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对 Nanomaterials 和碳 Nanotubes 的研究、发展和市场申请

包括的事宜

背景

` 聪明’包装食物的

燃料和材料的催化剂

在 R&D 发布的增量评定的纳米技术进展

导致方式的国家(地区)

新颖的材料的 (` Nanomaterials 市场’)

Nanotubes 的重要性

Nanotubes 能开始一新的工业革命?

什么是空间电梯?

空间和飞机制造业将是使用 Nanotubes 的第一

制造 Nanotubes 的全世界种族

背景

缺乏纳米技术的一个全体地被接受的严格的定义允许研究重点变宽,包含传统上指化学或生物的许多工作面积。 因此,活动的第一个专业特性被编组在此部分下是当代 R&D 在各种各样的工业部门间剪切。

` 聪明’包装食物的

有时,主要市场相当好地被定义。 食品工业担当一个好例子这里,其中有重大的驱动器在工作。 要说明, (` 巧妙的’包装指示生气勃勃或) 的食品工业的是接近这个市场。 在 2006年之前,啤酒包装由行业期望使用高重量纳诺被加强的材料,在 3 百万 lbs。,跟随由肉和成碳酸盐的软饮料。 在 2011年之前,同时,总额形象也许达差不多 100 百万 lbs。

燃料和材料的催化剂

在某些情况下,重要应用被识别,但是最后的市场影响是更难预测。 例如,纳米技术在催化剂技术期望产生重大的预付款。 如果这些潜在的应用然后意识到对社团的影响将是严重的,作为催化剂,可论证地在我们的现代社团的最重要的技术,请启用各种各样的材料和燃料的生产。

在 R&D 发布的增量评定的纳米技术进展

当前工作的第二个特性在此区是被开发的这材料和进程必要是被推进的 ` 技术’ : 敦促由纳米技术的潜在的影响, R&D 社区在基本的科学技术达到迅速预付款。 此级别科学利益由在纳米技术方面检查发行的全世界数量在科学引证索引数据库中的 Compano 和 Hullman (SCI) 衡量。 他们认为,在 1989年之间的期间,并且 1998 在发行的数量的平均年增长率是 ` 印象深刻’ 27%。

导致方式的国家(地区)

在利息的然而此上升没有被限制到很小数量的中央程序库。 反而,研究在超过开发了纳米技术活动和计划的 30 个国家(地区) 间分布。 这样, Compano 和 Hullman 也检查配电器此利益。 基于他们的发现,最有效是美国,有所有发行四分之一的大致的,跟随由日本中国法国英国俄罗斯。 单独这些国家(地区) 占 70% 在纳米技术的世界的科学论文。 特别是,为了中国俄罗斯共用是未清的与他们的通用存在比较在 SCI 数据库中并且显示 nanoscience 的意义在他们的研究系统。

新颖的材料的 (` Nanomaterials 市场’)

活动的第三个专业特性被编组在此部分关心下该情况纳米技术是主要关于做事情。 为此,大多数 R&D 现有的焦点在 ` nanomaterials 围绕’ : 分子结构被设计了在毫微米缩放比例的新颖的材料。 的确, Saxl 阐明, ` 物质科学技术对纳米技术的应用的大多数是根本的’。 因此,按照的许多材料 (表 1) 介入是更小常规化合物的任一个批量生产 (并且请陈列不同的属性) 或新的 nanomaterials,例如球碳和 nanotubes。 nanomaterials 的市场的范围是严重的。 的确,估计,帮助由纳米技术,新颖的材料和进程可以预计有超出 US$340 十亿的市场影响在十年内的。

当前主要 nanomaterials 的表 1. 汇总在研究与开发和他们潜在的应用。

   材料

属性

应用

  时间表尺度 (对市场生成)

原子字符串

Quantum 井

超薄的层 - 浓厚通常一些 nanometres - 半导体材料 (井) 增长在绝缘材料之间由现代晶体成长技术。 绝缘材料捕捉在超薄的层的电子,因而导致一定数量有用的属性。 这些属性导致了,例如,非常有效率的激光设备的发展。

CD 播放器利用了数量井激光几年。 新发展承诺使这些 nanodevices 普遍在低价的电信和光学。

当前 - 5 年

Quantum 小点

是无形的萤光 nanoparticles,直到 ` 由紫外光打开了’。 他们可以做根据他们的构成陈列颜色的范围。

电信,光学。

7-8 年。

聚合物

散发光的基于有机的材料,当电流被应用于他们反之亦然。

计算,能量转换。

比 100nm 在大小上是较少的谷物

Nanocapsules

Buckminsterfuller-enes 是这个最著名的示例。 在 1985年发现,这些 C60 微粒是在宽度的 1nm。

被想象的许多应用,即设计的 nanoparticulate 干燥润滑剂。

当前 - 2 年。

催化作用的 nanoparticles

在 1-10 毫微米范围内,这样材料现有是,在意识到之前他们属于纳米技术域。  然而,新发展使催化剂一个特定质量存在回应的更多表面,因此改进其性能。 在此之后,这样催化作用的 nanoparticles 可能经常被重新生成为进一步使用。

宽应用范围,包括材料、燃料和食物生产、健康和农业。

当前 - ?

比直径的 100nm 是较少的纤维

碳 nanotubes

nanotube 的二种类型存在: 单一墙壁碳 nanotubes、所谓的 ` Buckytubes’和多层碳 nanotubes。 两个包括石墨的碳和典型地有一条内部直径 5 毫微米和外部直径 10 毫微米。 今天描述作为 ` 多数重要材料在纳米技术方面’,被计算基于 nanotube 的材料比钢有潜在变得 50-100 次严格在这个重量的六分之一。

许多应用被想象: 空间和航空器制造、汽车和建筑。 多层的碳 nanotubes 已经是可用的以实用的商业数量。 Buckytubes 大规模的商业性生产的某个方式

当前 - 5 年。

比在厚度的 100nm 是较少的影片

自汇编的单层 (SAMs)

有机或无机物质在表面浓厚本能地形成第一层分子。 另外的层可以被添加,导致每块层是详细一个的分子的层压制品。

各种各样的应用,根据范围从是的属性化工有效的对是耐磨的。

2-5 年。

纳诺属于颗粒的涂层。

纳米技术严格现在影响涂层技术。 与常规涂层比较,即使用 nanocrystalline 粉末被喷洒的金属不锈钢涂层显示拥有增加的坚硬。

传感器、回应河床、液晶制造、分子电汇、润滑油和防护层,反腐蚀涂层,更加坚韧和更加困难的切割工具。

5-15 年。

Nanostructured 材料

纳诺综合

综合是允许多功能工作情况金属、陶瓷、聚合物和生物材料的组合。 当的材料存在 nanolevel 引入时, nanocomposites 被形成,并且有形资产 - 即坚硬,透明度,多孔性 - 被修改。

一定数量的应用,特别地纯度和电导率特性是重要的地方,例如在微电子学。 这些材料的商业开发当前是小的,是最普遍存在的这些炭黑,查找普遍行业应用,特别地在通信工具轮胎。

当前 - 2 年。

纺织品

nanoparticles 和胶囊的并网到导致增加的轻微和耐久性的衣物里和 ` 聪明的’织品 (该更改他们的物理属性根据穿戴者的衣物)。

军人,生活方式。

3-5 年。

Nanotubes 的重要性

Nanotubes 提供一个好例子的基本的 R&D 如何在一特定区域可能离开到全方位市场应用。 今天描述作为 ` 最重要的材料在纳米技术方面’, nanotubes 是与卓越的抗拉强度的新的材料。 的确,考虑当前技术性贸易堡垒,基于 nanotube 的材料比钢期望变得 50-100 次严格在这个重量的六分之一。 此发展使碳纤维给综合带来的改善变矮小。

Nanotubes 能开始一新的工业革命?

哈里 Kroto,被授予在 C60 Buckminsterfullerene 的发现的上诺贝尔奖,阐明,这样预付款将需要 ` 久,很长时间’达到, nanotubes 的第一种应用在综合发展。 然而,如果这样技术最终到达,结果将是令人敬畏的: 他们 ` 与这台冷凝器的詹姆斯 Watt 的发明将是等同的’,反撞力开始工业革命的发展。

什么是空间电梯?

空间电梯的概念担当这的一个好例证幻想认为最近 nanotube 发展启发了。 一种 ` 推力的想法对星形的’不是本身特别新的: 俄国工程师,尤里 Artutanov,写作了电梯的想法 - 或许关闭由可能静静地运输有效负荷和人到空间站 - 的激光早在 1960年。 然而,这样想法由必要的缺乏物质力量总是阻碍了做电缆附件。 nanotube 可能是这个关键字到克服此长年的阻碍,做空间电梯一个事实在 15 数年后。 此发展,虽然,将依靠 nanotubes 的成功的并网到纤维或丝带和成功避免多种大气危险,例如雷击、 micrometeors 和人造空间残块。

空间和飞机制造业将是使用 Nanotubes 的第一

在这样发展后的市场推动,然后,是清楚的: 常规空间产业期望,第一个专业客户,跟随由飞机制造厂。 然而,生产成本下降 (当前 US$20-1200/g), nanotubes 预计查找在这样大行业的普遍应用象汽车和建筑。 实际上,设想一个市场在将受益于更轻和更加严格的材料行业的任何区是可能的。

制造 Nanotubes 的全世界种族

它是期望例如当前加剧种族开发 nanotube 大量生产技术以经济数量的这些。 等组阐明,当前有在 nanotube 制造介入的至少 55 家公司,并且生产级别在有些公司中很快到达 1 个 kg/day。 例如,日本的 Mitsui 和 Co. 在 2003年 4月建立了设备以 120 吨每年生产能力碳 nanotubes。 这家公司计划销售这个产品到汽车制造商、树脂制造商和电池制造商。 实际上,这个行业那么迅速增长 Holister 相信 nanotube 供应商的数量已经现有不可能由可用的应用将来支持。 也油煎支持此论点,阐明, ` 碳 nanotube 域已经是过饱和的’

注意: 参考一个完整的目录可以通过是指原文找到。

主要作者: 亚历山大 Huw Arnall。

来源: 绿色和平报表、 ` 将来的技术、今天选择纳米技术、人工智能和机器人学; 新兴技术技术,政治和协会映射’, 2003年 7月。

关于此来源的更多信息请拜访绿色和平

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

Last Update: 12. June 2013 22:46

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