(Nano) punktide ühendamine: suure pildi mõtlemine võib edendada nanoosakeste tootmist

Our Miss Brooks: Connie the Work Horse / Babysitting for Three / Model School Teacher (Aprill 2019).

Anonim

Nanoosakeste tootmine, materjaliühikute tootmine alla 100 nanomeetri (100 000 korda väiksem kui marmor) tõestab, et "head asjad tulevad väikestesse pakenditesse". Tänapäevased tehnoloogilised nanoosakesed on lahutamatud komponendid kõigest, mis pärinevad kvantifunktsioonide nanokristallidest, mis värvivad kaasaegsete telerite suurepärased kuvarid, et hõbedaste sidemete minivõtmed, mis kaitsevad infektsiooni vastu. Kuid nende väikestest ehitusplokkidest kasu saavad kommertsettevõtted tõstatavad kvaliteedikontrolli küsimusi, mis võivad lahendamata probleemidena vähendada tõhusust, suurendada tootmiskulusid ja piirata toodete hulka, mis neid sisaldavad.

Nende takistuste ületamiseks soovitab riiklik instituut standardite ja tehnoloogiate (NIST) ja mittetulunduslik maailmatehnoloogia hindamiskeskus (WTEC), et nanoosakeste uurijad, tootjad ja administraatorid "ühendavad punktid", kaaludes oma ühiseid väljakutseid laiemalt ja tegeledes pigem kollektiivselt kui individuaalselt. See hõlmab teadmiste ülekandmist erinevatel erialadel, organisatsioonidevaheliste meetmete koordineerimist ja vahendite jagamist, et hõlbustada lahendusi.

Soovitused on esitatud uues aknas ajakirjas ACS Applied Nano Materials.

"Me vaatasime nanoosakeste tootmise suuremaid pilte, et leida probleemid, mis on levinud erinevate materjalide, protsesside ja rakenduste jaoks, " ütles NISTi füüsikateadlane Samuel Stavis, juhtiv kirjanik. "Nende probleemide lahendamine võib edendada kogu ettevõtet."

Uus paber annab raamistiku nende probleemide paremaks mõistmiseks. NIST-i korraldatud seminari algatatud uuringu kulminatsioon keskendub heterogeensuse vähendamisele või leevendamisele, nanoosakeste suuruse, kuju ja muude omaduste tahtmatutele muutustele, mis tekivad nende valmistamise ajal.

"Heterogeensus võib avaldada olulisi tagajärgi nanoosakeste tootmisel, " ütles NIST keemiatehnik ja kaasautor Jeffrey Fagan.

Autorid märkisid oma raamatus, et nanoosakeste tootmisel kõige kasumlikumad uuendused minimeerivad heterogeensust operatsiooni varajastes staadiumides, vähendades vajadust järgnevaks töötlemiseks. See vähendab jäätmeid, lihtsustab iseloomustamist ja parandab nanoosakeste integreerimist toodetesse, mis kõik säästavad raha.

Autorid illustreerisid seda punkti, kui võrrelda kulla nanoosakeste ja süsinik-nanotorude tootmist. Nad märkisid, et kulla puhul võivad esialgsed sünteesikulud olla suured, kuid toodetud nanoosakeste sarnasus nõuab vähem puhastamist ja iseloomustamist. Seepärast on neid suhteliselt väikeste kuludega võimalik valmistada mitmesuguste toodete, näiteks anduritena.

Vastupidiselt sellele on heterogeensete süsinikust nanotorude kasutamine sünteesiks vähem kulukas, kuid soovitud omaduste saamiseks on vaja rohkem töödelda. Töötlemisega kaasnevad lisakulud muudavad praegu nanotorude kasutamise ainult väärtuslikeks rakendusteks, nagu näiteks digitaalsed loogikaseadmed.

"Ehkki need nanoosakesed ja nende lõpptooted on väga erinevad, võivad nende valmistamise sidusrühmad palju õppida üksteise parimatest tavadest, " ütles NIST materjalide teadlane ja kaasautor J. Alexander Liddle. "Teadmiste jagamisel võivad nad parandada mõlemat näiliselt erinevat tegevust."

Autorid ütlesid, et selliste punktide ühendamiseks vajalike võimaluste leidmine on kriitiliselt oluline uute ettevõtjate jaoks, kes soovivad viia nanosarjade tehnoloogiad üle laboratooriumilt turule.

"Nanoosakeste tootmine võib muutuda nii kulukaks, et rahastamine aegub enne lõpptoote turustamist, " ütles WTECi nanotehnoloogia konsultant ja kaasautor Michael Stopa. "Meie dokumendis kirjeldasime mitu võimalust, et parandada tõenäosust, et uued ettevõtted jäävad nende reiside kaudu läbi selle tehnoloogia edastamise surma oru."

Lõpuks arutasid autorid, kuidas tootmisprobleemid ja uuendused mõjutavad pidevalt kasvavat nanoosakeste rakenduste arvu, sealhulgas elektroonika, energia, tervishoiu ja materjalide valdkonnas.

menu
menu