. Per esempio, un trattamento dipolverizzazione di temperatura ambiente è stato sviluppato all'Università di Oxford per produrre le nanoparticelle dei semiconduttori composti e di alcuni metalli. In particolare, le nanoparticelle dei Cd sono state prodotte generando le micro-goccioline dell'aerosol che contengono il sale Cd nell'atmosfera che contiene il solfuro di idrogeno.

Di Deposizione Chimica In Fase Di Vapore (CVD)

Il CVD consiste nell'attivazione della reazione chimica fra la superficie del substrato e un precursore gassoso. L'Attivazione può essere raggiunta con la temperatura (CVD del Termale) o con un plasma (PECVD: Di Deposizione Chimica In Fase Di Vapore Migliorato Plasma). Il vantaggio principale è l'aspetto nondirective di questa tecnologia. Il Plasma concede fare diminuire significativamente la temperatura trattata confrontata al trattamento di CVD del termale. Il CVD è ampiamente usato produrre i nanotubes del carbonio.

Condensazione Atomica o Molecolare

Questo metodo è usato pricipalmente per metallo che contiene le nanoparticelle. Un materiale alla rinfusa è riscaldato nel vuoto per produrre un flusso degli argomenti vaporizzati ed atomizzati, che sono diretti verso una camera che contiene l'atmosfera inerte o reattiva del gas. Il raffreddamento Rapido degli atomi del metallo dovuto la loro collisione con le molecole del gas provoca la condensazione e la formazione di nanoparticelle. Se un gas reattivo come ossigeno poi è usato le nanoparticelle dell'ossido di metallo sono prodotte.  

Facendo Uso di Condensazione In Fase Gassosa Per Produrre Metallo Nanopowders

La teoria di condensazione in fase gassosa per la produzione dei nanopowders del metallo è ben nota, in primo luogo essendo riferendo nel 1930. La condensazione In Fase Gassosa usa una camera di vuoto che consiste di un elemento riscaldante, del metallo da trasformare nano-polvere, della strumentazione della raccolta della polvere e del hardware di vuoto.

Figura 3. Principio del materiale di condensazione del gas inerte.

Come gli Impianti Trattati di Condensazione In Fase Gassosa

Il trattamento utilizza un gas, che è in genere inerte, alla pressione elevata abbastanza promuovere la formazione della particella, ma abbastanza in basso permettere la produzione delle particelle sferiche. Il Metallo è presentato su un elemento heated e rapido è fuso. Il metallo è catturato rapidamente alle temperature lontano sopra il punto di fusione, ma a di meno che il punto di ebollizione, di modo che una pressione di vapore adeguata è raggiunta. Il Gas continuamente è introdotto nella camera ed è rimosso dalle pompe, in modo dal flusso del gas muove il metallo evaporato a partire dall'elemento caldo. Poichè il gas raffredda il vapore del metallo, le particelle nanometro di taglia si formano. Queste particelle sono liquide poiché sono ancora troppo calde per essere solide. Le particelle liquide si scontrano e si fondono in un ambiente controllato in modo che le particelle diventino la specifica, rimanendo sferiche e con le superfici regolari. Mentre le particelle liquide più ulteriormente sono raffreddate sotto controllo, si trasformano in in solido e non si sviluppano più. A questo punto le nanoparticelle sono molto reattive, in modo da sono ricoperte di materiale che impedisce ulteriore interazione con altre particelle (agglomerazione) o con altri materiali.

Sintesi Fluida Ipercritica

I Metodi facendo uso dei liquidi ipercritici sono egualmente potenti per la sintesi delle nanoparticelle. Per questi metodi, i beni di un liquido ipercritico (forzato fluido nello stato ipercritico regolamentando la sua temperatura e la sua pressione) sono usati per formare le nanoparticelle da un'espansione rapida di una soluzione ipercritica. Il metodo fluido Ipercritico corrente è messo a punto alla scala pilota in un trattamento continuo.

Filatura Per Fare le Fibre Sottili del Polimero

Una tecnologia di emergenza per la lavorazione di fibre sottili del polimero è basata per principio di filatura delle soluzioni diluite del polimero in un campo elettrico ad alta tensione. La filatura dell'Elettrotipia è un trattamento tramite cui una goccia sospesa del polimero è incaricata di migliaia di volt. Ad una tensione caratteristica la gocciolina forma un cono di Taylor e un jet fine del polimero rilascia dalla superficie in risposta alle forze di trazione generate da interazione di un campo elettrico applicato, con la carica elettrica portata dal jet. Ciò produce un fascio di fibre del polimero. Il jet può essere diretto verso una superficie al suolo ed essere raccolto come Web continuo delle fibre che variano nella dimensione da alcuni µm a meno di 100 nanometro.

Facendo Uso dei Modelli Per Formare le Nanoparticelle

Tutto Il materiale che contiene i pori nano di taglia regolari o i vuoti può essere usato come modello per formare le nanoparticelle. Gli Esempi di tali modelli includono l'allumina porosa, le zeoliti, i copolimeri del Di-blocco, i dendrimers, le proteine ed altre molecole. Il modello non deve essere un oggetto 3D. I modelli Artificiali possono essere creati su una superficie piana o su un'interfaccia gassosa-liquida formando gli strati monomolecolari auto-montati.

Auto-Assembly delle Nanoparticelle

Le Nanoparticelle di una vasta gamma di materiali - compreso vari composti organici e biologici, ma anche ossidi, metalli e semiconduttori inorganici - possono essere elaborate facendo uso delle tecniche chimiche dell'auto-assembly. Queste tecniche sfruttano il collegamento selettivo delle molecole alle superfici specifiche, il riconoscimento biomolecolare e principi d'ordinazione (per esempio l'aggancio preferenziale dei fili del DNA con le coppie di basi complementari) come pure chimica per fissare le molecole sui cluster e substrati (per esempio gruppi dell'estremità del tiolo (- SH)) ed altre tecniche come la micella inversa, sonochemical ben sviluppati e la sintesi fotochimica per realizzare i nanostructures auto-montati 3-D di 1-D, 2-D e. Le particelle elementari molecolari fungono da parti di un puzzle che si uniscono in un ordine perfetto senza un presente ovvio della forza motrice.

La Nanotecnologia Molecolare Offre le Visioni per il Futuro

le concezioni nanotechnological a lungo termine ed immaginarie, tuttavia, vanno molto al di là di questi primi approcci. Ciò si applica in particolare allo sviluppo dei materiali biomimetic con l'abilità dell'auto-organizzazione, autorigenerante e della auto-replica per mezzo di nanotecnologia molecolare. Un obiettivo qui è la combinazione di materiali sintetici e biologici, le architetture e sistemi, rispettivamente, l'imitazione dei trattamenti biologici per le applicazioni tecnologiche. Questo campo di nanobiotecnologia è attualmente ancora nello stato di ricerca di base, ma è considerato mentre una della ricerca di promessa sistema per il futuro.

Nota: Una lista completa dei riferimenti può essere trovata riferendosi al testo originale.

Autore Primario: Dott. Wolfgang Lutero (editore).

Sorgente: Sezione Tecnica Futura del Rapporto di VDI (Verein Deutscher Ingenieure): Applicazione Industriale del ` dei Nanomaterials - Probabilità e Rischi: Analisi delle Tecnologie.

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego http://www.zt-consulting.de.

Date Added: Dec 14, 2004 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 23:00

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