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Métodos De Baixo Para Cima para Fazer Produtos da Nanotecnologia

Assuntos Cobertos

Fundo

Que Processa usado para a Fabricação De Baixo Para Cima?

Como Controlar a Construção e o Crescimento do Nanoparticles

Processo do Solenóide-Gel

Processos Aerossol-Baseados (Pulverizar)

Depósito de Vapor Químico (CVD)

Condensação Atômica ou Molecular

Usando a Condensação Em Fase Gasosa Para Produzir o Metal Nanopowders

Como os Trabalhos de Processo Em Fase Gasosa da Condensação

Síntese Fluida Supercrítico

Giro Para Fazer Fibras Finas do Polímero

Usando Moldes Para Formar Nanoparticles

Auto-Conjunto de Nanoparticles

A Nanotecnologia Molecular Oferece Visões para o Futuro

Fundo

Há duas maneiras gerais disponíveis para produzir nanomaterials, segundo as indicações da seguinte figura. A primeira maneira é começar com um material de maioria e quebrá-la então na utilização menor das partes mecânica, no produto químico ou no outro formulário de energia (invertido). Uma aproximação oposta é sintetizar o material da espécie atômica ou molecular através das reacções químicas, permitindo as partículas do precursor crescer em tamanho (de baixo para cima). Ambas As aproximações podem ser feitas no gás, líquido, líquidos supercríticos, estados contínuos, ou no vácuo. A Maioria dos fabricantes estão interessados na capacidade para controlar: a) grau da composição da partícula da distribuição de tamanho d) da forma da partícula do tamanho de partícula b) c) e) de aglomeração da partícula.

Figura 1. Duas aproximações básicas à fabricação dos nanomaterials: da esquerda à direita) e de baixo para cima (do direito à esquerda).

Que Processos são usados para a Fabricação De Baixo Para Cima?

Os Métodos para produzir nanoparticles dos átomos são processos químicos baseados em transformações no depósito de vapor processando, químico por exemplo do solenóide-gel da solução (CVD), no plasma ou na condensação pulverizando as chamas da síntese, da pirólise do laser, a atômica ou a molecular. Estes processos químicos confiam na disponibilidade de moléculas “metal-orgânicas” apropriadas como precursores. o processamento do Solenóide-Gel difere de outros processos químicos devido a sua relativamente baixa temperatura de processamento. Isto faz o processo do solenóide-gel eficaz na redução de custos e versátil. Em processos de pulverização o fluxo dos reagentes (gás, líquido no formulário dos aerossóis ou misturas de ambos) é introduzido à chama alta-tensão produzida por exemplo pelo equipamento da pulverização de plasma ou pelo laser de dióxido de carbono. Os reagentes decompor e as partículas são formadas em uma chama pela nucleação e pelo crescimento homogêneos. Refrigerar Rápido conduz à formação de partículas do nanoscale.  

Estes são processos químicos aos materiais baseados em transformações na solução tal como o processamento do solenóide-gel, hidro ou as sínteses térmicas do solvo, Metal a Decomposição Orgânica (MOD), ou no depósito de vapor do produto químico da fase de vapor (CVD). A Maioria de rotas químicas confiam na disponibilidade de moléculas “metal-orgânicas” apropriadas como precursores. Entre os vários precursores de óxidos de metal, a saber b-diketonates do metal e carboxylates do metal, os alkoxides do metal são os mais versáteis. Estão disponíveis para quase todos os elementos e a síntese eficaz na redução de custos do mantimento barato foi desenvolvida para algum. 

Como Controlar a Construção e o Crescimento do Nanoparticles

Duas maneiras gerais estão disponíveis para controlar a formação e o crescimento dos nanoparticles. Se é chamado precipitação prendida e depende de uma exaustão de um dos reagentes ou da introdução do produto químico que obstruiria a reacção. Um Outro método confia em uma limitação física do volume disponível para o crescimento dos nanoparticles individuais usando moldes.   

Processo do Solenóide-Gel

A técnica do gel do solenóide é um processo industrial estabelecido há muito tempo para a geração de nanoparticles coloidais da fase líquida, aquela foi desenvolvida mais em últimos anos para a produção de nanomaterials e de revestimentos avançados. os Solenóide-gel-Processos são adaptados bem para a síntese dos nanopowders dos nanoparticles e dos compostos do óxido. As vantagens principais de técnicas do solenóide-gel para a preparação dos materiais são baixa temperatura do processamento, versatilidade, e rheology flexível permitindo dar forma fácil e encaixar. Oferecem oportunidades originais para o acesso aos materiais orgânico-inorgánicos. Os precursores os mais de uso geral de óxidos são alkoxides, devido a sua disponibilidade comercial e à responsabilidade alta da costura fácil reservando bond da ANSR in situ durante o processamento.

A Figura 2. modelo de Sistema para nanocomposites produziu pelo solenóide-gel.

Processos Aerossol-Baseados

os processos Aerossol-Baseados são um método comum para a produção industrial de nanoparticles. Os Aerossóis podem ser definidos como partículas contínuas ou líquidas em uma fase de gás, onde as partículas possam variar das moléculas até o µm 100 em tamanho. Os Aerossóis foram usados na fabricação industrial muito antes da ciência básica e a engenharia dos aerossóis foi compreendida. Por exemplo, as partículas do preto de carbono usadas nos pigmentos e em pneus de carro reforçados são produzidas pela combustão do hidrocarboneto; o pigmento do titania para o uso nas pinturas e nos plásticos é feito pela oxidação do tetracloreto titanium; silicone fumed e titania formados dos tetrachlorides respectivos pela pirólise da chama; as fibras ópticas são manufacturados pelo processo similar.

Tradicional, pulverizar é usada para secar materiais molhados ou para depositar revestimentos. Pulverização dos produtos químicos do precursor em uma superfície caloroso ou nos resultados quentes da atmosfera na pirólise do precursor e formação das partículas. Por exemplo, um processo depulverização da temperatura ambiente foi desenvolvido na Universidade de Oxford para produzir nanoparticles de semicondutores compostos e de alguns metais. Em particular, os nanoparticles dos Cd foram produzidos gerando as micro-gotas do aerossol que contêm o sal Cd na atmosfera que contem o sulfureto de hidrogênio.

Depósito de Vapor Químico (CVD)

O CVD consiste em ativar uma reacção química entre a superfície da carcaça e um precursor gasoso. A Activação pode ser conseguida com temperatura (CVD Térmico) ou com um plasma (PECVD: Depósito de Vapor Químico Aumentado Plasma). A vantagem principal é o aspecto nondirective desta tecnologia. O Plasma reserva diminuir significativamente a temperatura do processo comparada ao processo térmico do CVD. O CVD é amplamente utilizado produzir nanotubes do carbono.

Condensação Atômica ou Molecular

Este método é usado principalmente para o metal que contem nanoparticles. Um material de maioria é caloroso no vácuo produzir um córrego da matéria vaporizada e atomizada, que é dirigida a uma câmara que contem a atmosfera inerte ou reactiva do gás. Refrigerar Rápido dos átomos do metal devido a sua colisão com as moléculas do gás conduz à condensação e à formação de nanoparticles. Se um gás reactivo como o oxigênio é usado então os nanoparticles do óxido de metal estão produzidos.  

Usando a Condensação Em Fase Gasosa Para Produzir o Metal Nanopowders

A teoria da condensação em fase gasosa para a produção de nanopowders do metal é conhecida, primeiramente sendo relatado em 1930. A condensação Em Fase Gasosa usa uma câmara de vácuo que consista em um elemento de aquecimento, no metal a ser feitos no nano-pó, no equipamento da coleção do pó e no hardware do vácuo.

Figura 3. Princípio do material da condensação do gás inerte.

Como os Trabalhos de Processo Em Fase Gasosa da Condensação

O processo utiliza um gás, que seja tipicamente inerte, na elevação de pressões bastante promover a formação da partícula, mas baixo bastante para permitir a produção de partículas esféricas. O Metal é introduzido em um elemento caloroso e derretido ràpida. O metal é tomado rapidamente às temperaturas distante acima do ponto de derretimento, mas menos do que o ponto de ebulição, de modo que uma pressão de vapor adequada seja conseguida. O Gás continuamente é introduzido na câmara e removido pelas bombas, assim que o fluxo do gás move o metal evaporado longe do elemento quente. Porque o gás refrigera o vapor do metal, as partículas nanômetro-feitas sob medida formam. Estas partículas são líquidas desde que estão ainda demasiado quentes ser contínuas. As partículas líquidas colidem e coalescem em um ambiente controlado de modo que as partículas venham a especificação, permanecendo esféricas e com superfícies lisas. Enquanto as partículas líquidas são refrigeradas mais sob o controle, transformam-se sólido e crescem-se já não. Neste momento os nanoparticles são muito reactivos, assim que são revestidos com um material que impeça uma interacção mais adicional com outras partículas (aglomeração) ou com outros materiais.

Síntese Fluida Supercrítico

Os Métodos que usam líquidos supercríticos são igualmente poderosos para a síntese dos nanoparticles. Para estes métodos, as propriedades de um líquido supercrítico (forçado fluido no estado supercrítico regulando sua temperatura e sua pressão) são usadas para formar nanoparticles por uma expansão rápida de uma solução supercrítico. O método fluido Supercrítico é desenvolvido actualmente na escala piloto em um processo contínuo.

Giro Para Fazer Fibras Finas do Polímero

Uma tecnologia emergente para a fabricação de fibras finas do polímero é baseada no princípio de girar soluções diluídas do polímero em um campo elétrico de alta tensão. O giro do Electro é um processo por que uma gota suspendida do polímero é cobrada com os milhares de volts. Em uma tensão característica a gota forma um cone de Taylor, e um jato fino do polímero libera-se da superfície em resposta às forças elásticas geradas pela interacção de um campo elétrico aplicado, com a carga elétrica levada pelo jato. Isto produz um pacote de fibras do polímero. O jato pode ser dirigido a uma superfície aterrada e ser recolhido como uma Web contínua das fibras que variam em tamanho de alguns µm a menos de 100 nanômetro.

Usando Moldes Para Formar Nanoparticles

Todo O material que contem o regular nano-fez sob medida os poros ou os vácuos podem ser usados como um molde para formar nanoparticles. Os Exemplos de tais moldes incluem a alumina porosa, os zeolites, os copolímeros do di-bloco, os dendrimers, as proteínas e as outras moléculas. O molde não tem que ser um objeto 3D. Os moldes Artificiais podem ser criados em uma superfície do plano ou em uma relação do gás-líquido formando monolayers auto-montados.

Auto-Conjunto de Nanoparticles

Nanoparticles de uma vasta gama de materiais - incluindo uma variedade de compostos orgânicos e biológicos, mas igualmente óxidos, metais, e semicondutores inorgánicos - pode ser processado usando técnicas químicas do auto-conjunto. Estas técnicas exploram o acessório selectivo das moléculas às superfícies específicas, reconhecimento biomolecular e princípios auto-pedindo (por exemplo o embarcadouro preferencial de costas do ADN com pares baixos complementares) assim como química para anexar moléculas em conjuntos e carcaças (por exemplo grupos da extremidade do tiolato (- SH)) e outras técnicas como o micelle reverso, sonochemical aperfeiçoados, e síntese fotoquímica para realizar nanostructures auto-montados de 1-D, 2-D e 3-D. Os blocos de apartamentos moleculars actuam enquanto as partes de um enigma de serra de vaivém que se juntam junto em um pedido perfeito sem um presente óbvio da força motriz.

A Nanotecnologia Molecular Oferece Visões para o Futuro

as concepções nanotechnological a longo prazo e visionários, contudo, vão para além destas primeiras aproximações. Isto aplica-se em particular à revelação de materiais biomimetic com a capacidade da auto-organização, auto-cura e da auto-réplica por meio da nanotecnologia molecular. Um objetivo aqui é a combinação de materiais sintéticos e biológicos, arquiteturas e sistemas, respectivamente, a imitação de processos biológicos para aplicações tecnologicos. Este campo da nanobiotecnologia está presentemente ainda no estado de investigação básica, mas é considerado como um dos campos os mais prometedores da pesquisa para o futuro.

Nota: Uma lista completa de referências pode ser encontrada com referência ao texto original.

Autor Preliminar: Dr. Wolfgang Luther (editor).

Source: Divisão de Tecnologias Futura do Relatório de VDI (Verein Deutscher Ingenieure): Aplicação Industrial do ` dos Nanomaterials - Possibilidades e Riscos: Análise da Tecnologia'.

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor http://www.zt-consulting.de.

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

Last Update: 12. June 2013 23:14

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