Нанотехнологии и будущее производства

Нанотехнология включает в себя манипуляции с веществом в атомном и молекулярном масштабе - структуры размером от одного до 100 нанометров. Чтобы представить это в перспективе, сравнивать нанометр с метром - это все равно, что сравнивать размер мрамора с размером земли. В этой статье рассматриваются три захватывающих применения нанотехнологий в производстве.

Nanomanufacturing фокусируется на разработке масштабируемых, высокодоходных процессов для коммерческого производства материалов, конструкций, устройств и систем на наноуровне. В последнее время это растущая область исследований и разработок (R & D) для производственных приложений.

Инженеры могут синтезировать наноматериал двумя способами, во-первых, используя метод «сверху вниз», процесс вырезания наноматериала из чего-то большего. Это наиболее распространенный метод, часто используемый для изготовления компьютерных чипов и других предметов повседневного спроса. Альтернативой является восходящий метод, процесс сборки структуры на молекулярном уровне, по одному атому за раз. Этот метод все еще находится на экспериментальной стадии разработки и является трудоемким и сложным.

Обширные исследования и разработки привели к значительным достижениям в области нанотехнологий, некоторые из которых могут революционизировать производственные процессы. Исследование того, что может быть достигнуто с использованием метода «снизу-вниз», стимулировало исследования по созданию молекулярных компонентов, которые могут самостоятельно собираться в определенную структуру без необходимости внешнего взаимодействия. Три приложения, в частности, дают реальное доказательство того, как будет выглядеть будущее производства.

Улучшение безопасности

Интеграция наноматериалов в покрытия привела к значительному прогрессу в области безопасного износа и стала все более популярной для биотекстиля. Когда наноразмерные углеродные частицы диспергируются в исходных волокнах одежды, они создают покрытие из нановолокон. Использование углеродных нановолокон в качестве текстильного композита делает одежду жидкой отталкивающей, стойкой к загрязнениям и даже противомикробной. На производстве этот защитный износ можно использовать для защиты работников в опасных зонах.

Эффективность топлива

Полимерная нанотехнология включает диспергирование наночастиц в существующей полимерной матрице для разработки адгезивов, герметиков, покрытий, герметиков и герметизирующих составов. Включение наночастиц наполнителей в эти области применения может развить характеристики термостойкости, водо- и химической стойкости, более высокой прочности на разрыв и даже огнестойкости.

Полимерные нанокомпозиты стали важным дополнением в автомобильной промышленности для производства шин. Химические и огнестойкие частицы обеспечивают лучшую производительность при меньшем весе по сравнению с традиционными шинами, что впоследствии обеспечивает более высокую эффективность использования топлива.

Уменьшение трения

Внедрение нанотехнологий в производство смазочных материалов открыло возможности для более разнообразных решений в производстве. В тех случаях, когда масла обычно используются для уменьшения трения между двумя объектами, вместо них можно использовать наночастицы. Эти наночастицы действуют как крошечные шарикоподшипники, катятся между двумя поверхностями и уменьшают вероятность перегрева, износа и повреждения масла. Сокращение поставок ископаемого топлива означает, что это развитие может быть революционным не только для будущего производства, но и для окружающей среды.

Нанометры могут быть размером с мрамор по сравнению с землей, но это не умаляет значения нанотехнологий. С дальнейшими исследованиями, посвященными прогрессу наноматериалов, создается импульс для большего количества отраслей промышленности, чтобы включить нанотехнологии в свои повседневные процедуры.