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

 

Нанояблоки (научная имитация)
Нанояблоки (научная имитация)

Премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год
Объявлены лауреаты премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год. Премией отмечены 50 работ молодых столичных ученых. Среди лауреатов 12 сотрудников МГУ имени М.В.Ломоносова. Конкурс на получение премий Правительства Москвы молодым ученым проводится с 2013 года. Торжественное награждение победителей состоится 7 февраля 2020 года в Государственном Кремлевском дворце.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Перерождение кремния: от полупроводника к металлу. Морская губка – основа для создания новых наноструктурных композитов. Нитрид-борные аналоги углеродных колец. Лучшие научные сюжеты года по версии APS. Сверхпроводимость ставит новый температурный рекорд. Звук переносит массу? Всяко-разно.

Наносистемы: физика, химия, математика (2019, том 10, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume10/10-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Да пребудет с вами сила плазмонов!
А.А.Семенова, Э.Н.Никельшпарг, Е.А.Гудилин, Н.А.Браже
Ученые Московского университета приблизились к решению проблем современной медицинской диагностики с использованием единичных клеток и их органелл путем разработки новых неинвазивных оптических методов анализа.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.