Domande di Ricerca, di Sviluppo e del Mercato di Nanomaterials e Carbonio Nanotubes

Argomenti Coperti

Sfondo

Imballaggio Astuto del `' per l'Alimento

Catalizzatori per Combustibile e Materiali

Progresso di Nanotecnologia Misurato tramite Aumento nella Pubblicazione di R & S

Paesi Che Piombo il Modo

Il Servizio per i Materiali Novelli (Nanomaterials del `')

L'Importanza di Nanotubes

Ha Potuto Nanotubes Iniziare una Nuova Rivoluzione Industriale?

Che Cosa è l'Elevatore dello Spazio?

Lo Spazio e le Industrie Æreonautiche Saranno Primo Per Usare Nanotubes

La Corsa Mondiale Per Fabbricare Nanotubes

Sfondo

L'assenza di definizione rigorosa universalmente accettata di nanotecnologia ha permesso che l'enfasi della ricerca ampliasse, comprendendo molti campi di impiego che si sono riferiti a tradizionalmente come chimica o biologia. Quindi, la prima caratteristica principale di attività raggruppata nell'ambito di questa sezione è che la R & S contemporanea riguarda una vasta gamma di settori industriali.

Imballaggio Astuto del `' per l'Alimento

In alcuni casi, i servizi importanti sono equo ben definiti. L'industria alimentare servisce da buon esempio qui, dove ci sono driver significativi sul lavoro. Per illustrare, gli involucri astuti del `' per l'industria alimentare (che indicano la freschezza o altrimenti) sono vicini al servizio. Da ora al 2006, l'imballaggio della birra è preveduto dall'industria per usare il più alto peso di materiale nano-rinforzato, a 3 milione libbre., seguito dalle carni e dalle bibite gassose. Da ora al 2011, nel frattempo, la figura totale ha potuto raggiungere quasi 100 milione libbre.

Catalizzatori per Combustibile e Materiali

In altri casi, le applicazioni importanti sono identificate ma gli impatti finali del mercato sono più difficili da predire. Per esempio, la nanotecnologia è preveduta per rendere gli avanzamenti significativi nella tecnologia del catalizzatore. Se queste applicazioni potenziali poi che sono realizzate l'impatto sulla società sarà drammatico, come catalizzatori, discutibilmente la tecnologia più importante nella nostra società moderna, permetta alla produzione di una vasta gamma di di materiali e di combustibili.

Progresso di Nanotecnologia Misurato tramite Aumento nella Pubblicazione di R & S

Una seconda caratteristica di attività in corso in questa area è che i generi di materiali e di trattamenti che sono diventati sono necessariamente la tecnologia del ` spinta': sollecitato sopra dagli impatti potenziali di nanotecnologia, la comunità di R & S sta raggiungendo gli sviluppi rapidi della scienza e tecnologia di base. Questo livello di interesse scientifico è misurato da Compano e da Hullman che esaminano il numero mondiale delle pubblicazioni in nanotecnologia nel database di Indice delle Citazioni (SCI) di Scienza. Concludono quello per il periodo fra 1989 e 1998 il tasso di crescita annuale medio nel numero delle pubblicazioni sono un `' 27% impressionante.

Paesi Che Piombo il Modo

Questo aumento nell'interesse non è limitato ad un piccolo numero di repository centrali, tuttavia. Invece, la ricerca è sparsa attraverso più di 30 paesi che hanno sviluppato le attività e le pianificazioni di nanotecnologia. In questo modo, Compano e Hullman egualmente esaminano la distribuzione di questo interesse. Basato sopra i loro risultati, la maggior parte del attivo è gli STATI UNITI, con approssimativo un quarto di tutte le pubblicazioni, seguito dal Giappone, dalla Cina, dalla Francia, dal REGNO UNITO e dalla Russia. Questi paesi da solo rappresentano 70% degli articoli scientifici del mondo su nanotecnologia. In particolare, dato che la Cina e la Russia le condivisioni sono eccezionali in confronto alla loro presenza generale nel database di SCI e mostrano il significato del nanoscience nei loro sistemi della ricerca.

Il Servizio per i Materiali Novelli (Nanomaterials del `')

La terza caratteristica principale di attività raggruppata nell'ambito delle preoccupazioni di questa sezione quel fatto che la nanotecnologia è soprattutto circa la fabbricazione delle cose. Per questo motivo, la maggior parte del fuoco attuale di R & S concentra sui nanomaterials del `': materiali novelli di cui la struttura molecolare è stata costruita al disgaggio di nanometro. Effettivamente, Saxl specifica che la scienza e tecnologia materiale del ` è fondamentale ad una maggioranza delle applicazioni di nanotecnologia.' Quindi, molti dei materiali che seguono (Tabella 1) comprende qualsiasi produzione in serie dei composti convenzionali che sono nanomaterials molto più piccoli (e quindi presenti i beni differenti) o nuovi, quali i fullerenes e i nanotubes. L'intervallo del mercato dei nanomaterials è considerevole. Effettivamente, è stato stimato che, aiutato da nanotecnologia, i materiali ed i trattamenti novelli potessero essere preveduti per avere un impatto del mercato di US$340 miliardo eccessivo in una decade.

Riassunto della Tabella 1. dei nanomaterials principali corrente in ricerca e sviluppo e nelle loro applicazioni potenziali.

   Materiale

Beni

Applicazioni

  Della Scala Del Tempo (al lancio sul mercato)

Cluster degli atomi

Buche di potenziale

Livelli Ultrasottili - solitamente alcuni nanometri densamente - di materiale a semiconduttore (il pozzo) sviluppato fra materiale barriera dalle tecnologie moderne della crescita dei cristalli. I materiali barriera intrappolano gli elettroni nei livelli ultrasottili, così producendo una serie di beni utili. Questi beni piombo, per esempio, allo sviluppo delle unità altamente efficienti del laser.

I riproduttori di CD hanno usato i laser della buca di potenziale per parecchi anni. Gli sviluppi Più recenti promettono di rendere questi nanodevices ordinari nelle telecomunicazioni e nell'ottica a basso costo.

Corrente - 5 anni

Punti di Quantum

Nanoparticelle Fluorescenti che sono invisibili finché il ` non si illumini' da luce ultravioletta. Possono essere fatte per esibire un intervallo dei colori, secondo la loro composizione.

Telecomunicazioni, ottica.

7-8 anni.

Polimeri

a materiali Basati a organica che emettono l'indicatore luminoso quando una corrente elettrica si applica a loro e vice versa.

Computando, conversione di energia.

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Granuli che sono di meno che 100nm nella dimensione

Nanocapsules

Buckminsterfuller-enes è l'esempio più ben noto. Scoperte nel 1985, queste particelle C60 sono 1nm di larghezza.

Molte applicazioni prevedute, per esempio lubrificante asciutto del nanoparticulate per costruire.

Corrente - 2 anni.

Nanoparticelle Catalitiche

Nell'ordine di 1-10 nanometro, tali materiali erano in atto molto prima che fosse realizzato che hanno appartenuto ai regni di nanotecnologia.  Tuttavia, gli sviluppi recenti stanno permettendo alla massa data del catalizzatore di presentare più area per la reazione, quindi migliorando la sua prestazione. A Seguito di questo, tali nanoparticelle catalitiche possono essere rigenerate spesso per ulteriore uso.

Vasta gamma delle applicazioni, compresi i materiali, combustibile e produzione alimentare, salubrità ed agricoltura.

Corrente -?

Fibre che sono di meno che 100nm di diametro

Nanotubes del Carbonio

Due tipi di nanotube esistono: i nanotubes a parete semplice del carbonio, il cosiddetto ` Buckytubes' e nanotubes a più strati del carbonio. Entrambi consistono del carbonio grafitico e tipicamente hanno un diametro interno di 5 nanometro e un diametro esterno di 10 nanometro. Descritto oggi come il ` la maggior parte del materiale importante in nanotecnologia', è stato calcolato che a materiale basato nanotube ha il potenziale di diventare 50-100 volte più forte dell'acciaio ad una sesta parte del peso.

Molte applicazioni sono prevedute: lavorazione degli aerei e dello spazio, automobili e costruzione. I nanotubes A Più Strati del carbonio sono già disponibili in quantità commerciale pratica. Buckytubes un certo modo fuori da produzione commerciale su grande scala

Corrente - 5 anni.

Pellicole che sono di meno che 100nm di spessore

strati monomolecolari diMontaggio (SAMs)

Le sostanze Organiche o inorganiche formano spontaneamente densamente una molecola del livello uno su una superficie. I livelli Supplementari possono aggiungersi, piombo ai laminati in cui ogni livello è appena una molecola approfondita.

Una vasta gamma di applicazioni, in base ai beni che variano dall'essere chimicamente attivo ad essere resistente all'uso.

2-5 anni.

rivestimenti Nano-Polverizzati.

La tecnologia del Rivestimento ora sta influenzanda forte da nanotecnologia. Per Esempio i rivestimenti metallici dell'acciaio inossidabile polverizzati facendo uso delle polveri di nanocrystalline sono stati indicati per possedere la durezza aumentata in paragone ai rivestimenti convenzionali.

Sensori, letti di reazione, fabbricazione del cristallo liquido, collegare molecolari, lubrificazione e livelli protettivi, utensili per il taglio più duri e più duri anticorrosivi dei rivestimenti.

5-15 anni.

Materiali di Nanostructured

Nano-Compositi

I Compositi sono combinazioni di metalli, di ceramica, di polimeri e di materiali biologici che permettono il comportamento multifunzionale. Quando i materiali sono introdotti che esistono al nanolevel, i nanocomposites sono formati ed i beni del materiale - per esempio durezza, trasparenza, porosità - sono alterati.

Una serie di applicazioni, specialmente dove le caratteristiche di conduttività elettrica e della purezza sono importanti, quale nella microelettronica. Lo sfruttamento Commerciale di questi materiali è corrente piccolo, il più onnipresente di questi che sono nero di carbonio, che trova l'applicazione industriale diffusa, specialmente in pneumatici del veicolo.

Corrente - 2 anni.

Tessuti

Incorporazione delle nanoparticelle e delle capsule in abbigliamento che piombo alla leggerezza ed alla durevolezza aumentate e fabbricati astuti del `' (quel cambiamento le loro proprietà fisiche secondo l'abbigliamento dell'indossatore).

Militari, stile di vita.

3-5 anni.

L'Importanza di Nanotubes

Nanotubes fornisce un buon esempio di come la R & S di base può decollare nell'applicazione completa del mercato in un'area specifica. Descritto oggi come ` il materiale più importante in nanotecnologia', i nanotubes sono un nuovo materiale con resistenza alla trazione notevole. Effettivamente, catturando gli ostacoli tecnici correnti in considerazione, a materiale basato nanotube è preveduto per diventare 50-100 volte più forte dell'acciaio ad una sesta parte del peso. Questo sviluppo sminuirebbe i miglioramenti che le fibre del carbonio hanno portato ai compositi.

Ha Potuto Nanotubes Iniziare una Nuova Rivoluzione Industriale?

Harry Kroto, che ha ricevuto il Premio Nobel per la scoperta di C60 Buckminsterfullerene, specifica che tali avanzamenti richiederanno a ` molto, molto tempo' raggiungere, le prime applicazioni dei nanotubes che sono nello sviluppo composito. Tuttavia, se tali tecnologie finalmente arrivano, i risultati saranno impressionanti: ` saranno equivalenti all'invenzione di James Watt del condensatore', uno sviluppo che ha lanciato la rivoluzione industriale.

Che Cosa è l'Elevatore dello Spazio?

Il concetto dell'elevatore dello spazio servisce da buona illustrazione del genere di immaginario pensando che lo sviluppo recente del nanotube abbia ispirato. L'idea di un ascensore del ` alle stelle' non è stessa particolarmente nuova: un ingegnere Russo, Yuri Artutanov, ha rinchiuso già del 1960 l'idea di un elevatore - forse alimentato da un laser che potrebbe trasportare tranquillamente i carichi utili e la gente ad una piattaforma di spazio -. Tuttavia, tali idee sono state ostacolate sempre dalla mancanza di concentrazione materiale necessaria per fare il fissaggio del cavo. Il nanotube può essere il tasto a superare questo ostacolo di lunga durata, rendente all'elevatore dello spazio una realtà in appena 15 anni. Questo sviluppo, sebbene, conti sulla riuscita incorporazione dei nanotubes nelle fibre o nei nastri e con successo nella prevenzione dei pericoli atmosferici vari, quali i fulmini, i micrometeors ed i detriti di spazio umano-fatti.

Lo Spazio e le Industrie Æreonautiche Saranno Primo Per Usare Nanotubes

Lo slancio del mercato dietro tali sviluppi, poi, è chiaro: l'industria di spazio convenzionale è preveduta come il primo cliente principale, seguito dai costruttori di ærei. Tuttavia, come i costi di produzione cadono (corrente US$20-1200/g), nanotubes si pensa che trovi l'applicazione diffusa in tali grandi industrie come le automobili e la costruzione. Infatti, è possibile da immaginare un mercato di qualsiasi area dell'industria che trarrà giovamento dai materiali più leggeri e più forti.

La Corsa Mondiale Per Fabbricare Nanotubes

È aspettative come questi che corrente stanno rifornendo la corsa di combustibile per sviluppare le tecniche di produzione di massa del nanotube in quantità economica. Il Gruppo ECC specifica che ci sono corrente almeno 55 società in questione nel montaggio del nanotube e che i livelli di produzione presto raggiungeranno 1 kg/day in alcune società. Per esempio, il Mitsui del Giappone ed il Co. hanno sviluppato una funzione nell'aprile 2003 con una capacità di produzione annuale di 120 tonnellate di nanotubes del carbonio. La società pianificazione commercializzare il prodotto ai fabbricanti automobilistici, ai creatori della resina ed ai creatori della batteria. Infatti, l'industria si è sviluppata così rapidamente che Holister crede che il numero dei fornitori del nanotube già in atto non fosse probabile essere supportato dalle applicazioni disponibili nei prossimi anni. Fritto anche supporta questo conflitto, specificante che il campo del nanotube del carbonio del ` è già sovrasaturato'.

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

Autore Primario: Alexander Huw Arnall.

Sorgente: Rapporto di Greenpeace, Tecnologie Future del `, Odierna Nanotecnologia di Scelte, Intelligenza Artificiale e Robotica; Una mappa tecnica, politica ed istituzionale delle tecnologie di emergenza', Luglio 2003.

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego Greenpeace.

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

Last Update: 12. June 2013 23:00

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