NAMRI/SME, NAMRC 컨퍼런스에서 연구 혁신 강조

제조 학자들은 NAMRI/SME(North American Manufacturing Research Institution of SME)에서 개최하는 연례 북미 제조 연구 회의(NAMRC)에서 서비스, 공헌 및 뛰어난 제조 연구에 대한 영예를 안았습니다. 올해의 45번째 연례 행사는 로스앤젤레스에 있는 University of Southern California에서 주최했습니다.

연례 시상식에서는 연구원, 학생 및 업계 전문가에게 21개의 상이 수여되었습니다. NAMRC는 제조 및 디자인 분야의 응용 연구 및 산업 응용 분야를 위한 최고의 국제 포럼입니다. NAMRI/SME는 개별 부품 제조의 과학적 기반을 발전시킬 목적으로 전 세계의 연구원을 모았습니다.

NAMRI/SME 회장 Dean Bartles, PhD, FSME는 “제조업은 가능성의 한계를 뛰어넘는 연구에 의해 추진되는 예외적인 기회의 산업입니다. "오늘날 인정받은 이들은 수십 년 동안 변화를 가져올 방식으로 해당 연구와 업계를 발전시키는 원동력입니다."

2017 NAMRI/SME 어워드 수상자는 다음과 같습니다.

• NAMRI/SME S.M. Wu Research Implementation Award, Ajay Malshe 박사, University of Arkansas/NanoMech Inc., Springdale, Arkansas
• NAMRI/SME 뛰어난 평생 서비스 상, Neil Duffie, PhD, FSME, CMfgE, PE, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin

NAMRI/SME Outstanding Paper Award는 3개의 논문에 대해 수여되었습니다.

• "5축 공작 기계의 열 오차 보정을 위한 적응형 학습 제어"
• "도구 상태 예측을 위한 가상 감지 기반 증강 입자 필터",
• “Stereolithography를 위한 매우 제거 가능한 물 지지대.

NAMRI/SME David Dornfeld Manufacturing Vision Award 및 Blue Sky Competition은 올해 NAMRC에서 NAMRC가 후원하는 최초의 상을 수상했습니다. David Dornfeld Manufacturing Vision Award는 연구 및 교육의 진정한 비전 개념을 장려하기 위한 것이며 프로그램 위원회에서 결정한 최고의 프레젠테이션에 수여됩니다.

NAMRI/SME의 전 회장이자 North Carolina-Charlotte 대학의 교수이자 FSME인 Scott Smith 박사는 "제조업은 미국의 모든 민간 연구 및 개발의 4분의 3 이상을 차지합니다."라고 말했습니다. "이 대회는 제조업의 미래를 한계까지 밀어붙이는 급진적이고 도전적인 [아이디어]를 추구합니다."

국립과학재단(National Science Foundation)이 자금을 지원하는 첫 대회의 초록은 컨퍼런스의 특별 "Blue Sky Ideas" 트랙의 일부였습니다. 제출물은 기존 가정에 도전하는 방법과 해당 분야의 가능성과 지평을 확장하는 정도를 기준으로 위원회에서 심사했습니다.

최초의 NAMRI/SME Dornfeld Manufacturing Vision Award는 지속 가능한 제조 및 스마트 제조 분야의 글로벌 리더로 여겨지는 고 캘리포니아 버클리 대학교 교수의 이름을 따서 명명되었으며, 이 상은 제조 커뮤니티 내에서 뛰어난 비전과 리더십을 인정합니다. Smith는 "NAMRC의 설립자이자 SME의 동료이자 전 이사인 Dornfeld 교수를 제조에 기여한 공로를 인정하게 되어 영광입니다."라고 말했습니다. "그의 유산은 미래의 업계 개척자와 그들이 우리 업계를 발전시키기 위한 약속으로 계속될 것입니다."

이 상은 "생체 밈 제조(Biomemetic Manufacturing)"라는 프레젠테이션으로 노스캐롤라이나 대학교 샬럿 대학교 FSME의 Tony Schmitz 박사에게 수여되었습니다. 차세대 제조 혁신은 부분적으로 생산 환경에서 생물학적 시스템을 모방함으로써 가능해질 것입니다. 그의 프레젠테이션에서 Schmitz는 생체 밈 제조 분야의 새로운 연구에 대해 설명했습니다.

Don Lucca, PhD, FSME, CMfgE, 리전트 교수이자 오클라호마 주립 대학의 고급 재료 Herrington 의장은 "초정밀 가공으로 가는 길"이라는 제목의 NAMRI/SME 설립자 강의를 발표했습니다.

NAMRC 46은 2018년 6월 18일부터 22일까지 텍사스주 칼리지 스테이션에 있는 Texas A&M University에서 개최됩니다.

나무에서 그래핀을 만드는 레이저 기술

Rice University(Houston)의 과학자 팀은 나무의 표면을 그래핀으로 바꾸어 전기 전도체로 만들었습니다.

라이스 화학자 James Tour가 이끄는 연구팀은 레이저를 사용하여 소나무 블록에 박막 패턴을 검게 만들었습니다. 패턴은 2014년 Rice에서 발견된 원자처럼 얇은 탄소 물질의 한 형태인 레이저 유도 그래핀(LIG)입니다.

Tour는 성명서에서 "이것은 최신 나노 물질을 단일 복합 구조로 결합한 것입니다."라고 말했습니다. 이 물질은 생분해성 전자 제품에 사용될 수 있습니다. 이 발견은 이번 달 Advanced Materials에 자세히 설명되어 있습니다. 웹 페이지 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702211/full을 참조하십시오. LIG의 이전 반복은 저렴한 플라스틱인 폴리이미드 시트를 레이저로 가열하여 만들어졌습니다. 육각형 탄소 원자의 평평한 시트 대신 LIG는 한 쪽 가장자리가 밑에 있는 표면에 부착되고 화학적으로 활성인 가장자리가 공기에 노출된 그래핀 시트의 발포체입니다.

어떤 폴리이미드도 LIG를 생산하는 것은 아니라고 Tour는 말했다. 라이스 대학원생 Ruquan Ye와 Yieu Chyan이 이끄는 연구팀은 자작나무와 참나무를 시도했지만 소나무의 가교결합된 리그노셀룰로오스 구조가 리그닌 함량이 낮은 목재보다 고품질 그래핀 생산에 더 좋다는 것을 발견했습니다. 리그닌은 나무에서 단단한 세포벽을 형성하는 복잡한 유기 고분자입니다.

Ye는 목재를 그래핀으로 바꾸는 것은 비폴리이미드 재료로부터 LIG를 합성하는 새로운 길을 열어준다고 말했습니다. "3차원 그래핀 인쇄와 같은 일부 응용 분야에서 폴리이미드는 이상적인 기판이 아닐 수 있습니다."라고 그는 말했습니다. "또한 목재는 풍부하고 재생 가능합니다."

폴리이미드와 마찬가지로 공정은 상온 및 압력, 불활성 아르곤 또는 수소 분위기에서 표준 산업용 레이저로 진행됩니다. 산소가 없으면 레이저의 열이 소나무를 태우지 않고 표면을 나무 표면에 결합된 거품이 있는 주름진 그래핀 조각으로 변형시킵니다. 레이저 출력을 변경하면 생성된 LIG의 화학적 조성과 열 안정성도 변경되었습니다. 70% 출력에서 ​​레이저는 P가 "소나무"를 의미하는 "P-LIG"의 최고 품질을 생성했습니다.

이 연구실은 P-LIG를 물을 수소와 산소로 분해하는 전극과 에너지 저장을 위한 슈퍼커패시터로 전환함으로써 발견을 한 단계 더 발전시켰습니다. 전자의 경우, 코발트와 인 또는 니켈과 철 층을 P-LIG에 증착하여 내구성과 효과가 입증된 높은 표면적을 가진 한 쌍의 전기 촉매를 만들었습니다.

Tour에 따르면 P-LIG에 폴리아닐린을 증착하여 사용 가능한 성능 메트릭을 가진 에너지 저장 슈퍼커패시터로 바꿨습니다. Ye는 "탐색할 응용 프로그램이 더 있습니다. “예를 들어, 우리는 광합성을 위한 태양 에너지의 통합에 P-LIG를 사용할 수 있습니다. 우리는 이 발견이 과학자들이 어떻게 천연 자원을 더 나은 기능의 재료로 만들 수 있는지에 대해 생각하도록 영감을 줄 것이라고 믿습니다.” 이 과정은 또한 생분해성 전자 제품을 만들 것입니다.

논문의 공동 저자는 쌀 대학원생 Jibo Zhang과 Yilun Li입니다. Rice에서 무료로 약속을 잡고 중국 베이징의 Beihang University에서 대학원생인 Xiao Han; 그리고 쌀 연구 과학자 Carter Kittrell. 투어는 T.T.와 W.F. 화학의 Chao Chair이자 Rice의 컴퓨터 과학 및 재료 과학 및 나노 공학 교수입니다.

공군 과학 연구실 다학문 대학 연구 이니셔티브와 나노기술 기반 수처리를 위한 NSF 나노시스템 엔지니어링 연구 센터가 연구를 지원했습니다.

미래의 전자 장치를 만들 수 있는 새로운 나노 물질

시카고 대학(University of Chicago)과 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratory)의 연구원들은 새로운 전자 장치를 만드는 데 도움이 될 수 있는 나노 물질을 패턴화하는 새로운 방법을 고안했습니다.

Science(http://science.sciencemag.org/content/357/6349/385 참조)에 발표된 이 연구는 과학자들이 LED 디스플레이에서 휴대폰, 광검출기 및 태양 전지. 나노 물질은 미래의 장치에 유망하지만 지금까지 나노 물질을 복잡한 구조로 만드는 방법은 제한적이고 소규모였습니다.

"이것은 개념 증명 실험에서 우리가 사용할 수 있는 실제 기술로 양자점 및 기타 많은 나노 물질을 이동하는 데 필요한 단계입니다."라고 공동 저자이자 시카고 대학의 화학 교수인 Dmitri Talapin이 말했습니다 Argonne의 Nanoscale Materials에 대한 성명서에서 "그것은 우리의 지평을 정말로 확장합니다."

현대 컴퓨팅의 기반이 되는 트랜지스터는 수십억 명의 사람들이 포토리소그래피(photolithography)라는 공정을 통해 만든 초소형 스위치입니다. 스마트폰을 유비쿼터스하고 저렴하게 만든 이 프로세스는 패턴이 있는 "마스크"를 놓고 자외선을 조사하여 유기 폴리머 층에서 스텐실을 만듭니다. 새로운 재료가 위에 증착된 후 폴리머 스텐실을 들어 올려 패턴을 드러냅니다. 이러한 패터닝을 여러 번 반복하면 재료 위에 소형 트랜지스터가 만들어집니다.

포토리소그래피에는 한계가 있습니다. 몇 가지 재료만 이 방법으로 패턴화할 수 있습니다. 이 방법은 원래 실리콘용으로 개발되었지만 전자 제품에 대한 실리콘의 반세기 통치가 끝남에 따라 과학자들은 다음 재료를 내다보고 있습니다. 그러한 관심 분야 중 하나는 나노물질(금속 또는 반도체의 작은 결정)입니다. 이 규모에서는 독특하고 유용한 특성을 가질 수 있지만, 이를 사용하여 장치를 제조하는 것은 어렵습니다.

DOLFIN이라고 하는 새로운 기술은 폴리머 스텐실을 놓을 필요가 없는 프로세스에서 다양한 나노물질을 직접 "잉크"로 만듭니다. Talapin과 그의 팀은 개별 입자에 대한 화학 코팅을 설계했습니다. 이러한 코팅은 빛과 반응하므로 패턴이 있는 마스크를 통해 빛을 비추면 빛이 패턴을 직접 아래의 나노입자 층으로 전달하여 유용한 장치로 배선합니다.

수석 저자인 시카고 대학의 박사후 연구원인 Yuanyuan Wang은 "패턴의 품질이 최첨단 기술로 만든 패턴과 비슷하다는 것을 발견했습니다."라고 말했습니다. "반도체, 금속, 산화물 또는 자성 재료를 포함한 광범위한 재료와 함께 사용할 수 있으며 모두 전자 제품 제조에 일반적으로 사용됩니다."

연구팀은 시카고 대학의 기업가 정신 및 혁신 센터와 함께 DOLFIN 기술을 상용화하기 위해 노력하고 있습니다.

Tech Front는 수석 편집자 Patrick Waurzyniak이 편집합니다. [email protected].