Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Схематичное изображение шагов наноковки. Металлический сплав используется для изготовления заготовок. Для получения необходимой детали, заготовка отделяется от остальных и подвергается наноковке. (источник: IOP Publishing)
Размеры устройств, состоящих из шестерёнок, сравниваются с размерами самих устройств. Для различных устройств, это отношение примерно равно 10:1. (источник: Sandia National Laboratories, SUMMiT Technologies)
Заготовка на кремниевой микро-наковальне деформируется с помощью вольфрамового микро-молота. (источник: IOP Publishing)

Кузница в эпоху нанотехнологий

Ключевые слова:  MEMS, нанотехнология, периодика

Опубликовал(а):  Кушнир Сергей Евгеньевич

10 апреля 2007

Самые ранние кованые изделия появились около 1600 г. до н.э., это были грубо кованые украшения из самородков металлов. Новейшие технологии, внедрённые в сфере ковки металлов, основаны на использование микро-молотов. Они позволяют вести ковку металлов на наноуровне и создавать детали для различных микро- и наносистем.


В последнее время наблюдается значительный прогресс в области нанотехнологий, однако, изготовление отдельных нанокомпонентов всё ещё остаётся серьёзной проблемой. Использование наноковки (
nanoforging) даёт возможность изготовления высокопрочных металлических деталей в наномасштабе, что, в конечном счёте, делает возможным изготовление сложных микросистем путём сборки отдельных нанодеталей. Подобные микросистемы обладают размерами микроорганизмов, поэтому они смогут перемещаться внутри человеческого тела.


«Мы разработали трёхэтапный процесс изготовления металлических нанодеталей – говорит доктор
Debashis Mukherji, ученый Института материалов (Institute for Materials, Technical University Braunschweig) в Германии. - Сначала мы использовали металлические сплавы, для изготовления большого количества заготовок. Затем, из металлического порошка, содержащего тысячи таких заготовок, извлекалась одна и переносилась в электронный микроскоп на микро-наковальню или пресс-форму. Наконец, используя при наноковке микро-молот, изменяли форму этой заготовки. Таким образом, отдельные высокопрочные металлические заготовки могут быть превращены в детали, размер которых порядка 100 нанометров».


Уменьшение размеров деталей и систем в целом сейчас реализуется во многих сферах производства, и тенденция к ещё более компактным деталям и устройствам не ослабевает. Сегодня интегральные схемы и
MEMS изготовляются по нисходящему принципу – они сделаны из цельной заготовки, размер которой всё ещё порядка миллиметра. Использование метода восходящего проектирования для изготовления отдельных микромашин с размерами порядка микрона или нанометра всё ещё остаётся лишь теорией. Современный уровень развития науки не позволяет осуществлять подобное на практике. На сегодняшний день среднее отношение размера устройства к размеру его деталей в механических устройствах равно 10:1. Следовательно изготовление сложных по своему строению микромеханизмов требует изготовление нанодеталей.

Такие инструменты для микроманипуляций как микропипетка и лазер позволяют достаточно легко управлять микрочастицами в жидкости. Напротив, микро- и наноманипуляции в сухой среде всё ещё остаются очень сложной задачей, т.к. без жидкости сложно справиться с силами притяжения между микрочастицами. В сухой среде для движения наночастиц по поверхности используют сканирующий зондовый микроскоп ( SPM) и мобильных микро-роботов, но данный способ имеет узкую область применения. Кроме того, более совершенные инструменты, такие как микрозажимы могут позволить лучше, чем при использовании SPM, манипулировать нанообъектами.



Даже на сегодняшний день размеры самых компактных деталей из металла, полимеров или керамики лежат в диапазоне от 10 до 1000 микрометров, и изготовление отдельных нанодеталей всё ещё сложная задача.

Mukherji указывает на то, что новая технология имеет несколько преимуществ: «Мы показали, что кубикам с ребром в 400 нм из высокопрочного металлического сплава (например Ni3Al) можно придавать необходимую форму при комнатной температуре. Это представляет большой научный интерес, т.к. несколько десятилетий исследований возможности использования Ni3Al в высокотемпературных газовых турбинах показали, что данный материал сложно использовать на практике (несмотря на его привлекательные свойства при высоких температурах) из-за чрезвычайной хрупкости данного материала при комнатной температуре».

С технологической точки зрения исследования наноковки показывают, что возможно изготавливать, обрабатывать и перемещать различные заготовки, чтобы затем делать из них детали субмикронного размера. Это делает возможным изготовление сложных устройств и механизмов в микронном масштабе.



Чтобы придать заготовкам более сложную форму (например, форму шестерёнки), может понадобиться пресс-форма. Для изготовления пресс-формы на кремниевой наковальне можно использовать электронно-лучевую литографию. Ответную часть пресс-формы, вырезанную на кремниевой пластине, можно, например, закрепить на ровной стороне вольфрамового молота.


В статье использованы материалы: Nanotechnology, Nanowerk


Средний балл: 10.0 (голосов 2)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Серебряное дерево
Серебряное дерево

Научно-популярный лекторий РНФ на Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2019»
С 9 по 11 апреля российские ученые рассказывают о своих научных исследованиях, которые выполняются по грантам Российского научного фонда. Лекции проходят в рамках Лектория РНФ во время проведения Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2019».

Фестивали «От Винта!» и NAUKA 0+ представили инновационные проекты на выставке Hannover Messe 2019
Ганновер (Германия) 5 апреля 2019 года. – Объединённая экспозиция Фестиваля детского и молодежного научно-технического творчества “От Винта!” и Всероссийского фестиваля NAUKA 0+ была представлена на крупнейшей выставке промышленных технологий Hannover Messe 2019 в Германии в составе стенда Российской Федерации, организованного Российским экспортным центром при поддержке Министерства промышленности и торговли РФ.

Стань магистрантом в области светодиодных технологий без экзаменов
От бакалавриата к магистратуре без вступительных экзаменов уже сейчас? С портфолио возможно все! Участвуйте в конкурсе «Науке нужен ты!» и получайте бюджетный билет в первую в России магистерскую программу в области светодиодных технологий и оптоэлектроники Университета ИТМО!

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
А.А.Семенова
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.