XXVIII SEMINÁRIO de PLÁSTICOS, APIP, Figueira da Foz, 16-17 Nov 2012 Oportunidades e Desafios dos Nanomateriais e da Micro...
SumárioNanotecnologia e Materiais NanoestruturadosImpacto da Nanotecnologia na economia globalNanotecnologia e aplicações ...
Definição de Nanotecnologia   -Manipulação de objectos à escala nanométrica (atómica /   molecular / nanopartículas, etc) ...
Classes de Materiais NanoestruturadosUma grande classe de materiais, com microestruturas moduladas desde  zero a 3 dimensõ...
Global market for nanotech productsThe US National Science Foundation predicts that the total global market for nanotechpr...
Investimento europeu Nanotec em I&D       Na Europa a área emergente das Nanociências e Nanotecnologiasfoi uma das áreas p...
Impacto da Nanotecnologia na economia global      $300B Eletrónica                      Nano na Eletrónica     $340B Mater...
Market potential                   Forecast 2015:                   • Annual growth of 10-15%                   • Nanotech...
Exemplos de indústrias usando     Nanotecnologias                                Vasco Teixeira
Indústrias nacionais                                                                  usando nanomateriais                ...
Aplicações da Nanotecnologia• Materiais   – materiais nanoporosos   – materiais nanoestruturados   – nanocompósitos   – ca...
Nano-óxidos metálicos• Exemplos   – Titânio, Zinco, Ferro   – Cério, Zircónio• Propriedades desejáveis   – Transparentes  ...
Nanoestruturas baseadas em carbono•   Fulerenos     – “Buckyballs” C60•   Nanotubos     – Parede simples -Single walled (S...
Revestimentos e nanomateriais para       aplicações biomédicas                   Bodycote H.I.P. Ltd                      ...
Revestimentos na indústria de moldes e          metalomecânica            Coatings on Plastic Moulding Tools:            r...
Commercial Applications•   L’Oreal are using nanosomes in their “Rivitalift” anti-wrinkle face    cream. The nanosomes (mi...
Commercial Applications                          Electrically Conductive                          Plastic With Carbon     ...
50 cm        Vasco Teixeira
Nanotecnologia na indústria alimentarFilmes nanoestruturados e nanomateriais em embalagens podemprevenir a entrada/crescim...
Nanocoatings on PET BottlesPlasma coating on the inside of a PET bottle                                    SiOx – like bar...
Nanomateriais na indústria têxtil         Anti-sujidade  Superfície super-hidrofóbicaMincor TX TT                     EcoH...
Exemplos Nano na indústria electrónica -High resolution displays for laptops and PDAs -Pager-sized power supply that adds ...
MicromouldingInjection molding processes at the microscaleThere is an increasing demand for small and even microscale part...
Micro EDM Milling - Examples                             Moulding inserts - EDMImages courtesy:             Ra < 0.2 µm in...
New structures with “old” monomersNanostructure enhances material properties of polymers              Styrolux is a styren...
Enabling nanotechnology in                              production of plastic parts                                       ...
Applications of Ultradur® High SpeedExamples for customer benefits1.   Air flow meter• Reduction of cycle time in producti...
Nanomaterials in Automotive Applications                                           Vasco Teixeira
Polymer nanocomposites in automotive parts                                                             Polymer        nano...
Vasco Teixeira
Nanomaterials in Automotive Applications                                    Lexan Polycarbonate on a:                     ...
Nano‐enhanced automotive plastic glazingSummary of desirable properties for automotive glazing and corresponding nanocompo...
Health effects of workplace exposure to        nanomaterials           Priorities for future actions and activities:      ...
Conclusões Filmes de nanomateriais eletro- / termo- cromáticos capazes de modular  a cor das superfícies poliméricas, pro...
ConclusãoNas próximas décadas, o impacto da nanotecnologiana sociedade, particularmente nas áreas da saúde,transporte e me...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Nanotechnology in Plastic Industry - Oportunidades e Desafios dos Nanomateriais e da Micro- e Nanotecnologia na Indústria de Plásticos - Vasco Teixeira

4,583 views
4,449 views

Published on

Comunicação Convidada em XXVIII SEMINÁRIO de PLÁSTICOS, APIP, Figueira da Foz, 16-17 Nov 2012, Vasco Teixeira, Oportunidades e Desafios dos Nanomateriais e da Micro- e Nanotecnologia na Indústria de Plásticos. Comunicação Convidada em XXVIII SEMINÁRIO de PLÁSTICOS, APIP, Figueira da Foz, 16-17 Nov 2012, Vasco Teixeira, Oportunidades e Desafios dos Nanomateriais e da Micro- e Nanotecnologia na Indústria de Plásticos.

Published in: Automotive
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
4,583
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Nanotechnology in Plastic Industry - Oportunidades e Desafios dos Nanomateriais e da Micro- e Nanotecnologia na Indústria de Plásticos - Vasco Teixeira

  1. 1. XXVIII SEMINÁRIO de PLÁSTICOS, APIP, Figueira da Foz, 16-17 Nov 2012 Oportunidades e Desafios dos Nanomateriais e da Micro- e Nanotecnologia na Indústria de Plásticos Vasco Teixeira www.nanovalor.org www.nanonet.org Universidade do Minho vasco@fisica.uminho.pt DaimlerChrysler Vasco Teixeira
  2. 2. SumárioNanotecnologia e Materiais NanoestruturadosImpacto da Nanotecnologia na economia globalNanotecnologia e aplicações industriaisMateriais Nanoestruturados e Revestimentos Funcionais“Smart” nanocoatings (Revestimentos inteligentes)Anti-sujidade, auto-limpantes (self-cleaning), Termo- e ElectrocromáticosMicroinjecção e micromaquinagemAplicações de nanomateriais na indústria automóvelNanomateriais e questões de segurançaConclusões Vasco Teixeira
  3. 3. Definição de Nanotecnologia -Manipulação de objectos à escala nanométrica (atómica / molecular / nanopartículas, etc) para criar novos materiais, dispositivos e processos com características funcionais diferentes dos materiais comuns. -Em geral as dimensões são menores que 100 nanometros Abordagens tecnológicas para o nanofabrico: Bottom Up Top DownBase para o topo Topo para a base Vasco Teixeira
  4. 4. Classes de Materiais NanoestruturadosUma grande classe de materiais, com microestruturas moduladas desde zero a 3 dimensões na escala de comprimento menor que 100 nm R.W. Siegel, Nanophase Materials, Encyclopedia of Applied Physics, VCH Publishers 1994 Vasco Teixeira
  5. 5. Global market for nanotech productsThe US National Science Foundation predicts that the total global market for nanotechproducts and services will reach $1 trillion by 2015, which represents nearly 10% of thepresent US gross domestic product and will require a workforce of 2 million.The US nanotechnology market is an emerging market, where significant R&D is being doneon products in their initial phase.The most prominent fields of nanotechnology arenanobio, nanomaterials, surfaces, electronics, IT and instrumentation. > 500nanotechnology companies in the US Public R&D investments in nanotechnology US Nano Initiative OECD - Organisation for Economic Co-operation and Development, STI WORKING PAPER 2009/7 Vasco Teixeira
  6. 6. Investimento europeu Nanotec em I&D Na Europa a área emergente das Nanociências e Nanotecnologiasfoi uma das áreas principais de investigação contemplada no anterior 6ºPrograma-Quadro, com um investimento estimado para este sector naordem de 1300 milhões de euro entre 2003 e 2007. FP7 (7ºPQ) é a sigla que designa o Sétimo Programa-Quadro paraa Investigação e Desenvolvimento Tecnológico. É este o principalinstrumento da UE para financiar a investigação na Europa (dispondo demais de 50 mil milhões de euro), e está em vigor de 2007 até 2013.A CE continua a apostar fortemente na área da Nanotecnologia (temaNMP- Nanociências, Nanotecnologias, Materiais e novas Tecnologias deProdução), tendo subido o investimento em Nanotecnologia no 7ºPrograma-Quadro (2007-2013) para cerca de 3500 milhões de euros. Horizonte 2020 ~80 mil milhões para I&D em todas as áreas (2014-2020) Vasco Teixeira
  7. 7. Impacto da Nanotecnologia na economia global $300B Eletrónica Nano na Eletrónica $340B Materiais -eletrónica portátil $180B Produtos Farmacêuticos -eletrónica transparente -iluminação avançada $100B Síntese química Semicondutores $70B Aeroespacial Disk drives Displays, displays flexíveis $20B Ferramentas (metalúrgicas) Sensores $30B Saúde e Medicina SuperCondensadores Baterias recarregáveis $45B Sustentatibilidade• Previsões do mercado Nanotech: $1 Trillion nos próximos 10-12 anosSources: US National Science Foundation Vasco Teixeira
  8. 8. Market potential Forecast 2015: • Annual growth of 10-15% • Nanotech driven total market volume >750 bn Euro Vasco Teixeira
  9. 9. Exemplos de indústrias usando Nanotecnologias Vasco Teixeira
  10. 10. Indústrias nacionais usando nanomateriais Nanotecnologia e novos materiais Lda FLUIDINOVA, ENGENHARIA DE FLUIDOS, SASolar Plus - Produção dePainéis Solares SA TEANDM - TECNOLOGIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS, SA Biosani Nanotecnologia Lda EDIGMA YDREAMS Nanodelivery - I&D em Bionanotecnologia, SA Nanolabel Vasco Teixeira
  11. 11. Aplicações da Nanotecnologia• Materiais – materiais nanoporosos – materiais nanoestruturados – nanocompósitos – catálise – multifuncionais, moduláveis, materiais inteligentes (smart materials)• Biotecnologia – nanosensores, nanoprovas de actividade/função biológica – máquinas biomoleculares, libertação controlada de farmacos – bioelectrónica, nanomedicina (nanorobots), tecidos/orgãos artificiais – materiais auto-organizados (self-assembling)• Electrónica, óptica e fotónica – confinamento quântico (pontos quânticos-quantum dots) – Lasers (comunicações de fibra óptica) – electrónica à escala molecular – electrónica transparente e flexível – filmes finos para electrónica e fotónica Vasco Teixeira
  12. 12. Nano-óxidos metálicos• Exemplos – Titânio, Zinco, Ferro – Cério, Zircónio• Propriedades desejáveis – Transparentes – Absorção da radiação UV – Propriedades fotocatalíticas• Aplicações tecnológicas – Cosméticos – Cremes protectores solares – Protectores transparentes para plásticos e madeira – Superfícies anti-micróbios, janelas auto-laváveis – Agentes de polimento quimico-mecânicos para bolachas (wafers) de Silício – Revestimentos anti-risco em vidros e plásticos Vasco Teixeira
  13. 13. Nanoestruturas baseadas em carbono• Fulerenos – “Buckyballs” C60• Nanotubos – Parede simples -Single walled (SWNT) – Multi-parede -Multi walled (MWNT)• Nanofibras• Aplicações tecnológicas – Filmes para minimizar electricidade estática – Linhas de combustível, drives de hard disks, MEMS – Filmes ópticos, tribológicos e biocompatíveis (DLC’s) – Componentes automóveis para pintura electrostática – Plásticos com retardação ao fogo – Fontes de emissão efeito campo para monitores LCD Vasco Teixeira
  14. 14. Revestimentos e nanomateriais para aplicações biomédicas Bodycote H.I.P. Ltd Endotec, IncCAMCERAM®. Ostim®, OsartisGmbH, Germany (HA) VITOSS®, OrthovitaInc, USA (TCP) OsSatura™, IsoTisInternational, Switzerland (HACAM Implants bv +TCP), InframatInc, USA,Spire Biomedical Inc, USA, AlCove Surface GmbH, Germany, Debiotech SA, Switzerland, Artificial Cell Technologies, Inc. (USA) Vasco Teixeira
  15. 15. Revestimentos na indústria de moldes e metalomecânica Coatings on Plastic Moulding Tools: reduces wear from filled plastics improves plastic flow rates gives faster cycle times protects polished and textured surfaces improves mould release Vasco Teixeira
  16. 16. Commercial Applications• L’Oreal are using nanosomes in their “Rivitalift” anti-wrinkle face cream. The nanosomes (microcapsules made from a membrane, like the one surrounding a human cell) encapsulate vitamin E and carry it to the skin. The vitamin E protects the skin from free radical attacks (believed to cause wrinkles) by forming a protective layer on the skin.• Nano-Care™ Plain-Front Chinos are amazing trousers that do not wrinkle and, when a glass of red wine is spilt onto the cream coloured fabric, it just rolls off! Bonded to the fabric is a durable stain- and wrinkle-resistant Nano-Care by Nano-Tex treatment that ensures creases stay in, but stains and wrinkles stay out.• Nanocomposite Materials Vasco Teixeira
  17. 17. Commercial Applications Electrically Conductive Plastic With Carbon Nanotubes (BASF)Loudspeaker grill made of Ultraform. The finehoneycomb structure of the speaker grill for the VWGolf is easily moulded from BASF Ultraform®,(polyoxymethylene). (Image: HB-Plastics) PLEXIGLAS SOUNDSTOP® with Photocatalytic Coating Zyvex Marine – vessel with carbon nanotubes DaimlerChrysler Mitsubishi Materials Miracle Coated Indexable Inserts (left) and its surface structure (Credits: Mitsubishi Carbide) Vasco Teixeira
  18. 18. 50 cm Vasco Teixeira
  19. 19. Nanotecnologia na indústria alimentarFilmes nanoestruturados e nanomateriais em embalagens podemprevenir a entrada/crescimento de agentes patogénicos e outros microorganismos,assegurando assim maior segurança.Nanosensores embebidos em embalagens de alimentos permitirãodeterminar alterações de pH, temperatura, a presença de oxigénio, micróbios ou seo conteúdo de um dado nutriente do alimento está dentro dos parâmetros normais.Por adição de determinadas nanopartículas /ou aplicação de filmes finosnanocompósitos no material da embalagem, em garrafas, e pacotes/latas dealimentos pode-se melhorar a resistência à luz e ao fogo, melhorando odesempenho mecânico e térmico e controlando a absorção de gases. Nano food-packaging film -(BayerPolymer Inc) Vasco Teixeira
  20. 20. Nanocoatings on PET BottlesPlasma coating on the inside of a PET bottle SiOx – like barrier deposited by Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) PECVD allows industrial scale deposition os high quality barrier coatings Source: SIG PLASMAX GmbH with good uniformity and adherence to the substrate Vasco Teixeira
  21. 21. Nanomateriais na indústria têxtil Anti-sujidade Superfície super-hidrofóbicaMincor TX TT EcoHighTec a b ) ) Vasco Teixeira
  22. 22. Exemplos Nano na indústria electrónica -High resolution displays for laptops and PDAs -Pager-sized power supply that adds 15 h to cell phone talktime -Advanced industrial inventory tracking through nano barcodes and RFID tags -Ultra-dense, low-power, lower-cost memory chips for microelectronics -Flexible photovoltaics, high capacity rechargeable batteries, and miniature satellites -Flexible (and organic) electronics (displays, flexible OLEDS, e-paper, e-magazines, flexible batteries, flex solar cells, etc..) Vasco Teixeira
  23. 23. MicromouldingInjection molding processes at the microscaleThere is an increasing demand for small and even microscale parts and this trend towards miniaturization makes themicro system technologies of growing importanceInjection micromoulding enables the large scale productionof polymeric ultra-small & micro-components with accuracy.This technology has been progressively used for theproduction of microcomponents in quantity and quality atlow cost, which supports the development of micro-components for healthcare and medical devices, microfluidicdevices, micro-optics and microelectro-mechanical systems(MEMS). 0.914mm Ø 250μm Vasco Teixeira
  24. 24. Micro EDM Milling - Examples Moulding inserts - EDMImages courtesy: Ra < 0.2 µm in fine technologies Positioning Precision 0.2 µm Resolution - 0.1µm Vasco Teixeira
  25. 25. New structures with “old” monomersNanostructure enhances material properties of polymers Styrolux is a styrene-butadiene block copolymer (SBC) Styroflex is an elastic copolymer based on styrene and butadiene Vasco Teixeira
  26. 26. Enabling nanotechnology in production of plastic parts Addition of nanoparticles: • Increased flowability of polymer melt by 100% • High level of material properties retained Market potential • 500 million Euro in 2015 Ultradur® High Speed: Standard polymer: completely filled mold only partially filled moldUltradur is a polyester based on polybutylene terephthalate (PBT) Vasco Teixeira
  27. 27. Applications of Ultradur® High SpeedExamples for customer benefits1. Air flow meter• Reduction of cycle time in production by 30%• Lower production costs 10 cm2. Multiconnector• Problem with standard product: 5% defect ratedue to partly unfilled, thin-walled structures• Ultradur® High Speed reduces defect rate to 0%and the cycle time in production by 20% 4 cm Vasco Teixeira
  28. 28. Nanomaterials in Automotive Applications Vasco Teixeira
  29. 29. Polymer nanocomposites in automotive parts Polymer nanocomposites represent a new class of multiphase materials containing dispersion of nano- sized filler materials such as nanoparticles, nanoclays, nanotubes, nanofibers etc. within the polymer matrices. The key drivers for the use of polymer nanocomposite- enabled parts in the automotive industry are: -reduction in vehicles weight -improved engine efficiency (fuel saving) -reduction in CO2 emissions -superior performance (greater safety, increased comfort and better driveability). Illustration of the usage of polymer nanocomposites parts Vasco Teixeira
  30. 30. Vasco Teixeira
  31. 31. Nanomaterials in Automotive Applications Lexan Polycarbonate on a: -Panoramic Roof -Side Windows -Rear Window Density of Glass: 2500 Kg/m3 Density of Polycarbonate: 1200 Kg/m3 Total savings of 38 lbs (17.3 Kg) http://www.exatec.de/ : Nanostructures improve scratch resistance of coatings (source BASF) Vasco Teixeira
  32. 32. Nano‐enhanced automotive plastic glazingSummary of desirable properties for automotive glazing and corresponding nanocomponentsSource: ObservatoryNano, FP7 briefing 6, 2010 Vasco Teixeira
  33. 33. Health effects of workplace exposure to nanomaterials Priorities for future actions and activities: • identification of nanomaterials and description of exposure • measurement of exposures to nanomaterials and efficacy of protective measures • risk assessment of nanomaterials in line with the current statutory framework • in vivo studies for assessment of the health effects of nanomaterials • validation of the in vitro methods and methods of physico-chemical properties as methods to determine health effects • training of workers and practical handling guidelines for activities involving nanomaterials in the workplace.Source: European Commission Report “Types and uses of nanomaterials, including safety aspects”, SWD(2012) 288 final , Brussels, 3.10.2012 Vasco Teixeira
  34. 34. Conclusões Filmes de nanomateriais eletro- / termo- cromáticos capazes de modular a cor das superfícies poliméricas, proteção UV e controlar o fluxo de calor. Revestimentos nanoestruturados e filmes finos para superfícies inteligentes (implantes biomédicos, auto-limpante, anti-microbianas, anti-gelo, auto-regeneração, dispositivos sensoriais). Superfícies nanograduadas e nanocompósitos com incorporação de nanopartículas (p.ex. revestimentos em moldes de injeção, filmes de dióxido de titânio com pigmentos orgânicos, polímeros nanocompósitos, p.ex condutores ou anti-risco, fibras com nanopartículas , barreira difusão e embalagens bioactivas, libertação controlada de aromas). Sistemas para eletrónica flexível: displays fotónicos, sistemas ultra- eficientes de energia, células solares de última geração nano, integração de sistemas fotovoltaicos e OLED’s em superfícies flexíveis, nanofilmes e tratamentos plasma para polímeros. Vasco Teixeira
  35. 35. ConclusãoNas próximas décadas, o impacto da nanotecnologiana sociedade, particularmente nas áreas da saúde,transporte e meio ambiente, com grande impactoeconómico, serão no mínimo tão significantes , quantoa influência combinada da microelectrónica, sistemasde imagens médicas, processos assistidos porcomputador e polímeros desenvolvidos pelo homem noséculo passado. Vasco Teixeira

×