NAMRI/SME が NAMRC 会議で研究革新をハイライト

北米中小企業製造研究機関 (NAMRI/SME) が主催する毎年恒例の北米製造研究会議 (NAMRC) では、製造業の研究者の功績、貢献、優れた製造研究が評価されました。今年で 45 回目を迎える年次イベントは、ロサンゼルスの南カリフォルニア大学が主催しました。

毎年恒例の授賞式では、21 の賞が研究者、学生、業界の専門家に贈られました。 NAMRC は、製造と設計における応用研究と産業応用のための主要な国際フォーラムです。 NAMRI/SME は、ディスクリート パーツ製造の科学的基盤を前進させる目的で、世界中の研究者を集めています。

「製造業は、可能性の限界を押し広げる研究によって推進される、並外れた機会の産業です」と、NAMRI/SME のプレジデントである Dean Bartles 博士 (FSME) は述べています。 「今日認められた人々は、何十年にもわたって変化をもたらす方法でその研究と業界を前進させています。」

2017 NAMRI/SME アワードの受賞者は次のとおりです。

• NAMRI/SME S.M. Wu Research Implementation Award、Ajay Malshe、PhD、アーカンソー大学/NanoMech Inc.、アーカンソー州スプリングデール
• NAMRI/SME Outstanding Lifetime Service Award, Neil Duffie, PhD, FSME, CMfgE, PE, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin.

NAMRI/SME Outstanding Paper Award は、次の 3 つの論文に対して贈られました。

• 「5 軸工作機械の熱誤差補償のための適応学習制御」
• 「ツールの状態を予測するための仮想センシング ベースの拡張粒子フィルター」
• 「光造形用の高度に除去可能な水サポート。

全米科学財団が資金を提供する初の NAMRI/SME David Dornfeld Manufacturing Vision Award と Blue Sky Competition も、今年の NAMRC で授与されました。 David Dornfeld Manufacturing Vision Award は、研究と教育の真に先見の明のある概念を奨励することを目的としており、プログラム委員会によって決定された最高のプレゼンテーションに授与されます。

ノースカロライナ大学シャーロット校の教授であり、NAMRI/SME の元社長である Scott Smith 博士 (FSME) は、次のように述べています。 「このコンペティションでは、製造業の未来の限界を押し広げる急進的でやりがいのある [アイデア] を求めます。」

国立科学財団の資金提供を受けて、最初のコンペティションの抄録は、会議の特別な「Blue Sky Ideas」トラックの一部でした。提出物は、既存の仮定にどのように異議を唱えるか、およびこの分野の可能性と視野を広げる程度に基づいて、委員会によって審査されました。

初のNAMRI / SME Dornfeld Manufacturing Vision Awardは、持続可能な製造とスマート製造の世界的リーダーと見なされていたカリフォルニア大学バークレー校の故教授にちなんで名付けられ、この賞は製造コミュニティ内の優れたビジョンとリーダーシップを表彰します。 「製造業への貢献に対して、SME のフェローで元ディレクターであり、NAMRC の創設者でもある Dornfeld 教授を表彰できることを光栄に思います」と Smith 氏は述べています。 「彼の遺産は、将来の業界のパイオニアと、彼らが私たちの業界を前進させるために行うコミットメントの中で生き続けるでしょう。」

この賞は、ノースカロライナ大学シャーロット校のトニー シュミッツ博士 (FSME) のプレゼンテーション「バイオミーム製造」に贈られました。生産環境における生物学的システムを模倣することによって、次世代の製造革新が部分的に可能になります。 Schmitz 氏はプレゼンテーションの中で、バイオミーム製造分野における新しい研究について概説しました。

Don Lucca 博士、FSME、CMfgE は、オクラホマ州立大学の先端材料学の教授であり Herrington 議長であり、「超精密機械加工への道について」と題する NAMRI/SME 創設者講演を行いました。

NAMRC 46 は、2018 年 6 月 18 ～ 22 日にテキサス州カレッジステーションのテキサス A&M 大学で開催されます。

木材からグラフェンを作るレーザー技術

ライス大学 (ヒューストン) の科学者チームは、木材の表面をグラフェンに変えることで、木材を導電体にしました。

米の化学者であるジェームス・ツアーが率いる研究チームは、レーザーを使って松のブロックに薄膜パターンを黒く塗りました。パターンはレーザー誘起グラフェン (LIG) で、2014 年にライス大学で発見された原子の薄さの炭素材料の一種です。

「これは、最新のナノマテリアルを単一の複合構造に組み合わせた古風なものです」とTourは声明で述べています。この材料は、生分解性電子機器に使用できる可能性があります。この発見については、今月の Advanced Materials で詳しく説明されています。Web ページ http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702211/full を参照してください。 LIG の以前の反復は、安価なプラスチックであるポリイミドのシートをレーザーで加熱することによって行われました。六角形の炭素原子の平らなシートではなく、LIG はグラフェン シートの発泡体であり、1 つのエッジが下の表面に付着し、化学的に活性なエッジが空気に露出しています。

ポリイミドだけがLIGを生成するわけではないとTour氏は述べています。ライス大学院生の Ruquan Ye と Yieu Chyan が率いる研究チームは、シラカバとオークを試しましたが、マツの架橋リグノセルロース構造が、リグニン含有量の低い木材よりも高品質のグラフェンの生産に適していることを発見しました。リグニンは、木材の硬い細胞壁を形成する複雑な有機ポリマーです。

Ye 氏は、木材をグラフェンに変えることで、非ポリイミド材料から LIG を合成するための新しい道が開かれると述べました。 「3次元グラフェン印刷などの一部のアプリケーションでは、ポリイミドは理想的な基板ではない可能性があります. 「さらに、木材は豊富で再生可能です。」

ポリイミドの場合と同様に、プロセスは標準的な産業用レーザーを使用して、室温および圧力で、不活性なアルゴンまたは水素雰囲気で行われます。酸素がなければ、レーザーからの熱は松を燃やしませんが、表面を木材の表面に結合した泡であるグラフェンのしわのあるフレークに変えます.レーザー出力を変更すると、得られるLIGの化学組成と熱安定性も変化しました。 70% の出力で、レーザーは最高品質の「P-LIG」を生成しました。ここで、P は「松」を表します。

研究室は、P-LIG を水を水素と酸素に分解する電極とエネルギー貯蔵用のスーパーキャパシタに変えることで、その発見をさらに一歩進めました。前者については、コバルトとリン、またはニッケルと鉄の層を P-LIG に堆積させて、耐久性と効果が証明された高表面積の一対の電極触媒を作成しました。

Tour によると、P-LIG にポリアニリンを堆積させると、使用可能な性能指標を持つエネルギー貯蔵スーパーキャパシタに変わりました。 「探求すべきアプリケーションは他にもあります」と Ye 氏は言います。 「たとえば、光合成のための太陽エネルギーの統合に P-LIG を使用できます。この発見により、科学者は、天然資源をより優れた機能の材料に加工する方法について考えるようになると信じています。」このプロセスは、生分解性電子機器も作成します。

この論文の共著者は、ライス大学の大学院生である Jibo Zhang と Yilun Li です。シャオ・ハンは、ライスで無料の予約を取り、北京の北京にある北京の北京大学の大学院生です。米研究科学者のカーター・キトレル。ツアーはT.T.とW.F.化学の Chao Chair であり、Rice のコンピューター サイエンス、材料科学、ナノエンジニアリングの教授でもあります。

空軍科学研究局の学際的大学研究イニシアチブと、ナノテクノロジー対応水処理のための NSF ナノシステム工学研究センターが研究を支援しました。

新しいナノ材料が未来の電子デバイスを構築する可能性

シカゴ大学とアルゴンヌ国立研究所の研究者は、新しい電子デバイスの作成に役立つナノ材料をパターン化する新しい方法を考案しました。

Science に掲載されたこの研究 (http://science.sciencemag.org/content/357/6349/385 を参照) は、科学者がこれらの材料を LED ディスプレイから携帯電話、光検出器に至るまで、あらゆるものでより容易に利用できるようにすることにつながる可能性があります。太陽電池。ナノマテリアルは将来のデバイスに有望ですが、これまでナノマテリアルを複雑な構造に構築する方法は限られており、小規模でした。

「これは、量子ドットやその他の多くのナノ材料を、概念実証実験から実際に使用できる技術に移行するために必要なステップです」と、共著者であるシカゴ大学の化学教授であり、センターの科学者である Dmitri Talapin 氏は述べています。 Argonne の Nanoscale Materials の声明で、「それは本当に私たちの視野を広げます。」

現代のコンピューティングの基盤であるトランジスタは、フォトリソグラフィと呼ばれるプロセスを経て何十億も製造された非常に小さなスイッチです。スマートフォンをどこにでもある安価なものにしたこのプロセスは、パターン化された「マスク」を置き、紫外線で照らすことにより、有機ポリマーの層からステンシルを作成します。新しい材料が上に堆積された後、ポリマーステンシルが持ち上げられてパターンが現れます。このようなパターニングを数回繰り返して、材料上に小型トランジスタを構築します。

フォトリソグラフィーには限界があります。このようにパターン化できる材料はごくわずかです。この方法はもともとシリコン用に開発されたものですが、エレクトロニクスに対するシリコンの半世紀にわたる支配が終わりを迎えたため、科学者は次の材料に目を向けています。そのような興味深い手段の 1 つは、ナノマテリアル (金属または半導体の小さな結晶) です。この規模では、ユニークで有用な特性を持つことができますが、それらからデバイスを製造することは困難でした.

DOLFIN と呼ばれる新しい技術は、ポリマー ステンシルを配置する必要を回避するプロセスで、さまざまなナノ材料を直接「インク」にします。 Talapin と彼のチームは、個々の粒子の化学コーティングを設計しました。これらのコーティングは光に反応するため、パターン化されたマスクを通して光を当てると、光がパターンを下のナノ粒子の層に直接転写し、それらを有用なデバイスに配線します.

「パターンの品質は、最先端の技術で作られたものに匹敵することがわかりました」と、主執筆者であるシカゴ大学のポスドク研究員である Yuanyuan Wang 氏は述べています。 「半導体、金属、酸化物、磁性材料など、幅広い材料で使用できます。これらはすべて、電子機器の製造で一般的に使用されています。」

研究チームは、シカゴ大学の Polsky Center for Entrepreneurship and Innovation と共に DOLFIN 技術の商業化に取り組んでいます。

Tech Front は主任編集者の Patrick Waurzyniak によって編集されています。 [email protected].