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Aplicaciones de la Investigación, del Revelado y del Mercado para los Nanomaterials y el Carbón Nanotubes

Temas Revestidos

Antecedentes

Empaquetado Elegante del `' para la Comida

Catalizadores para el Combustible y los Materiales

Progreso de la Nanotecnología Medido por el Aumento en Publicar del R&D

Países Que Están Llevando la Manera

El Mercado para los Materiales Nuevos (Nanomaterials del `')

La Importancia de Nanotubes

¿Podía Nanotubes Comenzar una Nueva Revolución Industrial?

¿Cuál es el Elevador del Espacio?

El Espacio y las Industrias Aeronáuticas Serán Primer Para Utilizar Nanotubes

La Carrera Mundial Para Fabricar Nanotubes

Antecedentes

La ausencia de una definición estricta universal validada de la nanotecnología ha permitido que el énfasis de la investigación ensanche, abarcando muchas áreas del trabajo que se han referido tradicionalmente como química o biología. Así, la primera característica mayor de la actividad agrupada bajo esta sección es que el R&D contemporáneo corta a través de una amplia gama de sectores industriales.

Empaquetado Elegante del `' para la Comida

En algunos casos, los mercados importantes están bastante bien definidos. La industria alimentaria sirve como buen ejemplo aquí, donde hay programas pilotos importantes en el trabajo. Para ilustrar, embalajes elegantes del ` los' para la industria alimentaria (que indica frescura o de otra manera) están cercanos al mercado. En 2006, el empaquetado de la cerveza es anticipado por la industria para utilizar el peso más alto de material nano-fortalecido, en 3 millones de libras., seguido por las carnes y los refrescos carbonatados. En 2011, mientras tanto, la figura total pudo alcanzar casi 100 millones de libras.

Catalizadores para el Combustible y los Materiales

En otros casos, se determinan las aplicaciones importantes pero los impactos eventual del mercado son más difíciles de predecir. Por ejemplo, la nanotecnología se anticipa para rendir avances importantes en tecnología del catalizador. Si estas aplicaciones potenciales que entonces se observan el impacto en sociedad será dramático, como catalizadores, discutible la tecnología más importante de nuestra sociedad moderna, active la producción de una amplia gama de materiales y de combustibles.

Progreso de la Nanotecnología Medido por el Aumento en Publicar del R&D

Una segunda característica del trabajo actual en esta área es que las clases de materiales y de procesos que son convertidos son necesariamente tecnología del ` activada': impulsado conectado por los impactos potenciales de la nanotecnología, la comunidad del R&D está logrando avances rápidos en ciencia y tecnología básicas. Este nivel de interés científico es calibrado por Compano y Hullman que examinen el número mundial de publicaciones en nanotecnología en la base de datos de Índice de Citación (SCI) de la Ciencia. Concluyen eso para el período entre 1989 y 1998 la tasa de crecimiento anual media en el número de publicaciones es un ` el' 27% impresionante.

Países Que Están Llevando la Manera

Esta subida del interés no se linda a una pequeña cantidad de depósitos centrales, sin embargo. En Lugar, la investigación se extiende a través de más de 30 países que han desarrollado actividades y planes de la nanotecnología. De esta manera, Compano y Hullman también examinan la distribución de este interés. Basado sobre sus conclusión, el más activo es los E.E.U.U., con áspero un cuarto de todas las publicaciones, seguido por Japón, China, Francia, el REINO UNIDO y Rusia. Estos países solamente explican el 70% de los artículos científicos del mundo en la nanotecnología. Particularmente, porque China y Rusia las partes son excepcionales en comparación con su presencia general en la base de datos de SCI y muestran la significación del nanoscience en sus sistemas de la investigación.

El Mercado para los Materiales Nuevos (Nanomaterials del `')

La tercera característica mayor de la actividad agrupada bajo preocupaciones de esta sección ese hecho de que la nanotecnología está sobre todo sobre la fabricación de cosas. Por este motivo, la mayor parte del enfoque existente del R&D se centra en los nanomaterials del `': materiales nuevos cuya estructura molecular se ha dirigido en la escala de los nanómetros. De Hecho, Saxl declara que la ciencia y la tecnología materiales del ` es fundamentales a una mayoría de las aplicaciones de la nanotecnología.' Así, muchos de los materiales que siguen (el Cuadro 1) implica cualquier producción a granel de pastas convencionales que sean nanomaterials mucho más pequeños (y por lo tanto exhiba diversas propiedades) o nuevos, tales como fullerenes y nanotubes. El rango del mercado de nanomaterials es considerable. De Hecho, se ha estimado que, ayudado por la nanotecnología, los materiales y los procesos nuevos se pueden preveer para tener un impacto del mercado de US$340 excesivo mil millones dentro de una década.

Resumen del Cuadro 1. de los nanomaterials mayores actualmente en la investigación y desarrollo y sus aplicaciones potenciales.

   Material

Propiedades

Aplicaciones

  De Escala De Tiempo (al lanzamiento de mercado)

Atados de átomos

Receptores de papel de Quantum

Capas Ultrafinas - generalmente algunos nanometres densamente - de material del semiconductor (el receptor de papel) crecido entre el material de barrera por tecnologías modernas del incremento cristalino. Los materiales de barrera atrapan electrones en las capas ultrafinas, así produciendo varias propiedades útiles. Estas propiedades han llevado, por ejemplo, al revelado de los dispositivos muy eficientes del laser.

Los lectores de cd han hecho uso de los laseres del receptor de papel del quantum por varios años. Más recientes desarrollos prometen hacer éstos trivialidad de los nanodevices en las telecomunicaciones y la óptica baratas.

Actual - 5 años

Puntos de Quantum

Nanoparticles Fluorescentes que son invisibles hasta que el ` se encendiera hacia arriba' por la luz ultravioleta. Pueden ser hechos para exhibir un rango de colores, dependiendo de su composición.

Telecomunicaciones, la óptica.

7-8 años.

Polímeros

materiales Orgánico-Basados que emiten la luz cuando una corriente eléctrica se aplica a ellos y vice versa.

Calculando, conversión de energía.

¿?

Granos que son menos que 100nm de tamaño

Nanocapsules

Buckminsterfuller-enes es el ejemplo más bien conocido. Descubiertas en 1985, estas partículas C60 son 1nm en ancho.

Muchas aplicaciones consideradas, e.g lubricante seco del nanoparticulate para dirigir.

Actual - 2 años.

Nanoparticles Catalíticos

En el rango de 1-10 nanómetro, tales materiales estaban en existencia mucho antes fue observado que pertenecieron a los reinos de la nanotecnología.  Sin Embargo, los recientes desarrollos están permitiendo a una masa dada del catalizador presentar más superficie para la reacción, por lo tanto mejorando su funcionamiento. Después de esto, tales nanoparticles catalíticos se pueden regenerar a menudo para el uso adicional.

Amplia gama de aplicaciones, incluyendo los materiales, combustible y producción alimentaria, salud y agricultura.

¿Actual -?

Fibras que son menos que 100nm en diámetro

Nanotubes del Carbón

Dos tipos de nanotube existen: los nanotubes de un sólo recinto del carbón, el supuesto ` Buckytubes', y nanotubes de múltiples capas del carbón. Ambos consisten en el carbón grafítico y tienen típicamente un diámetro interno de 5 nanómetro y un diámetro externo de 10 nanómetro. Descrito como el ` la mayoría del material importante en nanotecnología hoy', se ha calculado que el material nanotube-basado tiene el potencial de llegar a ser 50-100 veces más fuerte que el acero en una sexta parte del peso.

Se consideran Muchas aplicaciones: manufactura del espacio y de los aviones, automóviles y construcción. Los nanotubes De Varias Capas del carbón están ya disponibles en cantidades comerciales prácticas. Buckytubes una cierta manera de la producción comercial en grande

Actual - 5 años.

Películas que son menos que 100nm en espesor

capas monomoleculares Uno mismo-Que Ensamblan (SAMs)

Las substancias Orgánicas o inorgánicas forman espontáneamente una molécula de la capa una densamente en una superficie. Las capas Adicionales se pueden agregar, llevando a las laminas donde está apenas una molécula cada capa profundizada.

Una amplia gama de aplicaciones, sobre la base de las propiedades que colocan de ser químicamente activo a ser desgaste - resistente.

2-5 años.

capas Nano-De partículas.

La tecnología de la Capa ahora está siendo influenciada fuertemente por la nanotecnología. E.g las capas metálicas del acero inoxidable pintadas (con vaporizador) usando polvos del nanocrystalline se han mostrado para poseer endurecimiento creciente en comparación con capas convencionales.

Sensores, bases de la reacción, fabricación del cristal líquido, cables moleculares, lubricación y capas protectoras, herramientas anticorrosión de las capas, más resistentes y más duras de corte.

5-15 años.

Materiales de Nanostructured

Nano-Compuestos

Los Compuestos son combinaciones de los metales, de la cerámica, de los polímeros y de los materiales biológicos que permiten comportamiento multifuncional. Cuando se introducen los materiales que existen en el nanolevel, se forman los nanocomposites, y se alteran las propiedades de material - e.g endurecimiento, diapositiva, porosidad -.

Varias aplicaciones, determinado donde están importantes las características de la pureza y de la conductividad eléctrica, por ejemplo en microelectrónica. La explotación Comercial de estos materiales es actualmente pequeña, el más ubicuo de éstos que son el negro de carbón, que encuentra la aplicación industrial dispersa, determinado en neumáticos del vehículo.

Actual - 2 años.

Materias Textiles

Incorporación de nanoparticles y de cápsulas en la ropa que lleva a la ligereza y a la durabilidad crecientes, y tejidos elegantes del `' (ese cambio sus propiedades físicas según la ropa del portador).

Militares, forma de vida.

3-5 años.

La Importancia de Nanotubes

Nanotubes proporciona a un buen ejemplo de cómo el R&D básico puede sacar en la aplicación completa del mercado en una área específica. Descrito como ` el material más importante en nanotecnología hoy', los nanotubes son un nuevo material con resistencia a la tensión notable. De Hecho, tomando en cuenta barreras técnicas actuales, el material nanotube-basado se anticipa para llegar a ser 50-100 veces más fuerte que el acero en una sexta parte del peso. Este revelado empequeñecería las mejorías que las fibras de carbono trajeron a los compuestos.

¿Podía Nanotubes Comenzar una Nueva Revolución Industrial?

Harry Kroto, que fue concedido el Premio Nobel Para el descubrimiento de C60 Buckminsterfullerene, declara que tales avances tardarán a ` un tiempo largo, largo' para lograr, las primeras aplicaciones de los nanotubes que están en el revelado compuesto. Sin Embargo, si llegan tales tecnologías eventual, los resultados serán impresionantes: ` serán equivalentes a la invención de James Watt del condensador', un revelado que retroceso-arrancó la Revolución industrial.

¿Cuál es el Elevador del Espacio?

El concepto del elevador del espacio sirve como buen ejemplo de la clase de visionario pensando que el revelado reciente del nanotube ha inspirado. La idea de una fuerza ascensional del ` a las estrellas' no es sí mismo determinado nueva: un representante técnico Ruso, Yuri Artutanov, encerró la idea de un elevador - quizás movido por motor por un laser que podría transportar reservado las cargas útiles y a gente a una plataforma de espacio - ya en 1960. Sin Embargo, tales ideas han sido obstaculizadas siempre por la falta de fuerza material necesaria hacer la fijación de cable. El nanotube puede ser el clave a superar este prolongado obstáculo, haciendo el elevador del espacio una realidad en apenas 15 años. Este revelado, aunque, confiará en la incorporación acertada de nanotubes en fibras o cintas y con éxito evitar diversos peligros atmosféricos, tales como rayos, micrometeors, y escombros de espacio humano-hechos.

El Espacio y las Industrias Aeronáuticas Serán Primer Para Utilizar Nanotubes

El ímpetu del mercado detrás de tales progresos, entonces, está sin obstrucción: se anticipa la industria de espacio convencional como el primer cliente mayor, seguido por los fabricantes de aviones. Sin Embargo, como los costos de producción caen (actualmente se prevee que US$20-1200/g), nanotubes encuentre la aplicación dispersa en las industrias grandes tales como los automóviles y la construcción. De hecho, es posible concebir de un mercado en cualquier área de la industria que se beneficie de materiales más pálidos y más fuertes.

La Carrera Mundial Para Fabricar Nanotubes

Es expectativas tales como éstos que estén aprovisionando de combustible actualmente la carrera para desarrollar técnicas de la producción en serie del nanotube en cantidades económicas. El Grupo del ETC declara que hay actualmente por lo menos 55 compañías implicadas en la fabricación del nanotube y que los niveles de la producción pronto alcanzarán 1 kg/day en algunas compañías. Por ejemplo, Mitsui de Japón y el Co. construyeron un recurso en abril de 2003 con una capacidad de producción anual de 120 toneladas de nanotubes del carbón. La compañía proyecta comercializar el producto a los fabricantes de coches, a los fabricantes de la resina y a los fabricantes de la batería. De hecho, la industria ha crecido tan rápidamente que Holister cree que el número de surtidores del nanotube ya en existencia no es probable ser utilizado por aplicaciones disponibles en los próximos años. Frito también utiliza este conflicto, declarando que el campo del nanotube del carbón del ` es ya sobresaturado'.

Nota: Un filete completo de referencias puede ser encontrado refiriendo al texto original.

Autor Primario: Alexander Huw Arnall.

Fuente: Parte de Greenpeace, Tecnologías Futuras del `, Nanotecnología De Hoy de las Opciones, Inteligencia Artificial y Robótica; Una correspondencia técnica, política e institucional de tecnologías emergentes', Julio de 2003.

Para más información sobre esta fuente visite por favor a Greenpeace.

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

Last Update: 12. June 2013 23:19

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