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Forschung, Entwicklungs-und Markt-Anwendungen für Nanomaterials und Kohlenstoff Nanotubes

Themen Umfaßt

Hintergrund

` Intelligentes' Verpacken für Nahrung

Katalysatoren für Kraftstoff und Materialien

Nanotechnologie Fortschritt Gemessen durch Zunahme, R&D Zu Veröffentlichen

Länder, Die Die Methode Führen

Der Markt für Neue Materialien (` Nanomaterials')

Die Bedeutung von Nanotubes

Konnte Nanotubes eine Neue Industrielle Revolution Beginnen?

Was ist der Weltraumlift?

Platz und Luftfahrtindustrien sind Erster, zum von Nanotubes Zu Verwenden

Der Weltweite Laufring, zum von Nanotubes Herzustellen

Hintergrund

Das Fehlen einer allgemeinhin geltenden strengen Definition der Nanotechnologie hat den Forschungsnachdruck erweitern lassen und viele Arbeitsbereiche umgegeben, die traditionsgemäß als Chemie oder Biologie gekennzeichnet. So ist die erste bedeutende Eigenschaft der Aktivität gruppiert unter diesem Kapitel, dass zeitgenössischer R&D über eine große Auswahl von Wirtschaftsbereichen schneidet.

` Intelligentes' Verpacken für Nahrung

In einigen Fällen sind bedeutende Märkte ziemlich gut definiert. Die Lebensmittelindustrie dient als gutes Beispiel hier, wo es beträchtliche Treiber bei der Arbeit gibt. Um darzustellen, ` sind intelligente' Verpackungen für die Lebensmittelindustrie (die Frische oder andernfalls anzeigen) zum Markt nah. Bis 2006 wird das Bierverpacken durch Industrie vorweggenommen, um das höchste Gewicht des Nano--verstärkten Materials, bei 3 Million Pounds zu verwenden., gefolgt vom Fleisch und von kohlensäurehaltigen alkoholfreien Getränken. Bis 2011 unterdessen erreichte die Gesamtabbildung möglicherweise fast 100 Million Pounds.

Katalysatoren für Kraftstoff und Materialien

In anderen Fällen werden wichtige Anwendungen gekennzeichnet, aber die etwaigen Marktauswirkungen sind schwieriger vorauszusagen. Zum Beispiel wird Nanotechnologie vorweggenommen, um beträchtliche Fortschritte in der Katalysatortechnologie zu erbringen. Wenn diese möglichen Anwendungen verwirklicht werden, dass dann die Auswirkung auf Gesellschaft, als Katalysatoren, bestreitbar die wichtigste Technologie in unserer modernen Gesellschaft drastisch ist, aktivieren Sie die Produktion einer großen Auswahl der Materialien und der Kraftstoffe.

Nanotechnologie Fortschritt Gemessen durch Zunahme, R&D Zu Veröffentlichen

Eine zweite Eigenschaft der aktuellen Arbeit in diesem Bereich ist, dass die Arten von den Materialien und von Prozessen, die sich entwickelt werden, notwendigerweise gedrückte ` Technologie' sind: ein gedrängt durch die möglichen Auswirkungen der Nanotechnologie, erzielt die R&D-Gemeinschaft schnelle Fortschritte im grundlegenden Wissenschaft und Technik. Dieses Niveau von wissenschaftlichen Zinsen wird von Compano und von Hullman abgemessen, die die weltweite Anzahl von Veröffentlichungen in der Nanotechnologie in der Wissenschafts-Zitat-Indexdatenbank (SCI) prüfen. Sie stellen dass während des Zeitraums zwischen 1989 fest und 1998 die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate in der Anzahl von Veröffentlichungen ist ein ` eindrucksvolles' 27%.

Länder, Die Die Methode Führen

Dieser Zinsauftrieb wird nicht auf eine geringe Anzahl zentralen Behältern, jedoch begrenzt. Stattdessen wird Forschung über mehr als 30 Ländern ausgebreitet, die Nanotechnologieaktivitäten und -pläne entwickelt haben. Auf diese Art prüfen Compano und Hullman auch die Verteilung dieser Zinsen. Basiert nach ihren Ergebnissen, ist das aktivste die US, mit ungefähr ein viertel aller Veröffentlichungen, gefolgt von Japan, von China, von Frankreich, von GROSSBRITANNIEN und von Russland. Diese Länder allein betragen 70% der wissenschaftlichen Papiere der Welt auf Nanotechnologie. Insbesondere denn China und Russland sind die Aktien im Vergleich zu ihrer allgemeinen Anwesenheit in der SCI-Datenbank hervorragend und zeigen die Stichhaltigkeit von nanoscience in ihren Forschungsanlagen.

Der Markt für Neue Materialien (` Nanomaterials')

Die dritte bedeutende Eigenschaft der Aktivität gruppiert unter Interessen dieses Kapitels diese Tatsache, dass Nanotechnologie Haupt- über die Herstellung von Sachen ist. Aus diesem Grund zentriert die meisten des vorhandenen Fokus von R&D auf ` Nanomaterials': neue Materialien, deren Molekülstruktur an der nmschuppe ausgeführt worden ist. Tatsächlich gibt Saxl an, dass ` Materialkunde und Technologie ist grundlegend zu einer Mehrheit der Anwendungen der Nanotechnologie.' So viele der Materialien, die folgen (Tabelle 1) beziehen jede Massenproduktion von herkömmlichen Mitteln mit ein, die viel kleinere (und weisen Sie folglich verschiedene Eigenschaften) auf oder neue Nanomaterials sind, wie Fullerenes und nanotubes. Die Reichweite des Marktes der Nanomaterials sind beträchtlich. Tatsächlich ist es geschätzt worden, dass, geholfen durch Nanotechnologie, neue Materialien und Prozesse erwartet werden können, um eine Marktauswirkung von Über-US$340 Milliarde innerhalb eines Jahrzehnts zu haben.

Tabelle 1. Zusammenfassung der bedeutenden Nanomaterials aktuell in der Forschung und Entwicklung und in ihren möglichen Anwendungen.

   Material

Eigenschaften

Anwendungen

  Zeit-Schuppe (zur Markteinführung)

Cluster von Atomen

Quantums-Vertiefungen

Ultradünne Schichten - normalerweise einige nanometres dick - Halbleitermaterial (die Vertiefung) gewachsen zwischen Sperrstoff durch moderne Kristallwachstumstechnologien. Die Sperrstoffe schließen Elektronen in den ultradünnen Schichten ein und so produzieren einige nützliche Eigenschaften. Diese Eigenschaften haben zum Beispiel zu die Entwicklung von in hohem Grade effizienten Laser-Einheiten geführt.

CD-Player haben Quantumsvertiefungslaser für einige Jahre ausgenutzt. Neuentwicklungen versprechen, diese nanodevices alltäglich zu machen in der preiswerten Telekommunikation und in der Optik.

Aktuell - 5 Jahre

Quantums-Punkte

Leuchtstoffnanoparticles, die unsichtbar sind, bis `' durch UV-Licht leuchtete. Sie können gemacht werden, um eine Reichweite der Farben, abhängig von ihrer Zusammensetzung aufzuweisen.

Telekommunikation, Optik.

7-8 Jahre.

Polymere

Organisch-Basierte Materialien, die Leuchte ausstrahlen, wenn ein elektrischer Strom an ihnen und vice versa angewendet wird.

Datenverarbeitung, Energieumwandlung.

?

Körner, die kleiner als 100nm an Größe sind

Nanocapsules

Buckminsterfuller-enes sind das weithin bekannteste Beispiel. Im Jahre 1985 Entdeckt, sind diese Partikel C60 1nm in der Breite.

Viele Anwendungen beabsichtigt, z.B. nanoparticulate trockenes Schmiermittel für die Technik.

Aktuell - 2 Jahre.

Katalytische nanoparticles

Im Bereich von 1-10 nm, bestanden solche Materialien, lange zuvor es verwirklicht wurde, dass sie den Reichen der Nanotechnologie gehörten.  Jedoch aktivieren Neuentwicklungen eine gegebene Masse des Katalysators, mehr Fläche für Reaktion darzustellen und folglich verbessern seine Leistung. Nach diesem können solche katalytischen nanoparticles für Weiterverwendung häufig regeneriert werden.

Große Auswahl von Anwendungen, einschließlich Materialien, Kraftstoff und Lebensmittelproduktion, Gesundheit und Landwirtschaft.

Aktuell -?

Fasern, die kleiner als 100nm im Durchmesser sind

Kohlenstoff nanotubes

Zwei Baumuster nanotube existieren: die Einzelwand Kohlenstoff nanotubes, das so genannte ` Buckytubes' und mehrschichtige Kohlenstoff nanotubes. Beide bestehen aus Graphitkohlenstoff und haben gewöhnlich einen Innendurchmesser von 5 nm und ein externer Durchmesser von 10 nm. Als das ` das meiste wichtige Material heute Beschrieben in der Nanotechnologie', ist es berechnet worden, dass nanotube-basiertes Material das Potenzial hat, 50-100mal als Stahl bei Sechstel des Gewichts stärker zu werden.

Viele Anwendungen werden beabsichtigt: Platz- und Flugzeugfertigung, Automobile und Bau. Mehrschichtige Kohlenstoff nanotubes sind bereits in den praktischen handelsüblichen Mengen erhältlich. Buckytubes irgendeine Methode weg von der umfangreichen wirtschaftlich lohnenden Produktion

Aktuell - 5 Jahre.

Filme, die kleiner als 100nm in der Stärke sind

Selbst-Zusammenbauende monomolekulare Schichten (SAMs)

Organische oder anorganische Substanzen bilden spontan ein Molekül der Schicht eine dick auf einer Oberfläche. Zusätzliche Schichten können hinzugefügt werden und zu Laminate führen, in denen jede Schicht gerade ein ausführliches Molekül ist.

Eine große Auswahl von Anwendungen, basiert auf den Eigenschaften, die vom Sein chemisch aktiv bis zu Sein haltbar reichen.

2-5 Jahre.

Nano--Partikelbeschichtungen.

Beschichtungstechnologie wird jetzt stark durch Nanotechnologie beeinflußt. Z.B. sind die metallischen Edelstahlbeschichtungen, die unter Verwendung nanocrystalline Pulver gesprüht werden, gezeigt worden, um Aufhärtung im Vergleich zu herkömmlichen Beschichtungen zu besitzen.

Fühler, Reaktionsbetten, Flüssigkristallherstellung, molekulare Kabel, Schmierung und Schutzschichten, rostfeste Beschichtungs-, stärkere und härtereschneidwerkzeuge.

5-15 Jahre.

Nanostructured-Materialien

Nano--Zusammensetzungen

Zusammensetzungen sind Kombinationen von Metallen, von Keramik, von Polymeren und von biologischen Materialien, die Multifunktionsverhalten erlauben. Wenn Materialien eingeführt werden, die am nanolevel existieren, werden nanocomposites gebildet, und die Materialeigenschaften - z.B. Härte, Transparenz, Porosität - werden geändert.

Einige Anwendungen, besonders wo Eigenschaften der Reinheit und der elektrischen Leitfähigkeit wichtig sind, wie in Mikroelektronik. Gewerbliche Verwertung dieser Materialien ist aktuell, das überall vorhandenste von diesen klein, die Ruß sind, der weit verbreitete industrielle Anwendung findet, besonders in den Fahrzeugreifen.

Aktuell - 2 Jahre.

Gewebe

Inkorporation von nanoparticles und von Kapseln in die Kleidung, die zu erhöhte Leichtigkeit und Haltbarkeit führt, und ` intelligente' Gewebe (diese Änderung ihre physikalischen Eigenschaften entsprechend der Kleidung des Trägers).

Militär, Lebensstil.

3-5 Jahre.

Die Bedeutung von Nanotubes

Nanotubes stellen ein gutes Beispiel von zur Verfügung, wie grundlegender R&D in komplette Marktanwendung in einem speziellen Bereich starten kann. Als ` das wichtigste Material heute Beschrieben in der Nanotechnologie', sind nanotubes ein neues Material mit bemerkenswerter Dehnfestigkeit. Tatsächlich aktuelle technische Hindernisse berücksichtigend, wird nanotube-basiertes Material vorweggenommen, um 50-100mal als Stahl bei Sechstel des Gewichts stärker zu werden. Diese Entwicklung würde die Verbesserungen in den Schatten stellen, die Kohlenstofffasern zu den Zusammensetzungen holten.

Konnte Nanotubes eine Neue Industrielle Revolution Beginnen?

Harry Kroto, dem der Nobelpreis für die Entdeckung von C60 Buckminsterfullerene zugesprochen wurde, erklärt, dass solche Fortschritte ` eine lange, lange Zeit' nehmen zu erzielen, die Erstanträge von den nanotubes, die in der zusammengesetzten Entwicklung sind. Jedoch wenn solche Technologien schließlich ankommen, sind die Ergebnisse ehrfürchtig: sie ` sind mit James Watts Erfindung des Kondensatores', eine Entwicklung gleichwertig, die die industrielle Revolution Tritt-startete.

Was ist der Weltraumlift?

Das Konzept des Weltraumlifts dient als gute Abbildung der Art von visionärem, denkend, dass neue nanotube Entwicklung angespornt hat. Die Idee eines ` Aufzugs zu den Sternen' ist nicht selbst besonders neu: ein Russischer Ingenieur, Yuri Artutanov, sperrte die Idee eines Höhenruders - möglicherweise angeschaltet durch einen Laser, der Kostenbelastungen und Leute zu einer Raumstation ruhig transportieren könnte - bereits 1960 ein. Jedoch sind solche Ideen immer durch den Mangel an Materialfestigkeit notwendig, die Seilzugbefestigung herzustellen gehemmt worden. Das nanotube ist möglicherweise die Taste zum Ausgleichen dieses althergebrachten Hindernisses und macht den Weltraumlift eine Wirklichkeit in gerade 15 Jahre. Diese Entwicklung, obwohl, beruht auf der erfolgreichen Inkorporation von nanotubes in Fasern oder in Bänder und verschiedene atmosphärische Gefahren, wie Blitzschläge, micrometeors und menschlich-gemachter Weltraummüll erfolgreich in vermeiden.

Platz und Luftfahrtindustrien sind Erster, zum von Nanotubes Zu Verwenden

Der Marktantrieb hinter solchen Entwicklungen ist dann klar: die herkömmliche Platzindustrie wird als die erste Großkunde vorweggenommen, gefolgt von den Flugzeugbauern. Jedoch wie Produktionskosten abfallen (aktuell, werden US$20-1200/g), nanotubes erwartet, weit verbreitete Anwendung in solchen großen Industrien wie Automobile und Bau zu finden. Tatsächlich zu empfangen ist möglich, von einem Markt in irgendeinem Bereich der Industrie, der von den helleren und stärkeren Materialien profitiert.

Der Weltweite Laufring, zum von Nanotubes Herzustellen

Es ist Erwartungen wie diese, die aktuell den Laufring tanken, um Techniken von nanotube Großserienfertigung in den wirtschaftlichen Mengen zu entwickeln. Die USW.-Gruppe erklärt, dass es aktuell mindestens 55 Firmen gibt, die in nanotube Fälschung mit einbezogen werden und dass Produktionsebenen bald 1 kg/day in einigen Firmen erreichen werden. Zum Beispiel Japans bauten Mitsui und Co. einen Teildienst im April 2003 mit einer jährlichen Produktionskapazität von 120 Tonnen Kohlenstoff nanotubes auf. Die Firma plant, das Produkt zu den Autoherstellern, zu den Harzherstellern und zu den Batterieherstellern zu vermarkten. Tatsächlich ist die Industrie so schnell gewachsen, dass Holister glaubt, dass die Anzahl von nanotube Lieferanten bereits im Bestehen nicht wahrscheinlich sind, durch erhältliche Anwendungen in den kommenden Jahren unterstützt zu werden. Auch Gebraten unterstützt diesen Streit und angibt, dass der ` Kohlenstoff nanotube Bereich bereits' übersättigt ist.

Anmerkung: Eine komplette Quellenangabe kann gefunden werden, indem man den Originaltext anspricht.

Hauptautor: Alexander Huw Arnall.

Quelle: Greenpeace-Bericht, ` Zukünftige Technologien, Heutige Wahl-Nanotechnologie, Künstliche Intelligenz und Robotik; Eine technische, politische und Institutionskarte von auftauchenden Technologien', Im Juli 2003.

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte Greenpeace.

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

Last Update: 12. June 2013 22:57

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