NAMRI/SME destaca innovaciones en investigación en la conferencia NAMRC

Los académicos de manufactura fueron honrados por su servicio, contribuciones e investigación de manufactura destacada durante la Conferencia de Investigación de Manufactura de América del Norte (NAMRC) anual, organizada por la Institución de Investigación de Manufactura de América del Norte de SME (NAMRI/SME). El evento anual número 45 de este año fue organizado por la Universidad del Sur de California en Los Ángeles.

Durante la ceremonia anual de premios, se entregaron 21 premios a investigadores, estudiantes y profesionales de la industria. NAMRC es el principal foro internacional para la investigación aplicada y las aplicaciones industriales en la fabricación y el diseño. NAMRI/SME reúne a investigadores de todo el mundo con el fin de promover la base científica de la fabricación de piezas discretas.

“La fabricación es una industria de oportunidades excepcionales, impulsada por la investigación que supera los límites de lo que es posible”, dijo el presidente de NAMRI/SME, Dean Bartles, PhD, FSME. “Aquellos reconocidos hoy están impulsando esa investigación y nuestra industria de maneras que marcarán la diferencia durante décadas”.

Los ganadores del premio NAMRI/SME 2017 incluyen:

• NAMRI/SME S.M. Premio de implementación de investigación Wu, Ajay Malshe, PhD, Universidad de Arkansas/NanoMech Inc., Springdale, Arkansas.
• Premio al servicio destacado de por vida de NAMRI/SME, Neil Duffie, PhD, FSME, CMfgE, PE, Universidad de Wisconsin, Madison, Wisconsin.

El premio NAMRI/SME Outstanding Paper Award se entregó a tres trabajos:

• “Control de aprendizaje adaptativo para la compensación de errores térmicos de máquinas herramienta de 5 ejes,”
• “Un filtro de partículas aumentado basado en detección virtual para el pronóstico del estado de la herramienta,”
• “Soporte de agua altamente removible para estereolitografía.

El premio inaugural NAMRI/SME David Dornfeld Manufacturing Vision Award and Blue Sky Competition, financiado por la National Science Foundation, también fue otorgado en NAMRC este año. El premio David Dornfeld Manufacturing Vision Award tiene como objetivo fomentar conceptos verdaderamente visionarios de investigación y educación y se otorga a la mejor presentación según lo determine el comité del programa.

“La fabricación representa más de las tres cuartas partes de toda la investigación y el desarrollo privados en los EE. UU.”, dijo Scott Smith, PhD, FSME, profesor de la Universidad de Carolina del Norte-Charlotte y ex presidente de NAMRI/SME. “Esta competencia busca las [ideas] radicales y desafiantes que empujan los límites de lo que puede ser el futuro de la fabricación”.

Financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, los resúmenes de la competencia inaugural fueron parte de una pista especial de "Ideas de cielo azul" en la conferencia. Las presentaciones fueron evaluadas por un comité en función de cómo desafían los supuestos existentes y la medida en que amplían las posibilidades y los horizontes del campo.

El premio NAMRI/SME Dornfeld Manufacturing Vision Award inaugural lleva el nombre del difunto profesor de la Universidad de California en Berkley, considerado líder mundial en fabricación sostenible y fabricación inteligente, y el premio reconoce la visión y el liderazgo sobresalientes dentro de la comunidad manufacturera. “Nos sentimos honrados de reconocer al profesor Dornfeld, miembro y ex director de SME, así como fundador de NAMRC, por sus contribuciones a la fabricación”, dijo Smith. "Su legado perdurará en los futuros pioneros de la industria y el compromiso que asumen para hacer avanzar nuestra industria".

El premio fue otorgado a Tony Schmitz, PhD, FSME, Universidad de Carolina del Norte en Charlotte, por su presentación, "Fabricación biomemética". La innovación en la fabricación de próxima generación se habilitará, en parte, mediante la imitación de sistemas biológicos en entornos de producción. En su presentación, Schmitz describió nuevas investigaciones en el campo de la fabricación biomemética.

Don Lucca, PhD, FSME, CMfgE, profesor regente y presidente de la cátedra Herrington en materiales avanzados en la Universidad Estatal de Oklahoma, presentó la Conferencia de fundadores de NAMRI/SME, titulada "En el camino hacia el mecanizado de ultraprecisión".

El NAMRC 46 se llevará a cabo del 18 al 22 de junio de 2018 en la Universidad Texas A&M en College Station, Texas.

Técnica láser crea grafeno a partir de madera

Un equipo de científicos de la Universidad de Rice (Houston) ha convertido la madera en un conductor eléctrico convirtiendo su superficie en grafeno.

El equipo de investigación, dirigido por el químico James Tour de Rice, usó un láser para ennegrecer un patrón de película delgada en un bloque de pino. El patrón es grafeno inducido por láser (LIG), una forma del material de carbono del espesor de un átomo descubierto en Rice en 2014.

“Es una unión de lo arcaico con el nanomaterial más nuevo en una sola estructura compuesta”, dijo Tour en un comunicado. El material podría usarse para productos electrónicos biodegradables. El descubrimiento se detalla este mes en Materiales avanzados, consulte la página web http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702211/full. Las iteraciones anteriores de LIG se hicieron calentando una lámina de poliimida, un plástico económico, con un láser. En lugar de una lámina plana de átomos de carbono hexagonales, LIG ​​es una espuma de láminas de grafeno con un borde adherido a la superficie subyacente y bordes químicamente activos expuestos al aire.

No cualquier poliimida produciría LIG, dijo Tour. El equipo de investigación, dirigido por los estudiantes graduados de Rice, Ruquan Ye y Yieu Chyan, probó el abedul y el roble, pero descubrió que la estructura de lignocelulosa reticulada del pino lo hacía mejor para la producción de grafeno de alta calidad que las maderas con un contenido de lignina más bajo. La lignina es el polímero orgánico complejo que forma paredes celulares rígidas en la madera.

Ye dijo que convertir la madera en grafeno abre nuevas vías para la síntesis de LIG a partir de materiales que no son de poliimida. “Para algunas aplicaciones, como la impresión de grafeno tridimensional, la poliimida puede no ser un sustrato ideal”, dijo. “Además, la madera es abundante y renovable”.

Al igual que con la poliimida, el proceso se lleva a cabo con un láser industrial estándar a temperatura y presión ambiente y en una atmósfera inerte de argón o hidrógeno. Sin oxígeno, el calor del láser no quema el pino, sino que transforma la superficie en escamas arrugadas de grafeno que se unen con espuma a la superficie de la madera. Cambiar la potencia del láser también cambió la composición química y la estabilidad térmica del LIG resultante. Con una potencia del 70 %, el láser produjo la más alta calidad de "P-LIG", donde la P significa "pino".

El laboratorio llevó su descubrimiento un paso más allá al convertir P-LIG en electrodos para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno y supercondensadores para el almacenamiento de energía. Para el primero, depositaron capas de cobalto y fósforo o níquel y hierro en P-LIG para hacer un par de electrocatalizadores con áreas de superficie altas que demostraron ser duraderos y efectivos.

Depositar polianilina en P-LIG lo convirtió en un supercondensador de almacenamiento de energía que tenía métricas de rendimiento utilizables, según Tour. “Hay más aplicaciones para explorar”, dijo Ye. “Por ejemplo, podríamos usar P-LIG en la integración de energía solar para la fotosíntesis. Creemos que este descubrimiento inspirará a los científicos a pensar en cómo podemos diseñar los recursos naturales para obtener materiales que funcionen mejor”. El proceso también crearía productos electrónicos biodegradables.

Los coautores del artículo son los estudiantes graduados de Rice, Jibo Zhang y Yilun Li; Xiao Han, quien tiene una cita gratuita en Rice y es estudiante de posgrado en la Universidad de Beihang, Beijing, China; y el científico investigador de Rice, Carter Kittrell. Tour es el T.T. y W.F. Presidente Chao en Química, así como profesor de ciencias de la computación y de ciencia de materiales y nanoingeniería en Rice.

La Iniciativa de Investigación Universitaria Multidisciplinaria de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea y el Centro de Investigación de Ingeniería de Nanosistemas de la NSF para el Tratamiento de Agua Habilitado por Nanotecnología apoyaron la investigación.

Nuevos nanomateriales podrían construir futuros dispositivos electrónicos

Investigadores de la Universidad de Chicago y el Laboratorio Nacional de Argonne han ideado un nuevo método para modelar nanomateriales que podrían ayudar a crear nuevos dispositivos electrónicos.

Esta investigación, publicada en Science (consulte http://science.sciencemag.org/content/357/6349/385), podría llevar a los científicos a hacer que estos materiales estén más fácilmente disponibles para su uso en todo, desde pantallas LED hasta teléfonos celulares y fotodetectores y células solares. Si bien los nanomateriales son prometedores para dispositivos futuros, los métodos para construirlos en estructuras complejas hasta la fecha han sido limitados y de pequeña escala.

"Este es un paso necesario para mover los puntos cuánticos y muchos otros nanomateriales de los experimentos de prueba de concepto a la tecnología real que podemos usar", dijo el coautor Dmitri Talapin, profesor de química en la Universidad de Chicago y científico del Centro. para Nanoscale Materials en Argonne, en una declaración. "Realmente expande nuestros horizontes".

Los transistores, la base de la informática moderna, son interruptores extremadamente pequeños fabricados por miles de millones a través de un proceso llamado fotolitografía. El proceso, que hizo que los teléfonos inteligentes fueran omnipresentes y económicos, crea una plantilla a partir de una capa del polímero orgánico colocando una "máscara" estampada e iluminándola con luz ultravioleta. Después de depositar el nuevo material en la parte superior, se levanta la plantilla de polímero para revelar el patrón. Varias rondas de este patrón construyen un transistor en miniatura sobre el material.

La fotolitografía tiene sus limitaciones. Solo unos pocos materiales se pueden modelar de esta manera. El método se desarrolló originalmente para el silicio, pero a medida que el reinado de medio siglo del silicio sobre la electrónica llega a su fin, los científicos están mirando hacia los próximos materiales. Una de esas vías de interés son los nanomateriales:diminutos cristales de metales o semiconductores. A esta escala, pueden tener propiedades únicas y útiles, pero la fabricación de dispositivos a partir de ellos ha sido difícil.

Una nueva técnica, llamada DOLFIN, convierte diferentes nanomateriales directamente en "tinta" en un proceso que evita la necesidad de colocar una plantilla de polímero. Talapin y su equipo diseñaron recubrimientos químicos para partículas individuales. Estos recubrimientos reaccionan con la luz, por lo que si haces pasar la luz a través de una máscara estampada, la luz transferirá el patrón directamente a la capa de nanopartículas debajo, conectándolas a dispositivos útiles.

"Descubrimos que la calidad de los patrones era comparable a la de los hechos con técnicas de última generación", dijo el autor principal, Yuanyuan Wang, investigador postdoctoral en la Universidad de Chicago. "Se puede usar con una amplia gama de materiales, incluidos semiconductores, metales, óxidos o materiales magnéticos, todos comúnmente utilizados en la fabricación de productos electrónicos".

El equipo de investigación está trabajando en la comercialización de la tecnología DOLFIN con el Polsky Center for Entrepreneurship and Innovation de la Universidad de Chicago.

Tech Front está editado por el editor sénior Patrick Waurzyniak; [email protected].