“Fatto su ordinazione, ” una frase che ha avuto inizio con il settore dei servizi, è ora vitale per il futuro della produzione. La produzione manifatturiera è recentemente cresciuta al ritmo più veloce in più di un decennio, creando più valore economico per dollaro speso rispetto a qualsiasi altro settore. A questo aumento si aggiunge la personalizzazione:la capacità di realizzare in modo rapido ed efficiente ciò che si desidera quando lo si desidera. Rapido, la personalizzazione efficiente sta diventando una realtà per gli ingegneri high-tech, studenti e appassionati di "maker". Credito:NBC Impara, Ufficio brevetti e marchi degli Stati Uniti, e Fondazione Nazionale della Scienza
Non mancano le idee su come utilizzare la nanotecnologia, ma uno dei maggiori ostacoli è come fabbricare alcuni dei nuovi prodotti su larga scala. Con il sostegno della National Science Foundation (NSF), Jim Watkins, ingegnere chimico dell'Università del Massachusetts (UMass) Amherst, e il suo team stanno lavorando per rendere la nanotecnologia più pratica per la produzione su scala industriale.
Uno dei progetti su cui stanno lavorando presso il Centro NSF per la produzione gerarchica (CHM) è un processo roll-to-roll per la nanotecnologia simile a quello utilizzato nella produzione tradizionale. Stanno anche progettando un processo per produrre rivestimenti stampabili che migliorano il modo in cui i pannelli solari assorbono e dirigono la luce. Stanno anche studiando l'uso di prodotti autoassemblanti su nanoscala che potrebbero avere applicazioni per molti settori.
"Le nuove nanotecnologie non possono avere un impatto sull'economia degli Stati Uniti finché non saranno disponibili metodi pratici per la produzione di prodotti, usandoli in grandi volumi, a basso costo. CHM sta ricercando le barriere scientifiche e ingegneristiche fondamentali che impediscono tale commercializzazione, e innovare nuove tecnologie per superare queste barriere, " nota Bruce Kramer, consulente senior nella Divisione Civile della Direzione dell'Ingegneria della NSF, Innovazione meccanica e manifatturiera (CMMI), che ha finanziato la ricerca.
"Il Centro NSF per la produzione gerarchica sta sviluppando tecnologie di piattaforma per la produzione economica di dispositivi e sistemi di prossima generazione per applicazioni informatiche, elettronica, conversione di energia, conservazione delle risorse e salute umana, " spiega Khershed Cooper, un direttore di programma CMMI.
"Il centro crea strumenti di fabbricazione che consentono processi continui versatili e ad alta velocità per la produzione di nanostrutture che vengono integrate sistematicamente in strutture di ordine superiore utilizzando tecniche bottom-up e top-down, " dice Cooper. "Per esempio, CHM sta progettando e costruendo continui, sistemi di nanofabbricazione roll-to-roll in grado di stampare, ad alto volume, nanostrutture 3-D e nanodispositivi multistrato con risoluzione inferiore a 100 nanometri, e nel processo, realizzare nanosistemi ibridi elettronico-ottico-meccanico."
Nel 2012, NSFa ha assegnato 55,5 milioni di dollari a consorzi universitari per l'istituzione di tre nuovi centri di ricerca ingegneristica (ERC) per far progredire la ricerca e l'istruzione interdisciplinare sui nanosistemi in collaborazione con l'industria. Nei prossimi cinque anni, questi ERC Nanosystems, o NERCS, ci si aspetta che facciano avanzare la conoscenza e creino innovazioni che affrontino questioni sociali significative, quali le implicazioni per la salute umana e l'ambiente delle nanotecnologie. Allo stesso tempo, faranno avanzare la competitività dell'industria statunitense. I centri sono:il NSF Nanosistemi Engineering Research Center for Advanced Self-Powered Systems of Integrated Sensors and Technology (ASSIST), guidato dalla North Carolina State University; il NSF Nanosistemi Engineering Research Center for Nanomanufacturing Systems for Mobile Computing e Mobile Energy Technologies (NASCENT), guidato dall'Università del Texas ad Austin; e il NSF Nanosistemi Engineering Research Center for Translational Applications of Nanoscale Multiferroic Systems (TANMS), guidato dall'Università della California a Los Angeles. A seconda delle particolari aree di ricerca, ogni NERC includerà le implicazioni sociali e ambientali delle scoperte scientifiche e tecnologiche abilitate alle nanotecnologie. Credito:illustrato da Narayanan Ramanan, North Carolina State University
