Advanced Hybrid Manufacturing Platform for Carbon Nanotube Devices (ADVENTURE)
碳纳米管器件先进混合制造平台(ADVENTURE)
基本信息
- 批准号:EP/V050923/1
- 负责人:
- 金额:$ 32.17万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2021
- 资助国家:英国
- 起止时间:2021 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Carbon nanotubes (CNTs) have been pivotal in generating industrial interest in nanotechnology. Their success can be quantified by the production volume of CNTs, which is growing exponentially, and is currently estimated at 5000 ton/yr. In part, this success can be attributed to the physical properties of CNTs, some of which are unlike any other engineering material (e.g. Youngs Modulus of 1 TPa, a tensile strength of 100 GPa, thermal conductivities up to 3500 Wm-1K-1). Importantly, the above off-the-chart properties only apply to high quality individual nanotubes whereas most commercial applications require tens to millions of carbon nanoparticles to be assembled into one device. Unfortunately, the mechanical and electronic properties of merit typically drop by at least an order of magnitude in comparison to the constituent nanoparticles once integrated into an assembly. It is therefore critical to develop new manufacturing processes which enable enhanced assembly of CNTs and their integration in devices. Additionally, many applications require CNTs to be interfaced with electrodes for electrical connections, as well as with liquids for sensing, microfluidic and biomedical applications, which typically require various additional advanced manufacturing processes that have several complexities and limitations.In this EPSRC Adventurous Manufacturing grant, we aim to develop innovative manufacturing techniques capable of creating structured assemblies of carbon nanoparticles with both integrated electrodes and microchannels. This requires the consolidation of manufacturing techniques that has never been attempted previously. It will allow control of structures over multiples length scales: - At the nanoscale (<500 nm), we will use chemical vapour deposition (CVD) to synthesise large arrays of aligned CNTs and self-assembly to control their organisation.- At the microscale (50 um - 500 nm), we will use multiple step lithography to define read-out electrodes and define where CNTs are synthesised.- At the largest scale (1 mm - 50 um), we will use laser processing (short and ultrashort pulses) to define microchannels and the overall chip geometry. While each of the above manufacturing techniques are well established, bringing these methods together enables the manufacturing of radically new devices. Maintaining compatibilities and alignments between different processes will create new research challenges which will be addressed in this project. Ultimately, this new set of manufacturing techniques form a platform technology that can be used to solve a multitude of engineering problems. We envision the outputs of this proposal to find applications in chemical sensors, biomedical applications, microfluidics and actuators As a demonstrator, this project will develop CNT based thrusters for space propulsion applications.
碳纳米管(CNT)在纳米技术中产生工业兴趣方面至关重要。他们的成功可以通过CNT的产量来量化,CNT的产量呈指数增长,目前估计为5000吨/年。在某种程度上,这种成功可以归因于CNT的物理性质,其中一些不同于任何其他工程材料(例如,1 TPa的杨氏模量,100 GPa的拉伸强度,高达3500 Wm-1 K-1的热导率)。重要的是,上述非常规特性仅适用于高质量的单个纳米管,而大多数商业应用需要将数千万至数百万个碳纳米颗粒组装到一个设备中。不幸的是,一旦整合到组件中,与组成纳米颗粒相比,机械和电子性能的优点通常下降至少一个数量级。因此,开发新的制造工艺是至关重要的,该工艺能够增强CNT的组装及其在器件中的集成。此外,许多应用需要CNT与用于电连接的电极以及用于传感、微流体和生物医学应用的液体连接,这通常需要具有若干复杂性和限制的各种额外的先进制造工艺。我们的目标是开发创新的制造技术,能够产生具有集成电极和微通道的碳纳米颗粒的结构化组件。这就需要整合以前从未尝试过的制造技术。它将允许在多个长度尺度上控制结构:-在纳米级(<500 nm),我们将使用化学气相沉积(CVD)来合成大阵列的对齐CNT和自组装来控制它们的组织。在微尺度(50 um - 500 nm),我们将使用多步光刻来定义读出电极并定义CNT的合成位置。在最大规模(1 mm - 50 um),我们将使用激光加工(短脉冲和超短脉冲)来定义微通道和整个芯片的几何形状。虽然上述制造技术中的每一种都是成熟的,但将这些方法结合在一起能够制造全新的设备。保持不同过程之间的兼容性和一致性将产生新的研究挑战,这将在本项目中得到解决。最终,这套新的制造技术形成了一个平台技术,可用于解决众多的工程问题。我们设想这个建议的输出在化学传感器,生物医学应用,微流体和致动器中找到应用作为一个演示,这个项目将开发基于CNT的推进器用于空间推进应用。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Kinetics of Light-Responsive CNT / PNIPAM Hydrogel Microactuators.
- DOI:10.1002/smll.202305034
- 发表时间:2023-10
- 期刊:
- 影响因子:13.3
- 作者:Aoife Gregg;Michael F. L. De Volder;J. Baumberg
- 通讯作者:Aoife Gregg;Michael F. L. De Volder;J. Baumberg
Electrochemically Responsive 3D Nanoarchitectures.
电化学响应 3D 纳米结构。
- DOI:10.1002/adma.202304517
- 发表时间:2024
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Hamidinejad M
- 通讯作者:Hamidinejad M
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