De Toepassingen van het Onderzoek, van de Ontwikkeling en van de Markt voor Nanomaterials en Koolstof Nanotubes

Besproken Onderwerpen

Achtergrond

` Slimme' Verpakking voor Voedsel

Katalysators voor Brandstof en Materialen

De Vooruitgang van de Nanotechnologie door Verhoging van het Publiceren van R&D wordt gemeten die

Who van Landen Leidt de Manier

De Markt voor Nieuwe Materialen (` Nanomaterials')

Het Belang van Nanotubes

Kon Nanotubes een Nieuwe Industriële Revolutie Beginnen?

Wat is de RuimteLift?

De Ruimte en De Vliegtuigindustrie zullen Eerste zijn om Nanotubes Te Gebruiken

Het Ras Wereldwijd aan Vervaardiging Nanotubes

Achtergrond

Het ontbreken van een universeel toegelaten strikte definitie van nanotechnologie heeft de onderzoeknadruk om toegestaan te verbreden, omvattend vele gebieden die traditioneel als chemie of biologie zijn bedoeld. Aldus, is het eerste belangrijkste die kenmerk van activiteit in het kader van deze sectie wordt gegroepeerd dat eigentijds R&D overdwars een brede waaier van industriesectoren snijdt.

` Slimme' Verpakking voor Voedsel

In sommige gevallen, worden de belangrijke markten vrij goed bepaald. De voedselindustrie dient hier als goed voorbeeld, waar er significante bestuurders op het werk zijn. Om te illustreren, is het slimme' verpakkingsmateriaal ` voor de voedselindustrie (dat op versheid of anders) wijs dicht aan de markt. Tegen 2006, bier wordt de verpakking voorzien door de industrie om het hoogste gewicht van nano-versterkt materiaal, bij 3 miljoen pond te gebruiken., gevolgd door vlees en sprankelende frisdranken. Tegen 2011, ondertussen, zou het totale cijfer bijna 100 miljoen pond kunnen bereiken.

Katalysators voor Brandstof en Materialen

In andere gevallen, worden de belangrijke toepassingen geïdentificeerd maar de uiteindelijke markteffecten zijn moeilijker te voorspellen. Bijvoorbeeld, wordt de nanotechnologie voorzien om significante vooruitgang in katalysatortechnologie op te brengen. Als deze potentiële toepassingen dan worden gerealiseerd zal het effect op de maatschappij dramatisch zijn, aangezien de katalysators, betwistbaar de belangrijkste technologie in onze moderne maatschappij, de productie van een brede waaier van materialen en brandstoffen toelaten.

De Vooruitgang van de Nanotechnologie door Verhoging van het Publiceren van R&D wordt gemeten die

Een tweede kenmerk van het huidige werk op dit gebied is dat de soorten materialen en processen die noodzakelijk technologiegerichte `' zijn worden ontwikkeld: aangespoord door de potentiële effecten van nanotechnologie, bereikt de gemeenschap van R&D snelle vooruitgang in basiswetenschap en technologie. Dit niveau van wetenschappelijk belang wordt gemeten door Compano en Hullman die het aantal wereldwijd publicaties in nanotechnologie in het gegevensbestand van de Index van het Citaat van de Wetenschap (SCI) onderzoeken. Zij besluiten dat voor de periode tussen 1989 en 1998 het gemiddelde jaarlijkse groeipercentage in het aantal publicaties een ` indrukwekkende' 27% is.

Who van Landen Leidt de Manier

Deze stijging van rente is niet beperkt tot een klein aantal centrale bewaarplaatsen, nochtans. In Plaats Daarvan, wordt het onderzoek uitgespreid over meer dan 30 landen die nanotechnologieactiviteiten en plannen hebben ontplooid. Op deze wijze, onderzoeken Compano en Hullman ook de distributie van dit belang. Gebaseerd op hun bevindingen, is actiefst de V.S., met ruwweg one-quarter alle die publicaties, door Japan, China, Frankrijk, het UK en Rusland wordt gevolgd. Deze alleen landen vertegenwoordigen 70% van de wetenschappelijke documenten van de wereld op nanotechnologie. In het bijzonder, voor China en Rusland zijn de aandelen uitstaand in vergelijking met hun algemene aanwezigheid in het sc.i- gegevensbestand en tonen de betekenis van nanoscience in hun onderzoeksystemen.

De Markt voor Nieuwe Materialen (` Nanomaterials')

Het derde belangrijkste die kenmerk van activiteit in het kader van deze sectie wordt gegroepeerd betreft dat feit dat de nanotechnologie hoofdzakelijk over het maken van dingen is. Om deze reden, gerict het grootste deel van de bestaande nadruk van R&D op nanomaterials `': nieuwe materialen de waarvan moleculaire structuur bij de nanometreschaal is gebouwd. Saxl verklaart namelijk dat de materiële wetenschap ` en de technologie voor een meerderheid van de toepassingen van nanotechnologie.' fundamenteel zijn Aldus, impliceren veel van de materialen die volgen (Lijst 1) of bulkproductie van conventionele samenstellingen die veel kleinere (en stel vandaar verschillende eigenschappen tentoon) of nieuwe nanomaterials, zoals fullerenes en nanotubes zijn. De waaier van de markt van nanomaterials is aanzienlijk. Men heeft geschat namelijk dat, geholpen door nanotechnologie, de nieuwe materialen en de processen kunnen worden verwacht om een marktinvloed van over US$340 miljard binnen een decennium te hebben.

Lijst 1. Samenvatting van belangrijkste nanomaterials momenteel in onderzoek en ontwikkeling en hun potentiële toepassingen.

   Materiaal

Eigenschappen

Toepassingen

  Termijn (aan marktlancering)

Clusters van atomen

Quantum putten

Uiterst Dunne lagen - gewoonlijk een paar die nanometres dik - van halfgeleidermateriaal (goed) tussen barrièremateriaal door de moderne technologieën van de kristalgroei wordt gekweekt. De barrièrematerialen sluiten elektronen in de uiterst dunne lagen op, waarbij een aantal nuttige eigenschappen worden veroorzaakt. Deze eigenschappen hebben, bijvoorbeeld, geleid tot de ontwikkeling van hoogst efficiënte laserapparaten.

CD de spelers hebben van quantum goed lasers verscheidene jaren gebruik gemaakt. De recentere ontwikkelingen beloven om deze nanodevices in goedkope telecommunicaties en optica alledaags te maken.

Huidig - 5 jaar

Quantum punten

Fluorescente nanoparticles die tot ` onzichtbaar zijn staken omhoog' door ultraviolet licht aan. Zij kunnen worden gemaakt om een waaier van kleuren, afhankelijk van hun samenstelling tentoon te stellen.

Telecommunicaties, optica.

7-8 jaar.

Polymeren

Organisch-Gebaseerde materialen die licht uitzenden wanneer een elektrische stroom wordt toegepast op hen en vice versa.

Gegevensverwerking, energieomzetting.

?

Korrels die minder dan 100nm in grootte zijn

Nanocapsules

Buckminsterfuller -buckminsterfuller-enes is best est - bekend voorbeeld. Ontdekt in 1985, zijn deze C60 deeltjes 1nm in breedte.

Vele overwogen toepassingen, b.v. nanoparticulate droog smeermiddel voor techniek.

Huidig - 2 jaar.

Katalytische nanoparticles

In de waaier van 1-10 NM, bestonden dergelijke materialen long before men realiseerde dat zij tot de koninkrijken van nanotechnologie behoorden.  Nochtans, laten de recente ontwikkelingen een bepaalde massa van katalysator toe om meer oppervlakte voor reactie voor te stellen, vandaar verbeterend zijn prestaties. Na dit, kunnen dergelijke katalytische nanoparticles vaak voor verder gebruik worden geregenereerd.

Brede waaier van toepassingen, met inbegrip van materialen, brandstof en voedselproductie, gezondheid en landbouw.

Huidig -?

Vezels die minder dan 100nm in diameter zijn

Koolstof nanotubes

Twee types van nanotube er bestaan: de single-wall koolstof nanotubes, zogenaamde ` Buckytubes', en multilayer koolstof nanotubes. Allebei bestaan uit grafietkoolstof en hebben typisch een interne diameter van 5 NM en een externe diameter van 10 NM. Vandaag Beschreven als belangrijkste materiaal ` in nanotechnologie', heeft men berekend dat het nanotube-gebaseerde materiaal het potentieel 50-100 keer sterker dan staal bij één zesde van het gewicht heeft te worden.

Vele toepassingen zijn overwogen: ruimte en vliegtuigenvervaardiging, auto's en bouw. Multi-layered koolstof nanotubes is reeds beschikbaar in praktische commerciële hoeveelheden. Buckytubes één of andere manier van commerciële productie op grote schaal

Huidig - 5 jaar.

Films die minder dan 100nm in dikte zijn

Zelf-Assembleert monolayers (SAMs)

De Organische of anorganische substanties vormen dik spontaan een laag één molecule op een oppervlakte. De Extra lagen kunnen worden toegevoegd, leidend tot laminaten waar elke laag enkel één diepgaand molecule is.

Een brede die waaier van toepassingen, op eigenschappen wordt gebaseerd die zich van chemisch actief het zijn uitstrekken aan slijtvast het zijn.

2-5 jaar.

Nano-Corpusculaire deklagen.

De technologie van de Deklaag wordt nu sterk beïnvloed door nanotechnologie. B.v. zijn de metaal bespoten roestvrij staaldeklagen gebruikend nanocrystallinepoeder getoond om verhoogde hardheid te bezitten wanneer vergeleken met conventionele deklagen.

Sensoren, reactiebedden, vloeibare kristal productie, moleculaire draden, smering en beschermende lagen, anticorrosieve deklagen, taaiere en hardere scherpe hulpmiddelen.

5-15 jaar.

De materialen van Nanostructured

Nano-Samenstellingen

De Samenstellingen zijn combinaties metalen, keramiek, polymeren en biologische materialen die multi functioneel gedrag toestaan. Wanneer de materialen worden geïntroduceerd die bij nanolevel bestaan, nanocomposites worden gevormd, en de materiële eigenschappen - b.v. hardheid, transparantie, poreusheid - worden veranderd.

Een aantal toepassingen, in het bijzonder waar zuiverheid en elektrogeleidingsvermogen de kenmerken, zoals in micro-elektronica belangrijk zijn. De Commerciële exploitatie van deze materialen is momenteel klein, het meest alomtegenwoordig hiervan die zwartsel zijn, die wijdverspreide industriële toepassing, in het bijzonder in voertuigbanden vindt.

Huidig - 2 jaar.

Textiel

Integratie van nanoparticles en capsules in kleding die tot verhoogde lichtheid en duurzaamheid leidt, en slimme' stoffen ` (dat verandering hun fysische eigenschappen volgens de kleding van de drager).

Militair, levensstijl.

3-5 jaar.

Het Belang van Nanotubes

Nanotubes verstrekt een goed voorbeeld van hoe basisR&D in volledige markttoepassing op één specifiek gebied kan opstijgen. Vandaag Beschreven als ` is het belangrijkste materiaal in nanotechnologie', nanotubes een nieuw materiaal met opmerkelijke treksterkte. Rekening houdend met huidige technische barrières, nanotube-gebaseerd het materiaal wordt voorzien namelijk om 50-100 keer sterker dan staal bij één zesde van het gewicht te worden. Deze ontwikkeling zou de verbeteringen verkleinen die de koolstofvezels aan samenstellingen brachten.

Kon Nanotubes een Nieuwe Industriële Revolutie Beginnen?

Harry Kroto, dat de Nobelprijs voor de ontdekking van C60 Buckminsterfullerene werd toegekend, verklaart dat dergelijke vooruitgang ` lang, oud' om zal nemen te bereiken, de eerste toepassingen van nanotubes die in samengestelde ontwikkeling zijn. Nochtans, als dergelijke technologieën uiteindelijk aankomen, zullen de resultaten ontzagwekkend zijn: zij zullen ` aan de uitvinding van James Watt van de condensator', een ontwikkeling gelijkwaardig zijn die de industriële revolutie schop-begonnende.

Wat is de RuimteLift?

Het concept de ruimtelift dient als goede illustratie van het soort het onrealistische denken die de recente nanotubeontwikkeling heeft geïnspireerd. Het idee van een ` lift aan de sterren' is niet bijzonder nieuw zelf: een Russische ingenieur, Yuri Artutanov, sloot het idee van een lift - misschien aangedreven door een laser die nuttige lading en mensen aan een ruimteplatform kon stil vervoeren - zodra 1960 op. Nochtans, zijn dergelijke ideeën altijd door het gebrek aan materiële sterkte noodzakelijk belemmerd om de kabelbevestiging te maken. Nanotube kan de sleutel zijn aan het overwinnen van deze al lang bestaande hindernis, makend tot de ruimtelift een werkelijkheid in enkel 15 jaar tijd. Deze ontwikkeling, niettemin, zal zich op de succesvolle integratie van nanotubes in vezels of linten en met succes het vermijden van diverse atmosferische gevaren, zoals bliksemstakingen, micrometeors, en menselijk-gemaakt ruimtepuin baseren.

De Ruimte en De Vliegtuigindustrie zullen Eerste zijn om Nanotubes Te Gebruiken

De marktimpuls achter dergelijke ontwikkelingen, toen, is duidelijk: de conventionele ruimteindustrie wordt voorzien als eerste belangrijkste die klant, door vliegtuigenfabrikanten wordt gevolgd. Nochtans, aangezien de productiekosten (momenteel US$20-1200/g) dalen, nanotubes zouden moeten wijdverspreide toepassing in dergelijke grote industrieën vinden zoals auto's en bouw. In feite, is het mogelijk om van een markt op om het even welk gebied van de industrie op te vatten dat van lichtere en sterkere materialen zal profiteren.

Het Ras Wereldwijd aan Vervaardiging Nanotubes

Het is verwachtingen zoals deze die de momenteel race van brandstof voorzien om technieken van nanotubemassapproductie in economische hoeveelheden te ontwikkelen. De Groep van ENZ. verklaart dat er momenteel minstens 55 bedrijven betrokken bij nanotubevervaardiging zijn en dat de productieniveaus spoedig 1 kg/day in sommige bedrijven zullen bereiken. Bijvoorbeeld, bouwden Mitsui van Japan en Co. een faciliteit in April 2003 met een jaarlijkse productiecapaciteit van 120 ton koolstof nanotubes. Het bedrijf is van plan om het product aan automakers, harsmakers en batterijmakers op de markt te brengen. In feite, is de industrie zo snel gegroeid dat Holister gelooft dat het aantal nanotubeleveranciers reeds bestaand niet waarschijnlijk niet door beschikbare toepassingen in de komende jaren zullen worden gesteund. Gebraden steunt ook dit geschil, verklarend dat het ` koolstof nanotube gebied reeds oververzadigd' is.

Nota: Een volledige lijst van verwijzingen kan worden gevonden door naar de oorspronkelijke tekst te verwijzen.

Primaire auteur: Alexander Huw Arnall.

Bron: Het rapport van Greenpeace, Toekomstige Technologieën `, Nanotechnologie de Van Vandaag van Keuzen, Kunstmatige Intelligentie en Robotica; Een technische, politieke en institutionele kaart van nieuwe technologieën', Juli 2003.

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve Greenpeace.

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

Last Update: 12. June 2013 22:51

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