對 Nanomaterials 和碳 Nanotubes 的研究、發展和市場申請

包括的事宜

背景

` 聰明』包裝食物的

燃料和材料的催化劑

在 R&D 發布的增量評定的納米技術進展

導致方式的國家(地區)

新穎的材料的 (` Nanomaterials 市場』)

Nanotubes 的重要性

Nanotubes 能開始一新的工業革命?

什麼是空間電梯?

空間和飛機製造業將是使用 Nanotubes 的第一

製造 Nanotubes 的全世界種族

背景

缺乏納米技術的一個全體地被接受的嚴格的定義允許研究重點變寬,包含傳統上指化學或生物的許多工作面積。 因此,活動的第一個專業特性被編組在此部分下是當代 R&D 在各種各樣的工業部門間剪切。

` 聰明』包裝食物的

有時,主要市場相當好地被定義。 食品工業擔當一個好例子這裡,其中有重大的驅動器在工作。 要說明, (` 巧妙的』包裝指示生氣勃勃或) 的食品工業的是接近這個市場。 在 2006年之前,啤酒包裝由行業期望使用高重量納諾被加強的材料,在 3 百萬 lbs。,跟隨由肉和成碳酸鹽的軟飲料。 在 2011年之前,同時,總額形象也許達差不多 100 百萬 lbs。

燃料和材料的催化劑

在某些情況下,重要應用被識別,但是最後的市場影響是更難預測。 例如,納米技術在催化劑技術期望產生重大的預付款。 如果這些潛在的應用然後意識到對社團的影響將是嚴重的,作為催化劑,可論證地在我們的現代社團的最重要的技術,请啟用各種各樣的材料和燃料的生產。

在 R&D 發布的增量評定的納米技術進展

當前工作的第二個特性在此區是被開發的這种材料和進程必要是被推進的 ` 技術』 : 敦促由納米技術的潛在的影響, R&D 社區在基本的科學技術達到迅速預付款。 此級別科學利益由在納米技術方面檢查發行的全世界數量在科學引證索引數據庫中的 Compano 和 Hullman (SCI) 衡量。 他們認為,在 1989年之間的期間,并且 1998 在發行的數量的平均年增長率是 ` 印象深刻』 27%。

導致方式的國家(地區)

在利息的然而此上升沒有被限制到很小數量的中央程序庫。 反而,研究在超過開發了納米技術活動和計劃的 30 個國家(地區) 間分佈。 這樣, Compano 和 Hullman 也檢查配電器此利益。 基於他們的發現,最有效是美國,有所有發行四分之一的大致的,跟隨由日本中國法國英國俄羅斯。 單獨這些國家(地區) 佔 70% 在納米技術的世界的科學論文。 特別是,為了中國俄羅斯共用是未清的與他們的通用存在比較在 SCI 數據庫中并且顯示 nanoscience 的意義在他們的研究系統。

新穎的材料的 (` Nanomaterials 市場』)

活動的第三個專業特性被編組在此部分關心下該情況納米技術是主要關於做事情。 為此,大多數 R&D 現有的焦點在 ` nanomaterials 圍繞』 : 分子結構被設計了在毫微米縮放比例的新穎的材料。 的確, Saxl 闡明, ` 物質科學技術對納米技術的應用的大多數是根本的』。 因此,按照的許多材料 (表 1) 介入是更小常規化合物的任一個批量生產 (並且请陳列不同的屬性) 或新的 nanomaterials,例如球碳和 nanotubes。 nanomaterials 的市場的範圍是嚴重的。 的確,估計,幫助由納米技術,新穎的材料和進程可以預計有超出 US$340 十億的市場影響在十年內的。

當前主要 nanomaterials 的表 1. 彙總在研究與開發和他們潛在的應用。

   材料

屬性

應用

  時間表尺度 (對市場生成)

原子字符串

Quantum 井

超薄的層 - 濃厚通常一些 nanometres - 半導體材料 (井) 增長在绝緣材料之間由現代晶體成長技術。 绝緣材料捕捉在超薄的層的電子,因而導致一定數量有用的屬性。 這些屬性導致了,例如,非常有效率的激光設備的發展。

CD 播放器利用了數量井激光幾年。 新發展承諾使這些 nanodevices 普遍在低價的電信和光學。

當前 - 5 年

Quantum 小點

是無形的螢光 nanoparticles,直到 ` 由紫外光打開了』。 他們可以做根據他們的構成陳列顏色的範圍。

電信,光學。

7-8 年。

聚合物

散發光的基於有機的材料,當電流被應用於他們反之亦然。

計算,能量轉換。

比 100nm 在大小上是較少的穀物

Nanocapsules

Buckminsterfuller-enes 是這個最著名的示例。 在 1985年發現,這些 C60 微粒是在寬度的 1nm。

被想像的許多應用,即設計的 nanoparticulate 乾燥潤滑劑。

當前 - 2 年。

催化作用的 nanoparticles

在 1-10 毫微米範圍內,這樣材料現有是,在意識到之前他們屬於納米技術域。  然而,新發展使催化劑一個特定質量存在回應的更多表面,因此改進其性能。 在此之後,這樣催化作用的 nanoparticles 可能經常被重新生成為進一步使用。

寬應用範圍,包括材料、燃料和食物生產、健康和農業。

當前 - ?

比直徑的 100nm 是較少的纖維

碳 nanotubes

nanotube 的二種類型存在: 單一牆壁碳 nanotubes、所謂的 ` Buckytubes』和多層碳 nanotubes。 兩個包括石墨的碳和典型地有一條內部直徑 5 毫微米和外部直徑 10 毫微米。 今天描述作為 ` 多數重要材料在納米技術方面』,被計算基於 nanotube 的材料比鋼有潛在變得 50-100 次嚴格在這個重量的六分之一。

許多應用被想像: 空間和航空器製造、汽車和建築。 多層的碳 nanotubes 已經是可用的以實用的商業數量。 Buckytubes 大規模的商業性生產的某個方式

當前 - 5 年。

比在厚度的 100nm 是較少的影片

自彙編的單層 (SAMs)

有機或無機物質在表面濃厚本能地形成第一層分子。 另外的層可以被添加,導致每塊層是詳細一個的分子的層壓製品。

各種各樣的應用,根據範圍從是的屬性化工有效的對是耐磨的。

2-5 年。

納諾屬於顆粒的塗層。

納米技術嚴格現在影響塗層技術。 與常規塗層比較,即使用 nanocrystalline 粉末被噴洒的金屬不鏽鋼塗層顯示擁有增加的堅硬。

傳感器、回應河床、液晶製造、分子電匯、潤滑油和防護層,反腐蝕塗層,更加堅韌和更加困難的切割工具。

5-15 年。

Nanostructured 材料

納諾綜合

綜合是允許多功能工作情況金屬、陶瓷、聚合物和生物材料的組合。 當的材料存在 nanolevel 引入時, nanocomposites 被形成,并且有形資產 - 即堅硬,透明度,多孔性 - 被修改。

一定數量的應用,特別地純度和電導率特性是重要的地方,例如在微電子學。 這些材料的商業開發當前是小的,是最普遍存在的這些炭黑,查找普遍行業應用,特別地在通信工具輪胎。

當前 - 2 年。

紡織品

nanoparticles 和膠囊的並網到導致增加的輕微和耐久性的衣物裡和 ` 聰明的』織品 (該更改他們的物理屬性根據穿戴者的衣物)。

軍人,生活方式。

3-5 年。

Nanotubes 的重要性

Nanotubes 提供一個好例子的基本的 R&D 如何在一特定區域可能離開到全方位市場應用。 今天描述作為 ` 最重要的材料在納米技術方面』, nanotubes 是與卓越的抗拉強度的新的材料。 的確,考慮當前技術性貿易堡壘,基於 nanotube 的材料比鋼期望變得 50-100 次嚴格在這個重量的六分之一。 此發展使碳纖維給綜合帶來的改善變矮小。

Nanotubes 能開始一新的工業革命?

哈里 Kroto,被授予在 C60 Buckminsterfullerene 的發現的上諾貝爾獎,闡明,這樣預付款將需要 ` 久,很長時間』達到, nanotubes 的第一種應用在綜合發展。 然而,如果這樣技術最終到達,結果將是令人敬畏的: 他們 ` 與這臺冷凝器的詹姆斯 Watt 的發明將是等同的』,反撞力開始工業革命的發展。

什麼是空間電梯?

空間電梯的概念擔當這种的一個好例證幻想認為最近 nanotube 發展啟發了。 一種 ` 推力的想法對星形的』不是本身特別新的: 俄國工程師,尤裡 Artutanov,寫作了電梯的想法 - 或許關閉由可能靜靜地運輸有效負荷和人到空間站 - 的激光早在 1960年。 然而,這樣想法由必要的缺乏物質力量總是阻礙了做電纜附件。 nanotube 可能是這個關鍵字到克服此長年的阻礙,做空間電梯一個事實在 15 數年後。 此發展,雖然,將依靠 nanotubes 的成功的並網到纖維或絲帶和成功避免多種大氣危險,例如雷擊、 micrometeors 和人造空間殘塊。

空間和飛機製造業將是使用 Nanotubes 的第一

在這樣發展後的市場推動,然後,是清楚的: 常規空間產業期望,第一個專業客戶,跟隨由飛機製造廠。 然而,生產成本下降 (當前 US$20-1200/g), nanotubes 預計查找在這樣大行業的普遍應用像汽車和建築。 實際上,設想一個市場在將受益於更輕和更加嚴格的材料行業的任何區是可能的。

製造 Nanotubes 的全世界種族

它是期望例如當前加劇種族開發 nanotube 大量生產技術以經濟數量的這些。 等組闡明,當前有在 nanotube 製造介入的至少 55 家公司,并且生產級別在有些公司中很快到達 1 个 kg/day。 例如,日本的 Mitsui 和 Co. 在 2003年 4月建立了設備以 120 噸每年生產能力碳 nanotubes。 這家公司計劃銷售這個產品到汽車製造商、樹脂製造商和電池製造商。 實際上,這個行業那麼迅速增長 Holister 相信 nanotube 供應商的數量已經現有不可能由可用的應用將來支持。 也油煎支持此論點,闡明, ` 碳 nanotube 域已經是過飽和的』

注意: 參考一個完整的目錄可以通過是指原文找到。

主要作者: 亞歷山大 Huw Arnall。

來源: 綠色和平報表、 ` 將來的技術、今天選擇納米技術、人工智能和機器人學; 新興技術技術,政治和協會映射』, 2003年 7月。

關於此來源的更多信息请請拜訪綠色和平

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

Last Update: 12. June 2013 22:49

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