馬薩諸塞州的洛厄爾市以實業(yè)家弗朗西斯·卡博特·洛厄爾的名字命名。19世紀初,洛厄爾發(fā)明了棉紡織機,并成立了全美第一家紡織廠。在當時,這家工廠曾是未來制造工廠的先驅,集合了用棉花加工布料的所有工序。
多年后的今天,洛厄爾再次書寫了制造業(yè)的歷史。不過這一次是由馬薩諸塞大學洛厄爾分校在納米制造領域的成就而創(chuàng)造的。
該校長年從事工藝和設備研究,致力于解決工業(yè)在制造環(huán)境中面臨的諸多問題,尤其是塑料工程問題。現在,因為馬薩諸塞大學洛厄爾分校的納米制造中心,該校成為了這一技術領域的專業(yè)知識中心。學校的研究活動獲得了諸多津貼和獎勵,如國家科學基金會(NSF)下設的納米技術科學與工程中心(NSEC)頒發(fā)的獎項,以及馬薩諸塞州技術合作中心授予的卓越中心獎。
該校認為納米產品“將可能推動下一輪經濟騰飛”,同時,他們還與行業(yè)及政府合作,為運用納米科技成果打造而成的商業(yè)產品提供切實可行的制造解決方案。例如,研究人員正在研究如何用極小的納米顆?;蚣{米元素創(chuàng)制出用途廣泛的聚合物模塊。該中心的研究人員從過去的分批工藝逐步轉變?yōu)槌掷m(xù)、快速的“卷到卷工藝”,由此掌握了快速創(chuàng)制此類聚合物模塊的方法。
這些聚合物因高度的靈活性和良好的抗拉強度而極具吸引力,而且比傳統聚合物更輕、性價比更高。它們還可以結合機械、電子、熱和其他屬性一起應用于多種產品。該中心正在與美國政府以及有意引入電磁屏蔽、隱身、抗微生物、超疏水和疏冰能力的企業(yè)開展合作。
中心聯合主任及國家科學基金會高速納米制造中心副主任Carol Forance Barry對該過程進行了簡單的介紹:“我們的研究人員將納米分子合成聚合物,以創(chuàng)建可用于各種材料的納米復合物。”例如,有些機構在尋找阻隔性更好的納米產品,還有些機構在尋找機械或電子性能更好的納米產品。
用于柔性混合電子技術(FHE)的新型基質是一個尤其值得關注的領域,它可以應用于諸如傳感器、電子儀器、顯示器、無線射頻識別技術和服裝等產品。近期,該校還獲得了從事柔性混合電子技術生產的NextFlex集團的資助。“從事柔性混合電子技術的企業(yè)認為硅基電子產品過于僵硬且相對脆弱,他們在尋找柔性更強的產品,”Barry說:“我們正在制造能夠進行電子可調諧的柔性基質,讓企業(yè)們能夠利用這種基質打造自己的產品。”
據Barry介紹,研究人員還探索了如何創(chuàng)建可用于超材料或隱形材料的聚合物模塊。“現在,企業(yè)擁有了一種新型柔性基質,根據企業(yè)想要獲得的材料特性,它可以在微波或可視區(qū)域屏蔽一定數量的電子信號。”Barry表示。
另一個應用領域是納米銀,它能提供抗菌性能。“我們正在嘗試以不同的方法將銀加入聚合物,例如直接混入、涂在頂層,或者將銀與另外一種材料混合擠壓成型。”Barry補充道,“這些產品可以應用于醫(yī)療領域,從而帶來更好的抗菌效果。”
Barry提到的最后一個研究領域是在聚合物中利用納米技術防止飛機積冰。“納米粒子和聚合物涂層可以為機翼表面提供超強的疏水性。水被隔離,自然就不會結冰。”
接下來會怎樣?納米制造中心一直在全力縮小產品的尺寸。“我們認為如果采用更多類似于醫(yī)療設備中的液態(tài)硅橡膠這類液體材料,則可以獲得50納米的規(guī)格的產品。”Barry說,“我們還在研究既疏水又疏油的全能阻隔材料。”