納米技術(shù)系列文章：工業(yè)領(lǐng)域的下一個重大福音

 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(qū)，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(xué)洛厄爾分校在納米制造領(lǐng)域的成就而創(chuàng)造的。

該校長年從事工藝和設(shè)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(xiàn)在，因為馬薩諸塞大學(xué)洛厄爾分校的納米制造中心，該校成為了這一技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)知識中心。學(xué)校的研究活動獲得了諸多津貼和獎勵，如國家科學(xué)基金會(NSF)下設(shè)的納米技術(shù)科學(xué)與工程中心(NSEC)頒發(fā)的獎項，以及馬薩諸塞州技術(shù)合作中心授予的卓越中心獎。

該校認為納米產(chǎn)品“將可能推動下一輪經(jīng)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(chǎn)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粒或納米元素創(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(zhuǎn)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(tǒng)聚合物更輕、性價比更高。它們還可以結(jié)合機械、電子、熱和其他屬性一起應(yīng)用于多種產(chǎn)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(lián)合主任及國家科學(xué)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(fù)合物。”例如，有些機構(gòu)在尋找阻隔性更好的納米產(chǎn)品，還有些機構(gòu)在尋找機械或電子性能更好的納米產(chǎn)品。

用于柔性混合電子技術(shù)(FHE)的新型基質(zhì)是一個尤其值得關(guān)注的領(lǐng)域，它可以應(yīng)用于諸如傳感器、電子儀器、顯示器、無線射頻識別技術(shù)和服裝等產(chǎn)品。近期，該校還獲得了從事柔性混合電子技術(shù)生產(chǎn)的NextFlex集團的資助。“從事柔性混合電子技術(shù)的企業(yè)認為硅基電子產(chǎn)品過于僵硬且相對脆弱，他們在尋找柔性更強的產(chǎn)品，”Barry說：“我們正在制造能夠進行電子可調(diào)諧的柔性基質(zhì)，讓企業(yè)們能夠利用這種基質(zhì)打造自己的產(chǎn)品。”

據(jù)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(xiàn)在，企業(yè)擁有了一種新型柔性基質(zhì)，根據(jù)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(shù)量的電子信號。”Barry表示。

另一個應(yīng)用領(lǐng)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(chǎn)品可以應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，從而帶來更好的抗菌效果。”

Barry提到的最后一個研究領(lǐng)域是在聚合物中利用納米技術(shù)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(jié)冰。”

接下來會怎樣?納米制造中心一直在全力縮小產(chǎn)品的尺寸。“我們認為如果采用更多類似于醫(yī)療設(shè)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(chǎn)品。”Barry說，“我們還在研究既疏水又疏油的全能阻隔材料。”