NAMRI/SME рассказывает об инновациях в области исследований на конференции NAMRC

Ученые-производители были награждены за их службу, вклад и выдающиеся исследования в области производства на ежегодной конференции по исследованиям в области производства в Северной Америке (NAMRC), проводимой Североамериканским научно-исследовательским институтом производства для малых и средних предприятий (NAMRI/SME). В этом году 45-е ежегодное мероприятие было организовано Университетом Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе.

Во время ежегодной церемонии награждения 21 награда была вручена исследователям, студентам и специалистам отрасли. NAMRC является ведущим международным форумом прикладных исследований и промышленных приложений в производстве и дизайне. NAMRI/SME объединяет исследователей со всего мира с целью развития научных основ производства дискретных деталей.

«Производство — это отрасль исключительных возможностей, основанная на исследованиях, которые раздвигают границы возможного», — сказал президент NAMRI/SME Дин Бартлз, доктор философии, FSME. «Те, кто признан сегодня, продвигают эти исследования и нашу отрасль вперед таким образом, что это будет иметь значение на десятилетия».

Среди лауреатов премии NAMRI/SME 2017 года:

• НАМРИ/МСБ С.М. Премия Ву за внедрение исследований, Аджай Малше, доктор философии, Университет Арканзаса/NanoMech Inc., Спрингдейл, Арканзас.
• Награда NAMRI/SME за выдающиеся заслуги в течение всей жизни, Нил Даффи, доктор философии, FSME, CMfgE, PE, Университет Висконсина, Мэдисон, Висконсин.

Премия NAMRI/SME Outstanding Paper Award была присуждена за три статьи:

• «Адаптивное управление обучением для компенсации тепловой ошибки 5-осевых станков»,
• «Расширенный фильтр частиц на основе виртуального датчика для прогнозирования состояния инструмента»,
• «Высокосъемная водная опора для стереолитографии.

В этом году на NAMRC также были вручены первая премия NAMRI/SME David Dornfeld Manufacturing Vision Award и конкурс Blue Sky, финансируемый Национальным научным фондом. Премия David Dornfeld Manufacturing Vision Award предназначена для поощрения действительно дальновидных концепций исследований и образования и присуждается за лучшую презентацию по решению программного комитета.

«На производство приходится более трех четвертей всех частных исследований и разработок в США», — сказал Скотт Смит, доктор философии, FSME, профессор Университета Северной Каролины в Шарлотте и бывший президент NAMRI/SME. «Это соревнование направлено на поиск радикальных, сложных [идей], которые раздвигают границы того, каким может быть будущее производства».

Тезисы первого конкурса, финансируемого Национальным научным фондом, были частью специального направления «Идеи голубого неба» на конференции. Заявки оценивались комитетом на основе того, насколько они бросают вызов существующим предположениям и насколько они расширяют возможности и горизонты области.

Первая премия NAMRI/SME Dornfeld Manufacturing Vision Award названа в честь покойного профессора Калифорнийского университета в Беркли, который считался мировым лидером в области устойчивого производства и интеллектуального производства. Эта награда отмечает выдающееся видение и лидерство в производственном сообществе. «Для нас большая честь отметить профессора Дорнфельда, научного сотрудника и бывшего директора SME, а также основателя NAMRC, за его вклад в производство», — сказал Смит. «Его наследие будет жить в будущих пионерах отрасли и их приверженности развитию нашей отрасли».

Награда была вручена Тони Шмитцу, доктору философии, FSME, Университет Северной Каролины в Шарлотте, за его презентацию «Биомеметическое производство». Производственные инновации следующего поколения будут частично реализованы за счет имитации биологических систем в производственной среде. В своей презентации Шмитц рассказал о новых исследованиях в области биомеметического производства.

Дон Лукка, доктор философии, FSME, CMfgE, регент-профессор и заведующий кафедрой передовых материалов в Университете штата Оклахома, представил лекцию основателей NAMRI/SME под названием «На пути к сверхточной обработке».

NAMRC 46 пройдет с 18 по 22 июня 2018 г. в Техасском университете A&M в Колледж-Стейшн, штат Техас.

С помощью лазерной технологии можно получить графен из дерева

Группа ученых из Университета Райса (Хьюстон) превратила древесину в электрический проводник, превратив ее поверхность в графен.

Исследовательская группа, возглавляемая химиком из Райса Джеймсом Туром, использовала лазер, чтобы начертить тонкую пленку на сосновом блоке. Узор представляет собой лазерно-индуцированный графен (LIG), разновидность углеродного материала толщиной в атом, обнаруженного в Райсе в 2014 году.

«Это союз архаики с новейшим наноматериалом в единую композитную структуру», — говорится в заявлении Тура. Материал может быть использован для биоразлагаемой электроники. Открытие подробно описано в этом месяце в Advanced Materials, см. веб-страницу http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702211/full. Предыдущие версии LIG изготавливались путем нагрева листа полиимида, недорогого пластика, с помощью лазера. LIG представляет собой не плоский лист из шестиугольных атомов углерода, а пену из графеновых листов, один край которых прикреплен к нижней поверхности, а химически активные края открыты для воздуха.

По словам Тура, не любой полиимид может производить LIG. Исследовательская группа, возглавляемая аспирантами из Райса Рукуаном Йе и Иеу Чьяном, попробовала березу и дуб, но обнаружила, что сшитая лигноцеллюлозная структура сосны лучше подходит для производства высококачественного графена, чем древесина с более низким содержанием лигнина. Лигнин – это сложный органический полимер, образующий в древесине жесткие стенки клеток.

Йе сказал, что превращение дерева в графен открывает новые возможности для синтеза LIG из неполиимидных материалов. «Для некоторых приложений, таких как трехмерная графеновая печать, полиимид может быть не идеальной подложкой», — сказал он. «Кроме того, древесины много и она возобновляема».

Как и в случае с полиимидом, процесс происходит с помощью стандартного промышленного лазера при комнатной температуре и давлении в инертной атмосфере аргона или водорода. Без кислорода тепло лазера не сжигает сосну, а превращает поверхность в морщинистые хлопья графена, которые вспениваются на поверхности дерева. Изменение мощности лазера также изменило химический состав и термическую стабильность получаемого ЛИГ. При мощности 70 % лазер выдал «P-LIG» высочайшего качества, где P означает «сосна».

Лаборатория сделала еще один шаг вперед в своем открытии, превратив P-LIG в электроды для расщепления воды на водород и кислород и суперконденсаторы для хранения энергии. В первом случае они наносили слои кобальта и фосфора или никеля и железа на P-LIG, чтобы создать пару электрокатализаторов с большой площадью поверхности, которые оказались прочными и эффективными.

По словам Тура, нанесение полианилина на P-LIG превратило его в энергоаккумулирующий суперконденсатор с пригодными для использования показателями производительности. «Есть еще много приложений для изучения», — сказал Е. «Например, мы могли бы использовать P-LIG для интеграции солнечной энергии для фотосинтеза. Мы считаем, что это открытие вдохновит ученых на размышления о том, как мы можем преобразовать природные ресурсы в более эффективные материалы». Этот процесс также позволит создать биоразлагаемую электронику.

Соавторами статьи являются аспиранты Райс Цзибо Чжан и Йилун Ли; Сяо Хань, получившая бесплатное назначение в Райс и являющаяся аспирантом Бейханского университета в Пекине, Китай; и исследователь риса Картер Киттрелл. Тур - это Т.Т. и В.Ф. Чао заведует кафедрой химии, а также профессором информатики, материаловедения и наноинженерии в Райс.

Исследовательская инициатива многопрофильного университета Управления научных исследований ВВС США и Исследовательский центр инженерных исследований наносистем NSF по очистке воды с использованием нанотехнологий поддержали исследование.

Новые наноматериалы могут использоваться для создания электронных устройств будущего

Исследователи из Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории разработали новый метод моделирования наноматериалов, который может помочь в создании новых электронных устройств.

Это исследование, опубликованное в журнале Science (см. http://science.sciencemag.org/content/357/6349/385), может привести к тому, что ученые сделают эти материалы более доступными для использования во всем, от светодиодных дисплеев до сотовых телефонов и фотодетекторов. солнечные батареи. Хотя наноматериалы многообещающи для будущих устройств, на сегодняшний день методы создания из них сложных структур ограничены и маломасштабны.

«Это шаг, необходимый для перехода квантовых точек и многих других наноматериалов от экспериментов, подтверждающих концепцию, к реальным технологиям, которые мы можем использовать», — сказал соавтор Дмитрий Талапин, профессор химии Чикагского университета и научный сотрудник Центра. для Nanoscale Materials в Аргонне, в заявлении:«Это действительно расширяет наши горизонты».

Транзисторы, основа современных вычислений, представляют собой чрезвычайно маленькие переключатели, изготавливаемые миллиардами людей с помощью процесса, называемого фотолитографией. Процесс, который сделал смартфоны повсеместными и недорогими, создает трафарет из слоя органического полимера, накладывая узорчатую «маску» и освещая ее ультрафиолетовым светом. После того, как новый материал нанесен сверху, полимерный трафарет снимается, открывая рисунок. Несколько циклов такого моделирования создают на материале миниатюрный транзистор.

Фотолитография имеет свои ограничения. Только некоторые материалы могут быть обработаны таким образом. Первоначально этот метод был разработан для кремния, но по мере того, как полувековое господство кремния в электронике подходит к концу, ученые с нетерпением ждут новых материалов. Одним из таких интересных направлений являются наноматериалы — крошечные кристаллы металлов или полупроводников. В таком масштабе они могут обладать уникальными и полезными свойствами, но изготовление устройств из них было затруднено.

Новая технология, получившая название DOLFIN, превращает различные наноматериалы непосредственно в «чернила» в процессе, который позволяет обойтись без нанесения полимерного трафарета. Талапин и его команда разработали химические покрытия для отдельных частиц. Эти покрытия реагируют со светом, поэтому, если вы направите свет через узорчатую маску, свет перенесет узор непосредственно в нижний слой наночастиц, превратив их в полезные устройства.

«Мы обнаружили, что качество узоров сравнимо с теми, которые были созданы с использованием самых современных технологий», — сказал ведущий автор Юаньюань Ван, научный сотрудник Чикагского университета. «Его можно использовать с широким спектром материалов, включая полупроводники, металлы, оксиды или магнитные материалы — все они обычно используются в производстве электроники».

Исследовательская группа работает над коммерциализацией технологии DOLFIN совместно с Польским центром предпринимательства и инноваций Чикагского университета.

Редактирует Tech Front старший редактор Патрик Ваужиняк; [email protected].