Nanotubes of carbon and other mater

Nanotubes of carbon and other materials
are arguably the most fascinating
materials playing an important
role in nanotechnology today.
Their unique mechanical, electronic,
and other properties are expected to result
in revolutionary new materials and
devices. However, these nanomaterials,
produced mostly by synthetic bottomup
methods, are discontinuous objects,
and this leads to difficulties with their
alignment, assembly, and processing
into applications. Partly because of
this, and despite considerable effort, a
viable carbon nanotube–reinforced supernanocomposite
is yet to be demonstrated.
Advanced continuous fibers
produced a revolution in the field of
structural materials and composites in
the last few decades as a result of their
high strength, stiffness, and continuity,
which, in turn, meant processing and
alignment that were economically feasible.
Fiber mechanical properties are
known to substantially improve with a
decrease in the fiber diameter. Hence,
there is a considerable interest in the
development of advanced continuous
fibers with nanoscale diameters. However,
conventional mechanical fiber
spinning techniques cannot produce fibers
with diameters smaller than about
2 μm robustly. Most commercial fibers
are several times that diameter, owing
to the trade-offs between the technological
and economic factors.
Electrospinning technology enables
production of continuous polymer
nanofibers from polymer solutions or
melts in high electric fields. When the
electric force on induced charges on
the polymer liquid overcomes surface
tension, a thin polymer jet is ejected.
The charged jet is elongated and accelerated
by the electric field, undergoes
a variety of instabilities, dries, and is
deposited on a substrate as a random
nanofiber mat. The first patent on the
process was awarded in 1934; however,
outside of the filter industry,
there was little interest in the electrospinning
or electrospun nanofibers, until
the mid-1990s (1). Since that time,
the process attracted rapidly growing
interest triggered by potential applications
of nanofibers in the nanotechnology.
The publication rate has nearly
doubled annually, reaching about 200
articles in 2003. Over a hundred synthetic
and natural polymers were electrospun
into fibers with diameters
ranging from a few nanometers to micrometers
(see the figure, panel A).
The main advantage of this topdown
nanomanufacturing process is
its relatively low cost compared to that
of most bottom-up methods. The resulting
nanofiber samples are often
uniform and do not require expensive
purification (panels B and C). Unlike
submicrometer-diameter whiskers, inorganic
nanorods, carbon nanotubes,
and nanowires, the electrospun nanofibers
are continuous. As a result, this
process has unique potential for costeffective
electromechanical control of
fiber placement and integrated manufacturing
of two- and three-dimensional
nanofiber assemblies. In addition,
the nanofiber continuity may
alleviate, at least in part, concerns
about the properties of small particles
(2). Nanofibers are expected to possess
high axial strength combined with
extreme flexibility. The nanofiber assemblies
may feature very high open
porosity coupled with remarkable specific
surface area. Yet, these assemblies
would possess excellent structural mechanical
properties. Uses of nanofibers
in composites, protective clothing, catalysis,
electronics, biomedicine (including
tissue engineering, implants,
membranes, and drug delivery), filtration,
agriculture, and other areas are
presently being developed. Clearly,
there is a growing interest in the process,
but the results reported to date
are centered mostly on the empirical
production and the proposed uses of
polymer nanofibers. At the same time,
thorough understanding of the mechanisms
of jet formation and motion is
needed for the development of robust
methods of process control. Analysis of
the electrospinning process is complicated
by electromechanical coupling,
nonlinear rheology, and unusual jet instabilities.
Some progress was recently
made on modeling of jet initiation (3,
4). Steady-state spinning was modeled
in the nonlinear rheologic regime important
for polymer jets (5, 6). Experimental
observations and modeling of
bending (or whipping) instability (7,
8) produced a major breakthrough in
process analysis. It substantially improved
our understanding of the jet
motion and removed an early controversy
in the electrospinning studies
over the interpretation of long–exposure
time images of the instability
process zone (1, 7, 8). It has been suggested
(7, 8) that bending instabilities
constitute a major mechanism responsible
for the rapid jet thinning in this
process. These instabilities are also responsible
for the resulting random
nanofiber orientation.
More recently, three major breakthroughs
were made that are expected
to have lasting impact on the
quality and scope of the applications.
First, several methods of nanofiber
alignment were developed that can be
roughly classified into methods “directing”
(9–12) or suppressing (13, 14)
jet bending instabilities. The methods
need to be further improved because
most produce only partial alignment,
but the results show promise. Align-

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Nanotubes คาร์บอนและวัสดุอื่น ๆคือว่าที่น่าสนใจที่สุดวัสดุในการเล่นที่มีความสำคัญบทบาทในปัจจุบันนาโนเทคโนโลยีของเฉพาะเครื่องกล อิเล็กทรอนิกส์และคุณสมบัติอื่น ๆ คาดว่าจะส่งผลวัสดุใหม่ที่ปฏิวัติ และอุปกรณ์ อย่างไรก็ตาม นี้ nanomaterialsผลิต โดย bottomup สังเคราะห์วิธี เป็นวัตถุที่ไม่ต่อเนื่องและนี้นำไปสู่ความยากลำบากกับการตำแหน่ง ประกอบ และประมวลผลเข้าใช้งาน บางส่วนเนื่องจากของนี้ และแม้ มีความพยายามมาก แบบsupernanocomposite – เสริมท่อนาโนคาร์บอนได้ก็ยังไม่สามารถแสดงขั้นสูงเส้นใยต่อเนื่องการปฏิวัติในด้านการผลิตวัสดุโครงสร้างและวัสดุผสมในไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาเป็นผลมาจากการแข็งแรง ความแข็ง และความต่อ เนื่องซึ่ง จะ หมายถึง การประมวลผล และตำแหน่งที่เป็นไปได้ทางเศรษฐกิจเส้นใยที่มีคุณสมบัติทางกลรู้จักมากปรับปรุงด้วยการลดลงในเส้นใย ดังนั้นมีความสนใจมากในการการพัฒนาขั้นสูงอย่างต่อเนื่องเส้นใย มีสมมาตร nanoscale อย่างไรก็ตามเครื่องจักรกลใยทั่วไปเทคนิคการปั่นไม่สามารถผลิตเส้นใยมีสมมาตรน้อยกว่าเกี่ยวกับ2 μm อย่างทนทาน เส้นใยส่วนใหญ่มีหลายครั้งที่เส้นผ่าศูนย์กลาง owingการทางเลือกระหว่างการเทคโนโลยีและปัจจัยทางเศรษฐกิจช่วยให้เส้นใยนาโนเทคโนโลยีผลิตของพอลิเมอร์อย่างต่อเนื่องnanofibers จากพอลิเมอร์โซลูชั่น หรือละลายในไฟฟ้าสูง เมื่อการกำลังไฟฟ้าค่าธรรมเนียมอาจบนของเหลวของพอลิเมอร์ overcomes ผิวความตึงเครียด เจ็ทบางพอลิเมอร์ได้พุ่งออกมาการคิดค่าธรรมเนียมเจ็ทเป็นอีลองเกต และเร่งโดยสนามไฟฟ้า ทนี้หลากหลาย instabilities แห้ง และเป็นฝากบนพื้นผิวเป็นแบบสุ่มnanofiber พรม สิทธิบัตรแรกในการกระบวนการได้รับรางวัลใน 1934 อย่างไรก็ตามภายนอกของตัวกรองสนใจเล็กน้อยในเส้นใยนาโนมีelectrospun nanofibers หรือจนกว่าในกลางทศวรรษที่ 1990 (1) ตั้งแต่เวลากระบวนการดึงดูดการเติบโตอย่างรวดเร็วสนใจที่ทริกเกอร์ โดยโปรแกรมประยุกต์อาจเกิดขึ้นของ nanofibers นาโนเทคโนโลยีอัตราประกาศมีเกือบสองเท่าทุกปี ถึงประมาณ 200บทความใน 2003 กว่าร้อยสังเคราะห์และโพลิเมอร์ธรรมชาติ electrospunเป็นเส้นใยมีสมมาตรตั้งแต่กี่ nanometers คัลไมโครมิเตอร์แบบ(ดูตัวเลข แผง A)ประโยชน์หลักของแค่นี้กระบวนการ nanomanufacturingเปรียบเทียบกับค่อนข้างประหยัดวิธีการสายล่างสุด การส่งผลตัวอย่าง nanofiber มักยูนิฟอร์ม และไม่ต้องมีราคาแพงทำให้บริสุทธิ์ (แผง B และ C) ซึ่งแตกต่างจากเส้นผ่าศูนย์กลาง submicrometer หนวด อนินทรีย์nanorods คาร์บอน nanotubesและ nanowires, electrospun nanofibersได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้น นี้กระบวนการที่มีศักยภาพเฉพาะสำหรับ costeffectiveควบคุมไฟฟ้าวางใยและการผลิตรวมของสอง - และ three - dimensionalแอสเซมบลีของ nanofiber นอกจากนี้ความต่อเนื่อง nanofiber อาจบรรเทา น้อย ในความกังวลเกี่ยวกับคุณสมบัติของอนุภาคขนาดเล็ก(2) . Nanofibers คาดว่าจะมีความแข็งแรงที่แกนสูงรวมกับมีความยืดหยุ่นมากขึ้น แอสเซมบลี nanofiberอาจคุณลักษณะเปิดสูงมากporosity ด้วยเฉพาะโดดเด่นพื้นที่ผิว ยัง แอสเซมบลีเหล่านี้จะมีเครื่องกลโครงสร้างดีคุณสมบัติ ใช้ของ nanofibersคอมโพสิต ป้องกันผ้า เร่ง ปฏิกิริยาอิเล็กทรอนิกส์ (รวม biomedicineวิศวกรรมเนื้อเยื่อ implantsสาร และจัดส่งยาเสพติด), เครื่องกรองเกษตร และพื้นที่อื่น ๆปัจจุบันมีพัฒนา อย่างชัดเจนมีดอกเบี้ยเติบโตในกระบวนการแต่รายงานผลวันศูนย์กลางส่วนใหญ่ในการประจักษ์การผลิตและการใช้งานนำเสนอของพอลิเมอร์ nanofibers ในเวลาเดียวกันความเข้าใจอย่างละเอียดของกลไกเจ็ทก่อตัวและเคลื่อนไหวเป็นจำเป็นสำหรับการพัฒนาความแข็งแกร่งวิธีการควบคุมกระบวนการ วิเคราะห์การเส้นใยนาโนที่มีความซับซ้อนโดยคลัปไฟฟ้าใช้งานกับไม่เชิงเส้น และ instabilities เจ็ทผิดปกติความคืบหน้าบางเพิ่งทำการสร้างโมเดลของเจ็ทเริ่มต้น (34) การปั่นท่อนถูกจำลองในระบอบ rheologic ไม่เชิงเส้นที่สำคัญสำหรับพอลิเมอร์ jets (5, 6) ทดลองสังเกตและสร้างโมเดลของดัด (หรือ whipping) ความไม่มีเสถียรภาพ (78) ความก้าวหน้าสำคัญในการผลิตการวิเคราะห์กระบวนการ ดีขึ้นมากเราเข้าใจของเจ็ทเคลื่อนไหว และการเอาออกการถกเถียงเป็นต้นในการศึกษาเส้นใยนาโนผ่านการตีความยาว – แสงภาพเวลาความไม่แน่นอนกระบวนการโซน (1, 7, 8) การแนะนำ(7, 8) instabilities ที่ดัดเป็นกลไกสำคัญที่รับผิดชอบสำหรับบางนี้เจ็ทอย่างรวดเร็วกระบวนการ Instabilities เหล่านี้ยังรับผิดชอบสำหรับการสุ่มการวางแนว nanofiberเมื่อเร็ว ๆ นี้ สามหลักนวัตกรรมใหม่ทำที่คาดไว้เพื่อให้ผลที่ยั่งยืนในการคุณภาพและขอบเขตของโปรแกรมประยุกต์แรก nanofiber หลายวิธีตำแหน่งได้รับการพัฒนาที่สามารถหยาบ ๆ แบ่งวิธี "ผู้กำกับ"(9-12) หรือเมื่อ (13, 14)เจ็ทดัด instabilities วิธีการจำเป็นต้องเพิ่มเติมปรับปรุงได้เนื่องจากส่วนใหญ่ผลิตเฉพาะบางส่วนจัดตำแหน่งแต่ผลได้แสดงสัญญา การจัดตำแหน่ง-

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นาโนคาร์บอนและวัสดุอื่น ๆวัสดุที่น่าสนใจ

เป็น arguably มากที่สุดมีบทบาทสำคัญในนาโนเทคโนโลยีวันนี้
.

เฉพาะเครื่องจักรกล อิเล็กทรอนิกส์ และคุณสมบัติอื่น ๆที่คาดว่าจะส่งผลให้วัสดุใหม่ปฏิวัติและ

ในอุปกรณ์ อย่างไรก็ตาม nanomaterials เหล่านี้ , ที่ผลิตโดยส่วนใหญ่ bottomup

วิธีการสังเคราะห์ , วัตถุขาดตอน
,และนี้นำไปสู่ปัญหากับ
แนวประกอบและการประมวลผล
ลงในโปรแกรม ส่วนหนึ่งเป็นเพราะ
นี้ และแม้จะมีความพยายามมาก , ได้ท่อนาโนคาร์บอนและเสริม supernanocomposite

ยังต้องแสดงให้เห็นถึง เส้นใยต่อเนื่อง

ขั้นสูงผลิตการปฏิวัติในเขตของ

วัสดุโครงสร้างและคอมโพสิตในช่วง 2-3 ทศวรรษที่ผ่านมา เป็นผลมาจากความแข็งแกร่งของพวกเขาสูง
,ตึง และความต่อเนื่อง
ซึ่ง จะหมายถึงการประมวลผลและ
ตำแหน่งที่เป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ สมบัติเชิงกลของเส้นใยเป็นที่รู้จักอย่างมาก

กับ
ปรับปรุงลดลงในขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเส้นใย . ดังนั้น
มีความสนใจเป็นอย่างมากในการพัฒนาของเส้นใยต่อเนื่อง
ขั้นสูง ด้วยนาโนสเกลขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง อย่างไรก็ตาม ทางไฟเบอร์

ปกติเทคนิคปั่นไม่สามารถผลิตเส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าเรื่อง

2 M μทนทาน . มากที่สุดเส้นใยในเชิงพาณิชย์
มีหลายครั้งที่เส้นผ่าศูนย์กลางเนื่องจาก
การ trade-offs ระหว่างเทคโนโลยี

และปัจจัยทางเศรษฐกิจ เทคโนโลยีการผลิตเส้นใยนาโนโพลิเมอร์ให้


ต่อเนื่องจากโพลิเมอร์เหลวหรือละลายในสนามไฟฟ้าสูง เมื่อ
บังคับไฟฟ้าเหนี่ยวนำประจุบน
โพลิเมอร์เหลวเอาชนะแรงตึงผิว
, เจ็ทบางโพลิเมอร์ออก .

และคิดค่าเครื่องบินยาวเร่งโดยสนามไฟฟ้าทนี้
ความหลากหลายของความไม่มั่นคง แห้งและ
ฝากบนพื้นผิวเป็นแบบสุ่ม
นาโนไฟเบอร์เสื่อ สิทธิบัตรแรกบน
กระบวนการได้รับรางวัลในปี 1934 ; อย่างไรก็ตาม ,

นอกอุตสาหกรรมกรองมีความสนใจน้อยในเส้นใยเส้นใยนาโน

หรือ จนกระทั่งช่วง ( 1 ) ตั้งแต่เวลานั้น
กระบวนการเติบโตอย่างรวดเร็วดึงดูดความสนใจโดยการกระตุ้นศักยภาพ

ของเส้นใยในนาโนเทคโนโลยี ซึ่งได้ตีพิมพ์

เป็นสองเท่าเกือบปีถึงประมาณ 200
บทความในปี 2003 ร้อยกว่าสังเคราะห์พอลิเมอร์ธรรมชาติคือการ

และเป็นเส้นใยที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง
ตั้งแต่ไม่กี่นาโนเมตรเพื่อไมโครมิเตอร์
( ดูรูปแผง ) .
ประโยชน์หลักของกระบวนการของ nanomanufacturing topdown

ค่อนข้างต่ำต้นทุนเมื่อเทียบกับ
วิธีจากล่างขึ้นบน มากที่สุด ผลตัวอย่างมัก

นาโนไฟเบอร์สม่ำเสมอและไม่ต้องฟอก แพง
( แผง B และ C ) ซึ่งแตกต่างจาก submicrometer เส้นผ่าศูนย์กลางอนินทรีย์

หนวดnanorods ท่อนาโนคาร์บอน
, , และเส้นใยนาโน , นาโน
เป็นอย่างต่อเนื่อง ผลคือ กระบวนการนี้มีศักยภาพที่ไม่ซ้ำกันสำหรับการควบคุมไฟฟ้า


การจัดวางของทุนที่มีประสิทธิภาพและการผลิตเส้นใยแบบสองและสามมิติ

นาโนไฟเบอร์ประกอบ นอกจากนี้

นาโนไฟเบอร์ความต่อเนื่องอาจบรรเทา , อย่างน้อยในส่วนหนึ่งกังวล

เกี่ยวกับคุณสมบัติของอนุภาคขนาดเล็ก( 2 ) เส้นใยที่คาดว่าจะมีความแข็งแรงรวมกับ

สูงตามแนวแกนมีความยืดหยุ่นมาก นาโนไฟเบอร์แอสเซมบลีที่อาจคุณลักษณะสูงมาก

เปิดรูพรุนควบคู่ไปกับพื้นที่ผิวจำเพาะ
น่าจับตา แต่ส่วนประกอบเหล่านี้จะมีโครงสร้างทางกลที่ดี

คุณสมบัติ การใช้เส้นใยในคอมโพสิต

อิเล็กทรอนิกส์ , เสื้อผ้า , การเร่งปฏิกิริยาโดยป้องกัน ( รวมทั้ง
Biomedicineวิศวกรรมเนื้อเยื่อ implants
เมมเบรนและการขนส่งยา ) , การกรอง ,
การเกษตร และพื้นที่อื่น ๆ
ในปัจจุบันมีการพัฒนา ชัดเจน ,
มีความสนใจเพิ่มขึ้นในกระบวนการ ,
แต่ผลลัพธ์รายงานวันที่
เป็นศูนย์กลางส่วนใหญ่ในการผลิตและการใช้ข้อมูลเชิงประจักษ์ที่เสนอ

พอลิเมอร์เส้นใย . ใน เวลาเดียวกัน ความเข้าใจในกลไก

การก่อตัวของเจ็ทและเคลื่อนไหว
ที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาวิธีการที่แข็งแกร่ง
ของกระบวนการควบคุม การวิเคราะห์กระบวนการซับซ้อน

เส้นใยโดย electromechanical coupling
รีโอโลยีเชิงเส้น และความไม่มั่นคงเจ็ทผิดปกติ
มีความคืบหน้าล่าสุดในการสร้างแบบจำลอง
เจ็ท ( 3
4 ) สถานะคงตัวปั่นเป็นแบบจำลองในระบอบการปกครองแบบ rheologic

ที่สำคัญชนิดเครื่องบิน ( 5 , 6 ) การสังเกตการทดลองและแบบจำลองของ

ดัด ( หรือตี ) เสถียรภาพ ( 7
8 ) ผลิตที่ก้าวหน้าที่สำคัญในการวิเคราะห์
กระบวนการ มันช่วยเพิ่มความเข้าใจของเราของเจ็ท

เคลื่อนไหวและลบออกก่อนการโต้เถียงในการศึกษา

เส้นใยมากกว่าการตีความยาว–เปิดรับภาพจาก

เวลากระบวนการโซน ( 1 , 7 , 8 )