Вверх ногами Методы для Делать Продукты Нанотехнологии

Покрытые Темы

Предпосылка

Что Обрабатывает использовано для Вверх ногами Изготавливания?

Как Контролировать Конструкцию и Рост Nanoparticles

Процесс Sol-Геля

Аэрозол-Основанные Процессы (Распылять)

Низложение Химического Пара (CVD)

Атомная или Молекулярная Конденсация

Используя Газофазовую Конденсацию для того чтобы Произвести Металл Nanopowders

Как Газофазовые Работы Процесса Конденсации

Закризисный Жидкий Синтез

Закручивать для того чтобы Сделать Тонкие Волокна Полимера

Используя Шаблоны для того чтобы Сформировать Nanoparticles

Собственн-Агрегат Nanoparticles

Молекулярная Нанотехнология Предлагает Зрения на Будущее

Предпосылка

2 общих путя доступного произвести nanomaterials, как показано в следующей диаграмме. Первый путь начать с кусковым материалом и после этого сломать его в более малые части используя механически, химикат или другую форму энергии (идущий сверху вниз). Противоположный подход синтезировать материал от атомного или молекулярного вида через химические реакции, позволяющ для частиц прекурсора вырасти в размере (вверх ногами). Оба подхода можно сделать в или газе, жидкости, закризисных жидкостях, твердых положениях, или в вакууме. Большое Часть из изготовлений заинтересовано в способности контролировать: степень состава e частицы распределения по размеру d c формы частицы b размера частицы a))))) аггломерации частицы.

Диаграмма 1. 2 основных подхода к изготовлению nanomaterials: от левой стороны к праву) и вверх ногами (от права к левой стороне).

Какие Процессы использованы для Вверх ногами Изготавливания?

Методы для того чтобы произвести nanoparticles от атомов химические процессы основанные на преобразованиях в низложении обрабатывая, химический пара например sol-геля разрешения (CVD), плазме или конденсации синтеза распылять пламени, пиролиза лазера, атомных или молекулярных. Эти химические процессы полагаются на наличии соотвествующих «металл-органических» молекул как прекурсоры. обрабатывать Sol-Геля отличает от других химических процессов должных к своей относительно низкой обрабатывая температуре. Это делает процесс sol-геля рентабельный и разносторонним. В распыляя процессах подача реактантов (газа, жидкости в форме аэрозолей или смесей обоих) введена к с высокой энергией пламени произведенному например оборудованием распылять плазмы или лазером углекислого газа. Реактанты разлагают и частицы сформированы в пламени однотиповыми нуклеацией и ростом. Быстрый охлаждать приводит к в образовании частиц nanoscale.  

Эти химические процессы к материалам основанным на преобразованиях в разрешении как обрабатывать sol-геля, гидро или синтезы solvo термальные, Metal Органическое Разложение (MOD), или в низложении пара химиката участка пара (CVD). Большинств химические трассы полагаются на наличии соотвествующих «металл-органических» молекул как прекурсоры. Среди различных прекурсоров окисей металла, namely b-diketonates металла и carboxylates металла, алкоксиды металла самые разносторонние. Они доступны для почти всех элементов и рентабельный синтез от дешевого исходное сырьё был начат для некоторого. 

Как Контролировать Конструкцию и Рост Nanoparticles

2 общих путя имел в распоряжении контролировать образование и рост nanoparticles. Вызывать арестованным высыпанием и зависит или на высасывании одного из реактантов или на введении химиката который преградил бы реакцию. Другой метод полагается на физическом ограничении тома доступного для роста индивидуальных nanoparticles путем использование шаблонов.   

Процесс Sol-Геля

Метод геля sol общепринятый промышленный процесс для поколения коллоидных nanoparticles от жидкофазового, то более добавочно было начато в последних летах для продукции предварительных nanomaterials и покрытий. Sol-гел-Процессы хорошо приспособлены для синтеза nanopowders nanoparticles и смесей окиси. Главные преимущества методов sol-геля для подготовки материалов низкая температура обрабатывать, многосторонность, и гибкая реология позволяющ легкий формировать и врезать. Они предлагают уникально возможности для доступа к органическ-неорганическим материалам. Наиболее обыкновенно используемые прекурсоры окисей алкоксиды, должные к их коммерчески наличию и к высокому пассиву M-ИЛИ скрепления позволяющ лёгкий портняжничать в situ во время обрабатывать.

Диаграмма 2. модель Системы для nanocomposites произвела sol-гелем.

Аэрозол-Основанные Процессы

Аэрозол-Основанные процессы общий метод для промышленного производства nanoparticles. Аэрозоли можно определить как твердые или жидкостные частицы в участке газа, где частицы могут заколебаться от молекул до µm 100 в размере. Аэрозоли были использованы в промышленном изготавливании прежде основной наукой и инженерство аэрозолей было понято. Например, частицы черноты углерода используемые в пигментах и усиленных автошинах автомобиля произведены сгоранием углерода; пигмент titania для пользы в красках и пластмассах сделан оксидацией titanium тетрахлорида; ый кремнезем и titania сформированные от соответственно tetrachlorides пиролизом пламени; стекловолокна изготовлены подобным процессом.

Традиционно, распылять использован или для того чтобы высушить влажные материалы или депозировать покрытия. Распылять химикатов прекурсора на heated поверхность или в горячие результаты атмосферы в пиролизе прекурсора и образование частиц. Например, процесс комнатной температуры electro-распыляя был начат на Оксфордском Университете для того чтобы произвести nanoparticles сложных полупроводников и некоторых металлов. В частности, nanoparticles Компактных дисков были произведены путем производить микро--капельки аэрозоля содержа соль Компактного диска в атмосфере содержа сульфид водорода.

Низложение Химического Пара (CVD)

CVD состоит в активировать химическую реакцию между поверхностью субстрата и газообразным прекурсором. Активации можно достигнуть или с температурой (Термальным CVD) или с плазмой (PECVD: Увеличенное Плазмой Низложение Химического Пара). Главное преимущество nondirective аспект этой технологии. Плазма позволяет уменьшить значительно отростчатую температуру сравненную к термальному процессу CVD. CVD широко использован для того чтобы произвести nanotubes углерода.

Атомная или Молекулярная Конденсация

Этот метод использован главным образом для металла содержа nanoparticles. Кусковой материал нагрет в вакууме для того чтобы произвести поток испаренного и распыленного дела, которое направлено к камере содержа или инертную или реактивную атмосферу газа. Быстрый охлаждать атомов металла должных к их столкновению с молекулами газа приводит к в конденсации и образовании nanoparticles. Если реактивный газ как кислород использован после этого, то nanoparticles окиси металла произведены.  

Используя Газофазовую Конденсацию для того чтобы Произвести Металл Nanopowders

Теория газофазовой конденсации для продукции nanopowders металла известна, сперва сообщаемо в 1930. Газофазовая конденсация использует камеру вакуума которая состоит из нагревающего элемента, металла, котор нужно сделать в nano-порошок, оборудования собрания порошка и оборудования вакуума.

Диаграмма 3. Принцип материала конденсации инертного газа.

Как Газофазовые Работы Процесса Конденсации

Процесс использует газ, который типично инертн, на давлениях достаточн высокий для того чтобы повысить образование частицы, но низко достаточно позволить продукции сферически частиц. Металл введен на heated элемент и быстро расплавлен. Металл быстро принят к температурам далеко над точкой плавления, но чем температура кипения, так, что адекватнее давление пара будет достигано. Газ непрерывно введен в камеру и извлекан насосами, поэтому подача газа двигает испаренный металл далеко от горячего элемента. По Мере Того Как газ охлаждает пар металла, нанометр-определенные размер частицы формируют. Эти частицы жидкостны в виду того что они все еще слишком горячи для того чтобы быть тверды. Жидкостные частицы вступают в противоречия и коалесцируют в регулируемой окружающей среде так, что частицы вырастут к спецификации, остающ сферически и с ровными поверхностями. По Мере Того Как жидкостные частицы более добавочно охлажены под управлением, они будут твердым телом и не растут больше не. На этой стадии nanoparticles очень реактивны, поэтому они покрыны с материалом который предотвращает более дальнеишее взаимодействие с другими частицами (аггломерацией) или с другими материалами.

Закризисный Жидкий Синтез

Методы используя закризисные жидкости также мощны для синтеза nanoparticles. Для этих методов, свойства закризисной жидкости (жидкости, котор принудил в закризисное положение путем регулировать свою температуру и свое давление) использованы для того чтобы сформировать nanoparticles быстрым расширением закризисного разрешения. Закризисный жидкий метод в настоящее время начат на пилотном маштабе в непрерывном процессе.

Закручивать для того чтобы Сделать Тонкие Волокна Полимера

Вытекая технология для изготовления тонких волокон полимера основана на принципе закручивая разбавленных растворов полимера в высоковольтном электрическом поле. Закручивать Electro процесс которым ое падение полимера поручено с тысячами вольтов. На характерном напряжении тока капелька формирует конус Тейлора, и точный двигатель полимера выпускает от поверхности в ответ на растяжимые усилия произведенные взаимодействием прикладного электрического поля, при электрический заряд снесенный двигателем. Это производит пачку волокон полимера. Двигатель можно сразу к заземленной поверхности и собрать как непрерывная сеть волокон колебаясь в размере от немного µm к меньш чем 100 nm.

Используя Шаблоны для того чтобы Сформировать Nanoparticles

Любой материал содержа постоянного посетителя nano-определил размер поры или свободные пространства можно использовать как шаблон для того чтобы сформировать nanoparticles. Примеры таких шаблонов включают пористый глинозем, цеолиты, сополимеры di-блока, dendrimers, протеины и другие молекулы. Шаблон не должен быть предметом 3D. Искусственние шаблоны можно создаться на плоской поверхности или поверхность раздела между газообразной и жидкой фазами путем формировать собственн-собранные монослои.

Собственн-Агрегат Nanoparticles

Nanoparticles широкого диапазона материалов - включая разнообразие органические и биологические смеси, но также неорганические окиси, металлы, и полупроводники - смогите быть обработано используя химические методы собственн-агрегата. Эти методы эксплуатируют селективное приложение молекул к специфическим поверхностям, биомолекулярному опознаванию и собственн-приказывая принципам (например преференциальной стыковке стренг ДНА с комплементарными низкопробными парами) так же, как хорошо отработанный химии для прикреплять молекулы на группы и субстраты (например конечные группы тиола (- SH)) и другие методы как обратная мицелла, sonochemical, и фотохимическому синтезу для того чтобы осуществить nanostructures 1-D, 2-D и 3-D собственн-собранные. Молекулярные строительные блоки действуют по мере того как части головоломки зигзага которые соединяют совместно в совершенном заказе без очевидного настоящего момента движущей силы.

Молекулярная Нанотехнология Предлагает Зрения на Будущее

долгосрочные и воображаемые nanotechnological зачатия, однако, идут далеко за эти первые подходы. Это применяется в частности к развитию biomimetic материалов с способностью собственн-организации, самолечебно и собственн-репликации посредством молекулярной нанотехнологии. Одна задача здесь материалы сочетание из синтетические и биологические, зодчеств и системы, соответственно, имитация биологических процессов для технологических применений. Это поле nanobiotechnology в настоящее время все еще в положении фундаментальных исследований, но сосчитано как одно из самых перспективнейших полей исследования на будущее.

Примечание: Полный список справок может быть найден путем ссылаться к первоначально тексту.

Основной автор: Др. Wolfgang Luther (редактор).

Источник: Будущее Разделение Технологий Отчета О VDI (Verein Deutscher Ingenieure): Применение ` Промышленное Nanomaterials - Шансы и Риски: Анализ Технологии'.

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите http://www.zt-consulting.de.

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

Last Update: 12. June 2013 23:16

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit