NAMRI/SME destaca inovações em pesquisa na conferência NAMRC

Os acadêmicos de manufatura foram homenageados por seus serviços, contribuições e pesquisa de manufatura excepcional durante a Conferência de Pesquisa de Manufatura da América do Norte (NAMRC), realizada pela North American Manufacturing Research Institution of SME (NAMRI/SME). O 45º evento anual deste ano foi organizado pela University of Southern California, em Los Angeles.

Durante a cerimônia de premiação anual, 21 prêmios foram entregues a pesquisadores, estudantes e profissionais da indústria. O NAMRC é o principal fórum internacional para pesquisa aplicada e aplicações industriais em fabricação e design. A NAMRI/SME reúne pesquisadores de todo o mundo com o objetivo de avançar a base científica da fabricação de peças discretas.

“A manufatura é uma indústria de oportunidades excepcionais, impulsionada por pesquisas que ultrapassam os limites do que é possível”, disse o presidente da NAMRI/SME, Dean Bartles, PhD, FSME. “Aqueles reconhecidos hoje estão impulsionando essa pesquisa e nossa indústria de maneiras que farão a diferença por décadas”.

Os vencedores do prêmio NAMRI/SME 2017 incluem:

• NAMRI/SME S.M. Prêmio de Implementação de Pesquisa Wu, Ajay Malshe, PhD, University of Arkansas/NanoMech Inc., Springdale, Arkansas.
• NAMRI/SME Outstanding Lifetime Service Award, Neil Duffie, PhD, FSME, CMfgE, PE, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin.

O NAMRI/SME Outstanding Paper Award foi apresentado para três artigos:

• "Controle de aprendizado adaptativo para compensação de erro térmico de máquinas-ferramentas de 5 eixos"
• "Um Filtro de Partículas Aumentado Baseado em Detecção Virtual para Prognóstico da Condição da Ferramenta"
• “Suporte de água altamente removível para estereolitografia.

O inaugural NAMRI/SME David Dornfeld Manufacturing Vision Award e Blue Sky Competition, financiado pela National Science Foundation, também foi premiado no NAMRC este ano. O Prêmio David Dornfeld Manufacturing Vision destina-se a incentivar conceitos verdadeiramente visionários de pesquisa e educação e é concedido à melhor apresentação conforme determinado pelo comitê do programa.

“A fabricação é responsável por mais de três quartos de toda a pesquisa e desenvolvimento privado nos EUA”, disse Scott Smith, PhD, FSME, professor da Universidade da Carolina do Norte-Charlotte e ex-presidente da NAMRI/SME. “Esta competição busca as [idéias] radicais e desafiadoras que ultrapassam os limites do que pode ser o futuro da manufatura.”

Financiado pela National Science Foundation, os resumos para a competição inaugural fizeram parte de uma faixa especial “Blue Sky Ideas” na conferência. As submissões foram julgadas por um comitê com base em como desafiam as suposições existentes e na medida em que expandem as possibilidades e horizontes do campo.

O inaugural NAMRI/SME Dornfeld Manufacturing Vision Award tem o nome do falecido professor da Universidade da Califórnia em Berkley, que foi considerado um líder global em fabricação sustentável e fabricação inteligente, e o prêmio reconhece visão e liderança excepcionais dentro da comunidade de fabricação. “Estamos honrados em reconhecer o professor Dornfeld, colega e ex-diretor da SME, bem como fundador do NAMRC, por suas contribuições à fabricação”, disse Smith. “Seu legado viverá nos futuros pioneiros da indústria e no compromisso que eles assumem para o avanço de nossa indústria.”

O prêmio foi concedido a Tony Schmitz, PhD, FSME, Universidade da Carolina do Norte em Charlotte, por sua apresentação, “Fabricação Biomemética”. A inovação de fabricação de próxima geração será possibilitada, em parte, pela imitação de sistemas biológicos em ambientes de produção. Em sua apresentação, Schmitz delineou novas pesquisas na área de fabricação biomemética.

Don Lucca, PhD, FSME, CMfgE, professor regente e cadeira Herrington em materiais avançados na Oklahoma State University, apresentou a palestra dos fundadores da NAMRI/SME, intitulada “No caminho para a usinagem de ultraprecisão”.

O NAMRC 46 será realizado de 18 a 22 de junho de 2018, na Texas A&M University em College Station, Texas.

Técnica a laser produz grafeno a partir de madeira

Uma equipe de cientistas da Rice University (Houston) transformou a madeira em um condutor elétrico, transformando sua superfície em grafeno.

A equipe de pesquisa, liderada pelo químico da Rice, James Tour, usou um laser para escurecer um padrão de filme fino em um bloco de pinheiro. O padrão é o grafeno induzido por laser (LIG), uma forma do material de carbono atômico descoberto em Rice em 2014.

“É uma união do arcaico com o mais novo nanomaterial em uma única estrutura composta”, disse Tour em comunicado. O material pode ser usado para eletrônicos biodegradáveis. A descoberta é detalhada este mês em Materiais Avançados, consulte a página da web http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702211/full. As iterações anteriores do LIG foram feitas aquecendo uma folha de poliimida, um plástico barato, com um laser. Em vez de uma folha plana de átomos de carbono hexagonais, LIG ​​é uma espuma de folhas de grafeno com uma borda presa à superfície subjacente e bordas quimicamente ativas expostas ao ar.

Não é qualquer poliimida que produziria LIG, disse Tour. A equipe de pesquisa, liderada pelos alunos de pós-graduação da Rice, Ruquan Ye e Yieu Chyan, experimentou bétula e carvalho, mas descobriu que a estrutura de lignocelulose reticulada do pinheiro o tornava melhor para a produção de grafeno de alta qualidade do que madeiras com menor teor de lignina. A lignina é o polímero orgânico complexo que forma paredes celulares rígidas na madeira.

Ye disse que transformar madeira em grafeno abre novos caminhos para a síntese de LIG a partir de materiais não poliimida. “Para algumas aplicações, como impressão tridimensional de grafeno, a poliimida pode não ser um substrato ideal”, disse ele. “Além disso, a madeira é abundante e renovável.”

Tal como acontece com a poliimida, o processo ocorre com um laser industrial padrão à temperatura e pressão ambiente e em uma atmosfera inerte de argônio ou hidrogênio. Sem oxigênio, o calor do laser não queima o pinheiro, mas transforma a superfície em flocos enrugados de grafeno que são espumas ligadas à superfície da madeira. A alteração da potência do laser também alterou a composição química e a estabilidade térmica do LIG resultante. Com 70% de potência, o laser produziu a mais alta qualidade de “P-LIG”, onde o P significa “pine”.

O laboratório levou sua descoberta um passo adiante, transformando o P-LIG em eletrodos para dividir a água em hidrogênio e oxigênio e supercapacitores para armazenamento de energia. Para o primeiro, eles depositaram camadas de cobalto e fósforo ou níquel e ferro no P-LIG para fazer um par de eletrocatalisadores com altas áreas de superfície que se mostraram duráveis ​​e eficazes.

O depósito de polianilina no P-LIG o transformou em um supercapacitor de armazenamento de energia que tinha métricas de desempenho utilizáveis, de acordo com Tour. “Há mais aplicativos para explorar”, disse Ye. “Por exemplo, poderíamos usar o P-LIG na integração da energia solar para a fotossíntese. Acreditamos que essa descoberta inspirará os cientistas a pensar em como podemos transformar recursos naturais em materiais com melhor funcionamento”. O processo também criaria eletrônicos biodegradáveis.

Os co-autores do artigo são Jibo Zhang e Yilun Li, estudantes de pós-graduação da Rice; Xiao Han, que tem um compromisso de cortesia na Rice e é estudante de pós-graduação na Beihang University, Pequim, China; e o cientista de pesquisa da Rice, Carter Kittrell. Tour é o T.T. e W.F. Chao Chair em Química, bem como professor de ciência da computação e de ciência de materiais e nanoengenharia na Rice.

A Iniciativa de Pesquisa Universitária Multidisciplinar do Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea e o Centro de Pesquisa de Engenharia de Nanosistemas da NSF para Tratamento de Água Habilitado para Nanotecnologia apoiaram a pesquisa.

Novos nanomateriais podem construir futuros dispositivos eletrônicos

Pesquisadores da Universidade de Chicago e do Laboratório Nacional de Argonne desenvolveram um novo método para padronizar nanomateriais que podem ajudar a criar novos dispositivos eletrônicos.

Esta pesquisa, publicada na Science (consulte http://science.sciencemag.org/content/357/6349/385), pode levar os cientistas a tornar esses materiais mais prontamente disponíveis para uso em tudo, desde displays de LED a telefones celulares e fotodetectores e células solares. Embora os nanomateriais sejam promissores para dispositivos futuros, os métodos para transformá-los em estruturas complexas até o momento têm sido limitados e em pequena escala.

"Este é um passo necessário para mover pontos quânticos e muitos outros nanomateriais de experimentos de prova de conceito para tecnologia real que podemos usar", disse o coautor Dmitri Talapin, professor de química da Universidade de Chicago e cientista do Centro. para Nanoscale Materials em Argonne, em um comunicado:"Isso realmente expande nossos horizontes".

Transistores, a base da computação moderna, são interruptores extremamente pequenos feitos aos bilhões por meio de um processo chamado fotolitografia. O processo, que tornou os smartphones onipresentes e baratos, cria um estêncil a partir de uma camada do polímero orgânico, colocando uma “máscara” padronizada e iluminando-a com luz ultravioleta. Depois que o novo material é depositado no topo, o estêncil de polímero é levantado para revelar o padrão. Várias rodadas de tais padrões constroem um transistor em miniatura no material.

A fotolitografia tem suas limitações. Apenas alguns materiais podem ser padronizados dessa maneira. O método foi originalmente desenvolvido para o silício, mas à medida que o reinado de meio século do silício sobre a eletrônica chega ao fim, os cientistas estão olhando para os próximos materiais. Uma dessas avenidas de interesse são os nanomateriais – minúsculos cristais de metais ou semicondutores. Nessa escala, eles podem ter propriedades únicas e úteis, mas a fabricação de dispositivos a partir deles tem sido difícil.

Uma nova técnica, chamada DOLFIN, transforma diferentes nanomateriais diretamente em “tinta” em um processo que evita a necessidade de colocar um estêncil de polímero. Talapin e sua equipe projetaram revestimentos químicos para partículas individuais. Esses revestimentos reagem com a luz, portanto, se você iluminar através de uma máscara padronizada, a luz transferirá o padrão diretamente para a camada de nanopartículas abaixo – conectando-as a dispositivos úteis.

“Descobrimos que a qualidade dos padrões era comparável àquelas feitas com técnicas de última geração”, disse o principal autor Yuanyuan Wang, pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Chicago. “Ele pode ser usado com uma ampla gama de materiais, incluindo semicondutores, metais, óxidos ou materiais magnéticos – todos comumente usados ​​na fabricação de eletrônicos.”

A equipe de pesquisa está trabalhando na comercialização da tecnologia DOLFIN com o Polsky Center for Entrepreneurship and Innovation da Universidade de Chicago.

Tech Front é editado pelo editor sênior Patrick Waurzyniak; [email protected].