Nanomaterials およびカーボン Nanotubes のための研究、開発および市場アプリケーション

カバーされるトピック

背景

` のスマートな」食糧のための包装

燃料および材料のための触媒

R & D の出版の増加によって測定されるナノテクノロジーの進歩

方法を導いている国

新しい材料 (` の Nanomaterials」) のための市場

Nanotubes の重要性

Nanotubes は新しい産業革命を開始するでしようか。

スペースエレベーターは何ですか。

スペースおよび航空機工業は Nanotubes を使用する第 1 です

Nanotubes を製造する世界的な競争

背景

ナノテクノロジーのユニバーサル受け入れられた厳密な定義の不在は研究の重点が広がるようにしま化学か生物学と従来言われた作業の多くの地域を取囲みます。 従って、このセクションの下でグループ化される作業の最初の主要な特性は現代的な R & D が産業部門の広い範囲を渡って切れることです。

` のスマートな」食糧のための包装

場合によっては、主要な市場は比較的によく定義されます。 食品工業はよい例として重要なドライバーが作業にあるところで、ここに役立ちます。 説明するため、 (新鮮さをまたは別の方法で明記する) ` のスマートな」のための wrappings は食品工業市場に近い。 2006 年までに 3,000,000 の lbs で nano 増強された材料の高いウェイトを、使用するために、ビール包装は企業によって。、肉および炭酸塩化された清涼飲料によって続かれて予想されます。 その間 2011 年までに合計図はほぼ 100,000,000 の lbs に達するかもしれません。

燃料および材料のための触媒

それ以外の場合、重要なアプリケーションは識別されますが、終局の市場の影響はより予測しにくいです。 触媒の技術の重要な前進をもたらすために例えば、ナノテクノロジーは予想されます。 社会の影響は、触媒として、劇的恐らく間違いなく私達の現代社会の最も重要な技術であることをこれらの潜在的なアプリケーションがそれから実現されたら、材料および燃料の広い範囲の生産を可能にして下さい。

R & D の出版の増加によって測定されるナノテクノロジーの進歩

この領域の現在の働きの第 2 特性は成長する材料およびプロセスの種類が必ずしも」押される ` の技術であることです: ナノテクノロジーの潜在的影響によってせき立てられて、 R & D のコミュニティは基本的な科学技術の急速な前進を達成しています。 科学的な興味のこのレベルは科学の引用索引のデータベースのナノテクノロジーの出版物の世界的な番号を検査する Hullman および Compano によって (SCI)正確に測られます。 彼らは 1989 年間のピリオドの間それを結論を出し、 1998 は出版物の番号の平均年間成長率 ` 印象的な」 27% です。

方法を導いている国

しかし興味のこの上昇は少数の中央リポジトリに、制限されません。 その代り、研究はナノテクノロジーの作業および計画を開発した 30 ヶ国以上を渡って広がります。 このように、 Compano および Hullman はまたこの興味の分布を検査します。 調査結果に基づいて、実行中はすべての出版物大体 4 分の 1 の米国、日本、中国フランスイギリスおよびロシアによって続かれてです。 単独でこれらの国はナノテクノロジーの世界の学術論文の 70% を占めます。 特に、なぜなら中国そしてロシア分け前は SCI のデータベースの汎用存在と比べて顕著で、研究システムで nanoscience の重大さを示します。

新しい材料 (` の Nanomaterials」) のための市場

このセクション心配の下でグループ化される作業の第 3 主要な特性ナノテクノロジーが事の作成について本質的にあるというその事実。 従って、 R & D の既存の焦点のほとんどは ` の nanomaterials に」集中します: 分子構造がナノメーターのスケールで設計された新しい材料。 実際に、 Saxl は ` の物質的な科学技術がナノテクノロジーのアプリケーションの大半に基本的」。であることを示します 従って、続くフラーレンおよび nanotubes のような材料の多数 (表 1) は大いにより小さく、 (それ故に異なった特性を) 表わせば新しい nanomaterials である慣習的な混合物のどちらかのバルク生産を含みます。 市場の nanomaterials の範囲はかなりです。 、実際にナノテクノロジーによって助けられて、新しい材料およびプロセスはディケイド以内の終わる US$340 十億の市場の影響があると期待することができると、推定されていました。

研究開発および潜在的なアプリケーションの現在主要な nanomaterials の表 1. の概要。

   材料

特性

アプリケーション

  タイム・スケール (市場進水に)

原子のクラスタ

Quantum の井戸

極めて薄い層 - 厚の通常少数の nanometres - 現代結晶成長の技術によって遮断用材料の間で育つ半導体材料 (井戸) の…。 従って遮断用材料は極めて薄い層の電子を引っ掛けま、いくつかの有用な特性を作り出します。 これらの特性は非常に能率的なレーザー装置の開発の、例えば、原因となりました。

CD プレーヤーは数年のための量の井戸のレーザーを利用しました。 最近の進展はこれらの nanodevices を低価格のテレコミュニケーションおよび光学で平凡に作ると約束します。

現在 - 5 年

Quantum の点

` が紫外線によって」ついたまで見えない蛍光 nanoparticles。 それらは構成によってカラーの範囲を、表わすために作ることができます。

テレコミュニケーション、光学。

7-8 年。

ポリマー

電流がそれらにまたその逆にも加えられる場合のライトを出す有機性ベースの材料。

計算します、エネルギー変換。

か。

100nm よりより少しである穀物

Nanocapsules

Buckminsterfuller-enes は最も有名な例です。 1985 年に検出されて、これらの C60 粒子は幅の 1nm です。

予想される多くのアプリケーション設計のための例えば nanoparticulate の乾燥した潤滑油。

現在 - 2 年。

触媒作用の nanoparticles

1-10 nm の範囲で、そのような材料は存在にナノテクノロジーの王国に属したことが実現されたずっと前にありました。  ただし、最近の進展は触媒のある特定の大容量が反作用のためのより多くの表面積を示すことを可能にしまそれ故にパフォーマンスを改善します。 これの後で、そのような触媒作用の nanoparticles は頻繁にそれ以上の使用のために再生することができます。

広い応用範囲、材料を含んで、燃料および食料生産、健康および農業。

現在 - か。

直径の 100nm よりより少しであるファイバー

カーボン nanotubes

2 つのタイプの nanotube はあります: 単一壁カーボン nanotubes、いわゆる ` Buckytubes」、および多層カーボン nanotubes。 両方とも黒鉛カーボンから成り、普通 5 nm の内部直径および 10 nm の外部直径があります。 nanotube ベースの材料に重量の 6 分の 1 で鋼鉄より強く 50-100 倍なる潜在性があることがほとんどの重要な材料を」ナノテクノロジーで ` として今日記述されていて、計算されました。

多くのアプリケーションは予想されます: スペースおよび航空機の製造、自動車および構築。 多層カーボン nanotubes は既に実用的な商業量で使用できます。 Buckytubes 大規模な商業生産を離れた方法

現在 - 5 年。

厚さの 100nm よりより少しであるフィルム

自己組み立てる単一層 (SAMs)

有機性か無機物質は表面で自発的に層 1 の分子を厚く形作ります。 追加層は追加することができま各層が詳細なちょうど 1 分子である積層物に導きます。

耐久力のあるであることまで化学的に実行中であることから及ぶ特性に基づいて広い応用範囲。

2-5 年。

Nano 微粒子のコーティング。

コーティングの技術はナノテクノロジーによって今強く影響を及ぼされています。 nanocrystalline の粉を使用して吹きかかる慣習的なコーティングと比較すると高められた硬度を所有するために例えば金属ステンレス鋼のコーティングは示されていました。

センサー、反作用のベッド、液晶の製造業、分子ワイヤー、給油および保護層、反腐食のコーティング、より堅くおよびより堅い切削工具。

5-15 年。

Nanostructured の文書

Nano 合成物

合成物は多機能の動作を可能にする金属、製陶術、ポリマーおよび生物的材料の組合せです。 nanolevel にある材料がもたらされるとき、 nanocomposites は形作られ、材料の特性 - 例えば硬度、過透性、気孔率 - は変わります。

特に純度および電気伝導率の特性が重要であるかところマイクロエレクトロニクスののようないくつかのアプリケーション。 これらの材料の商取引による搾取は現在小さいです、広まった産業アプリケーションを見つける手段のタイヤのカーボンブラック特にであるこれらのいたるところにあるの。

現在 - 2 年。

織物

高められた明度および耐久性の原因となる衣類への nanoparticles そしてカプセルの結合および ` のスマートな」ファブリック (その変更携帯者の衣類に従う物理的性質)。

軍隊、生活様式。

3-5 年。

Nanotubes の重要性

Nanotubes は基本的な R & D が 1 つの特定地域のフル・スケールの市場のアプリケーションにどのようにの出発できるかよい例を提供します。 最も重要な材料を」ナノテクノロジーで ` として今日記述されていて、 nanotubes は驚くべき引張強さの新しい材料です。 実際に、現在の技術上の障害を注意して取って、 nanotube ベースの材料は重量の 6 分の 1 で鋼鉄より強く 50-100 倍なるために予想されます。 この開発はカーボンファイバーが合成物に持って来た改善を小さくします。

Nanotubes は新しい産業革命を開始するでしようか。

そのような前進が達成する ` に長い、長い時間を」取ることを C60 Buckminsterfullerene の発見のためのノーベル賞を与えられたハリー Kroto は合成の開発でいる nanotubes の最初のアプリケーション示します。 ただし、そのような技術が結局着けば、結果は驚くばかりです: それらは ` ジェームズ・ワットのコンデンサーの発明と同等」、産業革命を蹴り開始した開発です

スペースエレベーターは何ですか。

スペースエレベーターの概念は幻の種類のよい実例として最近の nanotube の開発が促したと考えます役立ちま。 星への ` の上昇の考え」自体は特に新しくないです: ユリ Artutanov、ロシアエンジニアは - 1960 年には早くも…エレベーターの考えを - スペースプラットホームに静かにペイロードおよび人々を運ぶことができるレーザーによって多分動力を与えられてペンで書きました。 ただし、そのような考えはずっとケーブル接続機構を作るのに必要な物質的な強さの欠乏によって常に妨げられています。 nanotube はスペースエレベーターにちょうど 15 年間のうちに現実をするこの長年の障害の克服へキーであるかもしれません。 この開発は、けれども、ファイバーかリボンおよび正常に落雷、 micrometeors および人造のスペースデブリのようなさまざまな大気危険を、避けることに nanotubes の正常な結合に頼ります。

スペースおよび航空機工業は Nanotubes を使用する第 1 です

そのような開発の後ろの市場の原動力は、従って、明確です: 慣習的な宇宙開発産業はように航空機製造会社に先行している最初の主要な顧客予想されます。 ただし、生産費が落ちるように (現在 US$20-1200/g) の nanotubes は自動車および構築のような大きい企業の広まったアプリケーションを見つけると期待されます。 実際は、より軽く、より強い材料から寄与する企業のあらゆる領域の市場の想像することは可能です。

Nanotubes を製造する世界的な競争

それは経済的な量の nanotube の大量生産の技術を開発するために現在競争に燃料を供給しているこれらのような予想です。 等のグループは現在 nanotube の製造にかかわる少なくとも 55 の会社があること、そして生産のレベルがやがてある会社の 1 kg/day に達することを示します。 例えば、日本の Mitsui および Co. はカーボン nanotubes の 120 トンの年間生産量の 2003 年 4 月に機能を構築しました。 会社は自動車製造業者、樹脂メーカーおよび電池メーカーに製品を販売することを計画します。 実際は、企業は存在の nanotube の製造者の番号が既に本当らしくない使用できるアプリケーションによって今後サポートされるためにことを Holister が信じるほどにすぐに育ちました。 また揚げられている ` カーボン nanotube フィールドが既に過飽和している」ことを示すこのコンテンションをサポートします。

注: 参照の完全なリストは原本の参照によって見つけることができます。

一次著者: アレキサンダー Huw Arnall。

ソース: グリーンピースのレポート、 ` の未来の技術、今日の選択のナノテクノロジー、人工知能およびロボット工学; 出現技術の技術的な、政治、制度上のマップ」、 2003 年 7 月。

このソースのより多くの情報のためにグリーンピースを訪問して下さい。

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

Last Update: 12. June 2013 23:02

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