Производство на базе самостоятельной сборки
Производство, основанное на самостоятельной сборке, относится к контролируемому процессу использования самосборки и программируемого материала для производства продукта в промышленном масштабе. При традиционном производстве и производстве существуют физические ограничения и ограничения по точности заготовки; а именно, меньший минимальный размер заготовки является серьезной проблемой в современном производстве. Инженерные методы самостоятельной сборки обладают значительным потенциалом преодоления размерных ограничений заготовки. В целом, в большинстве приложений самостоятельной сборки есть три ключевых ингредиента: геометрия (порядок), взаимодействие и энергия. Чтобы повысить эффективность или реализовать производство, основанное на самостоятельной сборке, оно должно использовать один или несколько из этих трех ингредиентов. Это развивающийся рынок, примеров на сегодняшний день немного. Однако эта область демонстрирует большой потенциал для революционной революции на многих промышленных рынках – от наноэлектроники до биоинженерии .
Успешные процессы
[ редактировать ]
Многие процессы были успешно разработаны в лабораторных масштабах и обещают будущее расширение в крупномасштабном промышленном производстве.
- Последовательность-специфическая молекулярная литография на отдельных молекулах ДНК [2]
- Прямая молекулярная сборка на металлических поверхностях [3]
- Амилоидные волокна и избирательное отложение металлов: белковые волокна NM [4] Было продемонстрировано, что они создают нанопровода, полезные для соединения электродов в лабораторных испытаниях.
- Самосборка электронных компонентов под действием поверхностного натяжения.
Одним из примеров является автоматизированная машина для самосборки с катушкой на катушку, продемонстрированная исследователями из Университета Миннесоты. [1] Станок предназначен для производства осветительных панелей с использованием светодиодов . Сборка выполнялась в два раза быстрее, чем коммерчески доступные машины для захвата и размещения оборудования SMT : 15 000 стружек в час по сравнению с 8 000 стружек в час. В то же время самостоятельная сборка также превысила точность машины для захвата и размещения.
Потенциальные будущие приложения
[ редактировать ]Изготовление материалов, используемых в самых экстремальных условиях, таких как космос, большая высота, сценарии свободного падения или глубокое море. [5] окружающая среда имеет выгодные условия, позволяющие увеличить взаимодействие самосборки с меньшим или минимальным потреблением энергии. Приложения в таких средах часто требуют высокой точности и вызывают больше трудностей; однако у него меньше ограничений в существующей конструкции.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Пак, Се-Чхоль; Фанг, Джун; Бисвас, Шантону; Мозафари, Махса; Стауден, Томас; Джейкобс, Хейко О. (сентябрь 2014 г.). «Первое внедрение автоматизированной катушечной машины для самосборки с катушкой на катушке» . Продвинутые материалы . 26 (34): 5942–5949. дои : 10.1002/adma.201401573 . ПМЦ 4313688 . ПМИД 24975472 .
- ^ Керен, К.; Крюгер, М; Гилад, Р; Бен-Йосеф, Г; Сиван, У; Браун, Э. (5 июля 2002 г.). «Последовательность-специфическая молекулярная литография на одиночных молекулах ДНК». Наука . 297 (5578): 72–75. Бибкод : 2002Sci...297...72K . дои : 10.1126/science.1071247 . ПМИД 12098693 . S2CID 1915026 .
- ^ Комри, Джеймс П. (2011). Молекулярная самосборка: достижения химии, биологии и нанотехнологий . Новая звезда. ISBN 9781611224122 . [ нужна страница ]
- ^ Шайбель, Т.; Партасарати, Р.; Савицкий, Г.; Лин, Х.-М.; Джагер, Х.; Линдквист, СЛ (15 апреля 2003 г.). «Проводящие нанопровода, построенные путем контролируемой самосборки амилоидных волокон и избирательного осаждения металлов» . Труды Национальной академии наук . 100 (8): 4527–4532. Бибкод : 2003PNAS..100.4527S . дои : 10.1073/pnas.0431081100 . ПМЦ 153589 . ПМИД 12672964 .
- ^ Тиббитс, Скайлар. «Линия самосборки» (PDF) . куминкад . Проверено 16 февраля 2016 г.