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Pedidos da Pesquisa, da Revelação e do Mercado para Nanomaterials e Carbono Nanotubes

Assuntos Cobertos

Fundo

Empacotamento Esperto do `' para o Alimento

Catalizadores para o Combustível e os Materiais

Progresso da Nanotecnologia Medido pelo Aumento na Publicação do R&D

Países Que Estão Conduzindo a Maneira

O Mercado para Materiais Novos (Nanomaterials do `')

A Importância de Nanotubes

Podia Nanotubes Começar uma Revolução Industrial Nova?

Que é o Elevador do Espaço?

As Indústrias do Espaço e de Aviões serão Primeiras Para Usar Nanotubes

A Raça Mundial Para Fabricar Nanotubes

Fundo

A ausência de uma definição restrita universal aceitada da nanotecnologia permitiu que a ênfase da pesquisa alargue, abrangendo muitas áreas de trabalho que foram referidas tradicional como a química ou a biologia. Assim, a primeira característica principal da actividade agrupada sob esta secção é que o R&D contemporâneo corta através de uma vasta gama de sectores industriais.

Empacotamento Esperto do `' para o Alimento

Em alguns casos, os mercados principais são razoavelmente bem definidos. A indústria alimentar serve como um bom exemplo aqui, onde há motoristas significativos no trabalho. Para ilustrar, o empacotamento esperto do `' para a indústria alimentar (de que indica o frescor ou de outra maneira) é próximo ao mercado. Em 2006, o empacotamento da cerveja é antecipado pela indústria para usar o peso o mais alto do material nano-reforçado, em 3 milhão libras., seguido por carnes e por refrescos carbonatados. Em 2011, entrementes, a figura total pôde alcançar quase 100 milhão libras.

Catalizadores para o Combustível e os Materiais

Em outros casos, as aplicações importantes são identificadas mas os impactos eventuais do mercado são mais difíceis de prever. Por exemplo, a nanotecnologia é antecipada para render avanços significativos na tecnologia do catalizador. Se estas aplicações potenciais são realizadas que então o impacto na sociedade será dramático, como catalizadores, discutìvel a tecnologia a mais importante em nossa sociedade moderna, permita a produção de uma vasta gama de materiais e de combustíveis.

Progresso da Nanotecnologia Medido pelo Aumento na Publicação do R&D

Uma segunda característica do trabalho actual nesta área é que os tipos dos materiais e dos processos que estão sendo tornados são necessariamente tecnologia do ` empurrada': incitado sobre pelos impactos potenciais da nanotecnologia, a comunidade do R&D está conseguindo avanços rápidos na ciência e na tecnologia básicas. Este nível de interesse científico é calibrado por Compano e por Hullman que examinam o número mundial de publicações na nanotecnologia na base de dados de Deslocamento Predeterminado da Citação (SCI) da Ciência. Concluem aquele para o período entre 1989 e 1998 a taxa de crescimento anual média no número de publicações são um `' 27% impressionante.

Países Que Estão Conduzindo a Maneira

Esta elevação no interesse não é limitada a um pequeno número de repositórios centrais, contudo. Em Lugar De, a pesquisa é espalhada através de mais de 30 países que desenvolveram actividades e planos da nanotecnologia. Desta maneira, Compano e Hullman igualmente examinam a distribuição deste interesse. Baseado em seus resultados, o mais activo é os E.U., com aproximadamente um quarto de todas as publicações, seguido por Japão, por China, por França, pelo REINO UNIDO e por Rússia. Estes países apenas esclarecem 70% dos papéis científicos do mundo na nanotecnologia. Em particular, porque China e Rússia as partes são proeminentes em comparação com sua presença geral na base de dados de SCI e mostram o significado do nanoscience em seus sistemas da pesquisa.

O Mercado para Materiais Novos (Nanomaterials do `')

A terceira característica principal da actividade agrupada sob interesses desta secção esse facto de que a nanotecnologia é primeiramente sobre a factura de coisas. Por este motivo, a maioria do foco existente do R&D centra-se em nanomaterials do `': materiais novos cuja a estrutura molecular foi projectada na escala dos nanômetros. Certamente, Saxl indica que a ciência e a tecnologia materiais do ` são fundamentais a uma maioria das aplicações da nanotecnologia.' Assim, muitos dos materiais que seguem (Tabela 1) envolvem uma ou outra produção maioria de compostos convencionais que são nanomaterials muito menores (e daqui exiba propriedades diferentes) ou novos, tais como fullerenes e nanotubes. A escala do mercado dos nanomaterials é considerável. Certamente, calculou-se que, ajudado pela nanotecnologia, os materiais e os processos novos podem ser esperados ter um impacto do mercado de US$340 excedente bilhão dentro de uma década.

Sumário da Tabela 1. dos nanomaterials principais actualmente na investigação e desenvolvimento e em suas aplicações potenciais.

   Material

Propriedades

Aplicações

  Tempo-Escala (ao lançamento do mercado)

Conjuntos de átomos

Poços do Quantum

camadas Ultra-Finas - geralmente alguns nanometres densamente - de material do semicondutor (o poço) crescido entre o material de barreira por tecnologias modernas do crescimento de cristal. Os materiais de barreira prendem elétrons nas camadas ultra-finas, assim produzindo um número de propriedades úteis. Estas propriedades conduziram, por exemplo, à revelação de dispositivos altamente eficientes do laser.

Os leitor de cd utilizaram lasers do poço do quantum por diversos anos. Umas revelações Mais recentes prometem fazer estes nanodevices comuns nas telecomunicações e no sistema ótico baratos.

Actual - 5 anos

Pontos do Quantum

Nanoparticles Fluorescentes que são invisíveis até que o ` se iluminar acima' pela luz ultravioleta. Podem ser feitos para exibir uma escala das cores, segundo sua composição.

Telecomunicações, sistema ótico.

7-8 anos.

Polímeros

materiais Orgânico-Baseados que se emitem a luz quando uma corrente elétrica lhes for aplicada e vice-versa.

Computando, conversão de energia.

?

Grões que são menos do que 100nm em tamanho

Nanocapsules

Buckminsterfuller-enes é o exemplo o mais conhecido. Descobertas em 1985, estas partículas C60 são 1nm na largura.

Muitas aplicações previstas, por exemplo lubrificante seco do nanoparticulate para projetar.

Actual - 2 anos.

Nanoparticles Catalíticos

Na escala de 1-10 nanômetro, tais materiais eram na existência muito antes que se realizasse que pertenceram aos reinos da nanotecnologia.  Contudo, as revelações recentes estão permitindo uma massa dada do catalizador de apresentar mais área de superfície para a reacção, daqui melhorando seu desempenho. Depois disto, tais nanoparticles catalíticos podem frequentemente ser regenerados para um uso mais adicional.

Vasta gama de aplicações, incluindo materiais, combustível e produção alimentar, saúde e agricultura.

Actual -?

Fibras que são menos do que 100nm no diâmetro

Nanotubes do Carbono

Dois tipos de nanotube existem: os nanotubes do carbono da único-parede, o ` assim chamado Buckytubes', e nanotubes multilayer do carbono. Ambos consistem no carbono graphitic e têm tipicamente um diâmetro interno de 5 nanômetro e um diâmetro externo de 10 nanômetro. Descrito como o ` a maioria de material importante na nanotecnologia hoje', calculou-se que o material nanotube-baseado tem o potencial se tornar 50-100 vezes mais forte do que o aço em um - sixth do peso.

Muitas aplicações são previstas: fabricação do espaço e dos aviões, automóveis e construção. os nanotubes Multi-Mergulhados do carbono estão já disponíveis em quantidades comerciais práticas. Buckytubes alguma maneira fora da produção comercial em grande escala

Actual - 5 anos.

Filmes que são menos do que 100nm na espessura

monolayers deMontagem (SAMs)

As substâncias Orgânicas ou inorgánicas formam espontâneamente uma molécula da camada uma densamente em uma superfície. As camadas Adicionais podem ser adicionadas, conduzindo às estratificações onde cada camada é apenas uma molécula detalhada.

Uma vasta gama de aplicações, com base nas propriedades que variam de ser quimicamente activo a ser desgaste - resistente.

2-5 anos.

revestimentos Nano-Ínfimos.

A tecnologia do Revestimento está sendo influenciada agora fortemente pela nanotecnologia. Por Exemplo os revestimentos de aço inoxidável metálicos pulverizados usando pós do nanocrystalline foram mostrados para possuir a dureza aumentada quando comparados com os revestimentos convencionais.

Sensores, bases da reacção, fabricação do cristal líquido, fios moleculars, lubrificação e camadas protectoras, ferramentas anticorrosivas dos revestimentos, as mais resistentes e as mais duras de estaca.

5-15 anos.

Materiais de Nanostructured

Nano-Compostos

Os Compostos são combinações de metais, de cerâmica, de polímeros e de materiais biológicos que permitem o multi comportamento funcional. Quando os materiais são introduzidos que existem no nanolevel, os nanocomposites são formados, e as propriedades de material - por exemplo dureza, transparência, porosidade - são alteradas.

Um número de aplicações, particularmente onde as características da pureza e da condutibilidade elétrica são importantes, como na microeletrônica. A exploração Comercial destes materiais é actualmente pequena, o mais ubíquo destes que são o preto de carbono, que encontra aplicação industrial difundida, particularmente em pneumáticos do veículo.

Actual - 2 anos.

Matérias Têxteis

Incorporação dos nanoparticles e das cápsulas na roupa que conduz à luminosidade e à durabilidade aumentadas, e telas espertas do `' (essa mudança suas propriedades físicas de acordo com a roupa do portador).

Forças Armadas, estilo de vida.

3-5 anos.

A Importância de Nanotubes

Nanotubes fornece um bom exemplo de como o R&D básico pode descolar na aplicação completa do mercado em uma área específica. Descrito como o ` o material o mais importante na nanotecnologia hoje', os nanotubes são um material novo com resistência à tracção notável. Certamente, levando em conta obstáculos técnicos actuais, o material nanotube-baseado é antecipado para tornar-se 50-100 vezes mais forte do que o aço no um-sexto do peso. Esta revelação empequeneceria as melhorias que as fibras do carbono trouxeram aos compostos.

Podia Nanotubes Começar uma Revolução Industrial Nova?

Harry Kroto, que foi concedido o Prémio Nobel para a descoberta de C60 Buckminsterfullerene, indica que tais avanços tomarão a ` um longo, muitos tempos' conseguir, as primeiras aplicações dos nanotubes que estão na revelação composta. Contudo, se tais tecnologias chegam eventualmente, os resultados serão impressionantes: ` serão equivalentes à invenção de James Watt do condensador', uma revelação que retrocesso-inicie a Revolução Industrial.

Que é o Elevador do Espaço?

O conceito do elevador do espaço serve como uma boa ilustração do tipo de visionário pensando que a revelação recente do nanotube inspirou. A ideia de um elevador do ` às estrelas' não é própria particularmente nova: um coordenador do Russo, Yuri Artutanov, encerrou a ideia de um elevador - talvez posto por um laser que poderia quietamente transportar cargas úteis e povos a uma plataforma de espaço - 1960. Contudo, tais ideias foram impedidas sempre pela falta da força material necessária fazer o acessório de cabo. O nanotube pode ser a chave a superar este obstáculo de longa data, fazendo ao elevador do espaço uma realidade em apenas 15 anos de tempo. Esta revelação, embora, confiará na incorporação bem sucedida dos nanotubes em fibras ou em fitas e com sucesso em evitar vários perigos atmosféricos, tais como curto circuitos, micrometeors, e restos de espaço humano-feitos.

As Indústrias do Espaço e de Aviões serão Primeiras Para Usar Nanotubes

O ímpeto do mercado atrás de tais revelações, então, é claro: a indústria de espaço convencional é antecipada como o primeiro cliente principal, seguido por fabricantes de aviões. Contudo, como os custos de gastos de fabricação deixam cair (actualmente US$20-1200/g), nanotubes são esperados encontrar aplicação difundida em grandes indústrias como automóveis e construção. De facto, é possível conceber de um mercado de alguma área da indústria que tire proveito de uns materiais mais claros e mais fortes.

A Raça Mundial Para Fabricar Nanotubes

É expectativas tais como estes que estão abastecendo actualmente a raça para desenvolver técnicas da produção em massa do nanotube em quantidades econômicas. O Grupo ETC. indica que há actualmente pelo menos 55 empresas envolvidas na fabricação do nanotube e que os níveis da produção logo estarão alcançando 1 kg/day em algumas empresas. Por exemplo, o Mitsui de Japão e o Co. construíram uma facilidade em abril de 2003 com uma capacidade de produção anual de 120 toneladas de nanotubes do carbono. A empresa planeia introduzir no mercado o produto aos fabricantes de automóveis, aos fabricantes da resina e aos fabricantes da bateria. De facto, a indústria cresceu tão rapidamente que Holister acredita que o número de fornecedores do nanotube não é já na existência provável ser apoiado nos próximos anos por aplicações disponíveis. Fritado igualmente apoia esta disputa, indicando que o campo do nanotube do carbono do ` sobre-está saturado já'.

Nota: Uma lista completa de referências pode ser encontrada com referência ao texto original.

Autor Preliminar: Alexander Huw Arnall.

Source: Relatório de Greenpeace, Tecnologias Futuras do `, Nanotecnologia De Hoje das Escolhas, Inteligência Artificial e Robótica; Um mapa técnico, político e institucional de tecnologias emergentes', Em julho de 2003.

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor Greenpeace.

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

Last Update: 12. June 2013 23:14

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