KR20160002277U - Devices manufactured using current activated tip-based sintering(cats) - Google Patents
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Abstract
본 고안은 마이크로 스케일 또는 나노 스케일 팁을 가지는 전극을 제공하는 단계와 마이크로 스케일 또는 나노 스케일 분말의 존재 하에 전극 팁에 전류를 인가하는 단계를 포함하여 구성되는 방법을 사용하여 제조된, 나노 와이어, 나노 튜브 또는 양자점과 같은 1D, 2D, 또는 3D 다층 마이크로 또는 나노 컴포넌트 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a nanowire, a nanometer-scale nanometer scale, and a nanometer-scale nanometer scale fabricated using a method comprising providing an electrode having a microscale or nanoscale tip and applying a current to the electrode tip in the presence of a microscale or nanoscale powder. Gt; 1D, < / RTI > 2D, or 3D multilayer micro or nano component devices such as nanowires, tubes, or quantum dots.
Description
본 고안은 전류를 이용하는 분말 소결법(sintering of powders)에 의해 제조된 나노 소자(nanodevices) 및 마이크로 소자(microdevices)에 관한 것으로서, 특히 1D, 2D, 또는 3D 컴포넌트들을 제조하기 위해 전류를 사용하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to nanodevices and microdevices made by sintering of powders using currents and more particularly to the use of currents for the fabrication of 1D, 2D, or 3D components. will be.
전류를 사용하는 분말 소결법, 즉, 스파크 플라즈마 소결법(spark plasma sintering(SPS))이 현재 세계적으로 집중적인 연구와 관심의 대상이다. SPS는 지금 나노 분말(nanopowders)과 탄소 나노튜브 복합체(carbon nanotube composites)를 포함하는 수많은 벌크 재료 분말 시스템들(bulk material powder systems)의 성공적인 치밀화(consolidation)에 사용되는 주요 방법으로 여겨지고 있다. 그러나, 상기 방법은 큰 표본(specimen)을 처리할 때 직류 전류 필요 조건(수천 암페어)에 대한 요구를 증가시킬 수 있고, 일반적으로 대량의 단순한 형상체, 즉, 디스크/짧은 실린더의 제조에 한정된다.Current sintering, or spark plasma sintering (SPS), is currently the subject of intensive research and interest worldwide. SPS is now considered to be the primary method used for the successful consolidation of numerous bulk material powder systems, including nanopowders and carbon nanotube composites. However, the method can increase the demand for DC current requirements (thousands of amperes) when processing large specimens and is generally limited to the manufacture of large quantities of simple shapes, i.e., discs / short cylinders .
전류를 이용하는 나노 분말의 소결법, 즉, 스파크 플라즈마 소결법(spark plasma sintering(SPS))이 현재 세계적으로 집중적인 연구와 관심의 대상이다. SPS는 지금 나노 분말과 탄소 나노튜브 복합체를 포함하는 수많은 벌크 재료 분말 시스템들의 성공적인 치밀화(consolidation)에 사용되는 주요 방법으로 고려되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 큰 대상물을 처리할 때 직류 전류 필요량(수천 암페어)에 대한 요구를 증가시킬 수 있고, 일반적으로 대량의 단순한 형상체, 즉, 디스크/짧은 실린더의 제조에 한정된다.Current sintering of nanocrystalline powders, ie spark plasma sintering (SPS), is currently the subject of intensive research and interest worldwide. SPS is now considered to be the primary method used for the successful consolidation of numerous bulk material powder systems, including nano powder and carbon nanotube complexes. However, this method can increase the demand for DC current requirements (thousands of amperes) when processing large objects and is generally limited to the manufacture of large quantities of simple shapes, i.e., discs / short cylinders.
나노 또는 마이크로 크기 분말로부터 층을 이룬, 1D, 2D, 또는 3D 컴포넌트들 (예컨대, 마이크로 및 나노 컴포넌트들)을 제조하기 위해 전류를 이용하는 것은 아직까지는 실제로 검토되지 않았다. 따라서, 본 고안은 종래 기술에 있어서의 하나 이상의 문제점들에 대처하는 다수의 마이크로 및 나노 크기 소자들을 제공한다. 상기 아이디어는 나노 크기 또는 마이크로 크기 분말들의 연속 층들이 각각의 소결 경로(path) 각각에 따라 원위치에 증착될 때 3D 층상 구조물(layered-fabrication)로 확장될 수 있다. 상기 방법은 CAD 데이터 소스들로부터 직접 물리적 목적물들 (즉, 1D, 2D 및 3D 마이크로 및 나노 컴포넌트들)을 제조할 수 있다.The use of current to fabricate 1D, 2D, or 3D components (e. G., Micro and nano components) layered from nano or micro sized powders has not yet been discussed in practice. Accordingly, the present invention provides a number of micro- and nano-sized devices to address one or more problems in the prior art. The idea can be extended to 3D layered fabrication when successive layers of nano-sized or micro-sized powders are deposited in situ according to each sintering path. The method may produce physical objects (i.e., 1D, 2D and 3D micro and nano components) directly from CAD data sources.
본 고안의 바람직한 실시예는, 본 명세서에 개시된 소결 방법에 의해 제조되고, 원통 형상인 것을 특징으로 하는, 나노 와이어(nanowire)이다.A preferred embodiment of the present invention is a nanowire made by the sintering method disclosed herein and characterized by being cylindrical.
본 고안의 다른 바람직한 실시예는, 본 명세서에 개시된 소결 방법에 의해 제조된 나노 와이어이며, 상기 와이어가 1 나노 미터와 10 마이크로 미터 사이의 두께(guage)이다.Another preferred embodiment of the present invention is a nanowire fabricated by the sintering method disclosed herein, wherein the wire is a guage of between 1 nanometer and 10 micrometers.
본 고안의 다른 바람직한 실시예는, 형상 기억 특성(shape memory characteristics)을 가진 니켈 티타늄 또는 유사 물질의 분말을 사용하여 본 명세서에 개시된 소결 방법에 의해 제조되고, 튜브, 코일(coil), 고리(ring), 메쉬(mesh), 또는 외과용 스텐트에 일반적으로 보이는 다른 형상을 포함하는 군으로부터의 형상을 특징으로 하는 나노 와이어 메쉬로 구성된 스텐트인, 나노 와이어 외과용 스텐트(surgical stent)이다.Other preferred embodiments of the present invention are fabricated by the sintering method disclosed herein using powders of nickel-titanium or similar materials with shape memory characteristics and comprise tubes, coils, rings, ), A mesh, or a stent consisting of a nanowire mesh characterized by a shape from the group comprising other shapes generally seen in a surgical stent.
본 고안의 다른 바람직한 실시예는, 유기 또는 무기 소결 분말 재료를 사용하여 본 명세서에 개시된 소결 방법에 의해 제조되고, 단일 나선(single helix), 이중 나선(double helix), 사슬(chain), 4면체(tetrahedron), 구체(sphere), 원통(cylinder), 원뿔(cone) 또는 유기 또는 무기 분자들에서 일반적으로 보이는 다른 형상을 포함하는 군으로부터의 형상인 것을 특징으로 하는 분자 와이어로 구성된 소자인, 분자 와이어 소자이다.Other preferred embodiments of the present invention are fabricated by the sintering method disclosed herein using an organic or inorganic sintered powder material and can be fabricated from a single helix, a double helix, a chain, wherein the shape is a shape from the group consisting of a tetrahedron, a sphere, a cylinder, a cone, or other shapes generally seen in organic or inorganic molecules. Wire element.
본 고안의 다른 바람직한 실시예는, 제직 나노 와이어들(woven nanowires)로 구성되고, 그리드(grid) 또는 다이아몬드 메쉬 패턴(diamond mesh pattern) 중 어느 하나를 특징으로 하며 필터 또는 박막(membrane)으로서 기능하는, 시트이다.Another preferred embodiment of the present invention is a nanocomposite nanowire comprising woven nanowires and characterized by either a grid or a diamond mesh pattern and having a function as a filter or a membrane. , Sheet.
본 고안의 다른 바람직한 실시예는, 제한 없이, 전도성과 이온화를 포함하는, 박막 관련 특성(membrane-related characteristics)을 구성하는 소결 분말 재료들을 사용하여 제조되는 소자인, 나노 와이어 메쉬 필터 또는 박막(membrane)이다.Other preferred embodiments of the present invention include nanowire mesh filters or membranes, which are devices fabricated using sintered powder materials that constitute membrane-related characteristics, including, without limitation, conductivity and ionization. )to be.
본 고안의 다른 바람직한 실시예는, 본 명세서에 개시된 소결 방법에 의해 제조되고, 1 나노 미터와 10 마이크로 미터 사이의 두께인 튜브형 소자로서, 상기 튜브의 벽은 단단하고(solid) 그 길이는 가변적이다.Another preferred embodiment of the present invention is a tubular element made by the sintering method disclosed herein and having a thickness between 1 nanometer and 10 micrometers, wherein the wall of the tube is solid and its length is variable .
본 고안의 다른 바람직한 실시예는, 본 명세서에 개시된 소결 방법에 의해 제조되는 튜브형 소자로서, 상기 튜브형 소자는, 각각 일련의 격자 삼각형들, 사각형들, 5각형들, 6각형들 또는 8각형들로 구성된 하나 이상의 벽들을 포함하는, 튜브형 소자이다. Another preferred embodiment of the present invention is a tubular element made by the sintering method disclosed herein, wherein the tubular element comprises a series of lattice triangles, squares, pentagons, hexagons or octagons Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >
본 고안의 다른 바람직한 실시예는, 본 명세서에 개시된 소결 방법에 의해 제조된, 양자점(quantum dot)이다.Another preferred embodiment of the present invention is a quantum dot produced by the sintering method disclosed herein.
본 고안은 전류를 이용하는 분말 소결법에 의해 제조된 나노 소자 및 마이크로 소자에 관한 것으로서, 특히 1D, 2D, 또는3D 컴포넌트들을 제조하기 위한 전류의 사용에 관한 것이다. 이러한 크기의 컴포넌트들은 의료 기기, 반도체, 필터링 시스템은 물론 나노 및 마이크로 크기의 부품들을 필요로 하는 많은 다른 기기들에 유용하다.The present invention relates to nanodevices and microdevices produced by a powder sintering process using an electric current, and more particularly to the use of currents for manufacturing 1D, 2D, or 3D components. Components of this size are useful in medical devices, semiconductors, filtering systems, as well as many other devices that require nano- and micro-sized components.
본 고안의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은, 전류 활성화 팁 기반 소결 (CATS) 방법의 하나의 실시예에 대한 그래픽 도면이다. 이 도면은 나노 컴포넌트들을 처리하기 위해 나노 팁을 사용하는 것을 보여주는 하나의 예이다.
도 2 는, 소결 영역(sintered area)이 1D, 2D, 또는 3D인, 단조(forged) 또는 스탬핑된(stamped), 특징부 또는 컴포넌트임을 보여주는 본 고안의 방법의 그래픽 도면이다.
도 3은, 소결 영역이 1D, 2D, 또는 3D인 롤링된(rolled) 특징부 또는 컴포넌트임을 보여주는 본 고안의 방법의 그래픽 도면이다.
도 4는, 소결 영역이 1D, 2D, 또는 3D인, 결합된(joined) 특징부 또는 컴포넌트임을 보여주는 본 고안의 방법의 그래픽 도면이다.
도 5는, 소결 영역이 1D, 2D, 또는 3D인 충전된 구멍 또는 틈(filled hole or crevasse)임을 보여주는 본 고안의 방법의 그래픽 도면이다.
도 6은, 플렉서블한(flexible) 팁(들)으로 변형된 본 고안의 방법을 보여주는 그래픽 도면이다.
도 7은, 중공(hollow) 팁(들)으로 변형된 본 고안의 방법을 보여주는 그래픽 도면이다.
도 8은, 롤러(roller), 볼 부착부를 구비한 팁(들)으로 변형된 본 고안의 방법을 보여주는 그래픽 도면이다.
도 9는, 내장된 불연속 공급장치(discrete feeder), 또는 내장된 연속 공급장치(continuous feeder)를 구비한 팁(들)으로 변형된 본 고안의 방법을 보여주는 그래픽 도면이다.
도 10은, 1D, 2D, 또는 3D인 패턴형성 팁(들)으로 변형된 본 고안의 방법을 보여주는 그래픽 도면이다.
도 11과 도 12는, 1D, 2D, 3D이며, 1D, 2D, 또는 3D 패턴형성 팁(들)의 모션을 제어하기 위한 로봇식 위치/모션 제어 메커니즘(robotic position/motion control mechanism)을 제공하기 위하여 변형된 본 고안의 방법을 보여주는 그래픽 도면이다.
도 13은, 층을 이룬 입자/분말(들)을 위해 변형되거나 연속적으로 층을 이룬 입자/분말(들)을 위해 변형된 본 고안의 방법을 보여주는 그래픽 도면이다.
도 14 는, 1D, 2D, 또는 3D인 패턴형성 입자/분말(들)을 위해 변형되거나, 입자/분말(들)의 모션을 제어하기 위한 1D, 2D, 3D인 로봇식 위치/모션 제어 메커니즘을 제공하기 위해 변형된 본 고안의 방법을 보여주는 그래픽 도면이다.
도 15는, 소결 영역이 1D, 2D, 또는 3D인 압출된(extruded) 특징부 또는 컴포넌트임을 보여주는 본 고안의 방법의 그래픽 도면이다.
도 16은, 연속 입자/분말(들) 공급장치를 위해 변형된 본 고안의 방법을 보여주는 그래픽 도면이다.
도 17은, 불연속 입자/분말(들) 공급장치를 위해 변형된 본 고안의 방법을 보여주는 그래픽 도면이다.
도 18은, 나노 와이어의 그래픽 도면이다.
도 19는, 나노 와이어 스텐트의 그래픽 도면이다.
도 20은, 이중 나선의 형상을 가진 분자 와이어의 그래픽 도면이다.
도 21은, 나노 와이어 박막의 그래픽 도면이다.
도 22는, 나노튜브의 그래픽 도면이다.
도 23은, 구형 양자점(sphere quantum dot)의 그래픽 도면이다.A detailed description of each drawing is provided to more fully understand the drawings recited in the detailed description of the present invention.
Figure 1 is a graphical illustration of one embodiment of a current activated tip based sinter (CATS) method. This figure is an example showing the use of nanotips to process nanocomponents.
Figure 2 is a graphical illustration of a method of the present invention showing that the sintered area is a feature or component that is forged or stamped, 1D, 2D, or 3D.
Figure 3 is a graphical illustration of a method of the present invention showing that the sintered region is a rolled feature or component that is 1D, 2D, or 3D.
Figure 4 is a graphical illustration of a method of the present invention showing that the sintered region is a 1D, 2D, or 3D joined feature or component.
Figure 5 is a graphical illustration of a method of the present invention showing that the sintered region is a filled hole or crevasse with 1D, 2D, or 3D.
Figure 6 is a graphical depiction showing the method of the present invention as modified by flexible tip (s).
Figure 7 is a graphical illustration showing the method of the present invention as modified by hollow tip (s).
Figure 8 is a graphical depiction showing the method of the present invention as modified by a roller, a tip (s) with a ball attachment.
Figure 9 is a graphical depiction of the method of the present invention modified with a built-in discrete feeder, or tip (s) with a continuous feeder.
Figure 10 is a graphical depiction of the method of the present invention modified with pattern forming tip (s) that are 1D, 2D, or 3D.
Figures 11 and 12 illustrate 1D, 2D, 3D and provide a robotic position / motion control mechanism for controlling the motion of the 1D, 2D, or 3D patterning tip (s) Fig. 8 is a graphical depiction of the modified method of the present invention.
Figure 13 is a graphical depiction of the method of the present invention modified for a layered particle / powder (s) modified or continuously layered particle / powder (s).
Fig. 14 shows a 1D, 2D, 3D robotic position / motion control mechanism for controlling the motion of the particle / powder (s), or for the pattern forming particle / powder (s) being 1D, 2D or 3D In accordance with the present invention.
Figure 15 is a graphical illustration of a method of the present invention showing that the sintered region is a 1D, 2D, or 3D extruded feature or component.
Figure 16 is a graphical depiction showing the method of the present invention modified for a continuous particle / powder (s) feeder.
17 is a graphical depiction showing the method of the present invention modified for a discontinuous particle / powder (s) feeder.
18 is a graphical illustration of a nanowire.
19 is a graphical illustration of a nanowire stent.
20 is a graphical illustration of a molecular wire having a double helix shape.
21 is a graphical illustration of a nanowire thin film.
22 is a graphical illustration of a nanotube.
23 is a graphical illustration of a spherical quantum dot.
다음의 정의들이 본 고안의 상세한 설명의 이해를 돕기 위해 제공된다.The following definitions are provided to aid in the understanding of the detailed description of the present invention.
본 분야에서 정의되어 있는 바와 같이, 초미세(submicron) 분말은 1 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 가지는 물질이다. 본 고안에 있어서 중요한 관심의 대상은1D, 2D, 또는 3D 컴포넌트들을 제조하기 위한 나노 스케일 분말 및 세라믹의 나노 구조 층들(nanostructured layers)이다. 나노 스케일 분말(나노 분말)은 100 나노 미터(바람직하게는 25nm 보다 작은 표준 편차를 가짐) 보다 작은 평균 입자 크기를 가지며, 계면 원자들의 상당한 부분을 가지는 초미세 분말이다. 따라서, 본 명세서에서 나노 스케일 분말에 대한 언급은 이러한 특성들을 가지는 분말을 가리키기 위한 것이지만, 물질의 주어진 특성을 위한 임계 길이는, 이러한 길이가 항상 초미세이기는 하나, 관심 있는 특성에 따라 더 작거나 더 클 수 있다.As defined in the art, submicron powders are materials having an average particle size of less than 1 micrometer. An important area of interest in the present design is nanostructured layers of nanoscale powder and ceramics for making 1D, 2D, or 3D components. Nanoscale powder (nano powder) is an ultrafine powder having a mean particle size smaller than 100 nanometers (preferably having a standard deviation less than 25 nm) and having a significant fraction of interfacial atoms. Thus, although reference to a nanoscale powder is intended herein to refer to a powder having these properties, the critical length for a given characteristic of the material is not critical, although such length is always ultra-fine, It can be bigger.
초미세 층들은 1 마이크로 미터 보다 작은 두께를 가지는 층들이다. 본 고안에 있어서 구체적인 관심의 대상은 나노 구조 층들이며, 그들은 특성 제한 크기(property confinement size)보다 작은 크기로 한정된 두께 보다 작은(절대적으로 1 미크론 보다 작은, 바람직하게는 100 nm 미만의) 두께, 또는 마이크로 구조, 또는 이 둘을 모두 가지는 층들로, 구체적으로 정의된다. 따라서, 본 명세서에서 나노 구조 층들에 대한 언급은 이러한 특성들을 가지는 층들을 가리키기 위한 것이다.The ultrafine layers are those having a thickness of less than 1 micrometer. Of particular interest in the present design are nanostructured layers, which are smaller in size than the property confinement size (absolutely less than 1 micron, preferably less than 100 nm) Microstructures, or layers having both of them. Thus, reference herein to nanostructured layers is intended to refer to layers having these properties.
전류를 이용하는 나노 분말의 소결법, 즉, 스파크 플라즈마 소결법(spark plasma sintering(SPS))이 현재 세계적으로 집중적인 연구와 관심의 대상이다. SPS는 지금 나노 분말과 탄소 나노튜브 복합체를 포함하는 수많은 벌크 재료 분말 시스템들의 성공적인 치밀화(consolidation)에 사용되는 주요 방법으로 고려되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 큰 대상물을 처리할 때 직류 전류 필요량(수천 암페어)에 대한 요구를 증가시킬 수 있고, 일반적으로 대량의 단순한 형상체, 즉, 디스크/짧은 실린더의 제조에 한정된다.Current sintering of nanocrystalline powders, ie spark plasma sintering (SPS), is currently the subject of intensive research and interest worldwide. SPS is now considered to be the primary method used for the successful consolidation of numerous bulk material powder systems, including nano powder and carbon nanotube complexes. However, this method can increase the demand for DC current requirements (thousands of amperes) when processing large objects and is generally limited to the manufacture of large quantities of simple shapes, i.e., discs / short cylinders.
나노 또는 마이크로 크기 분말로부터 층을 이룬, 1D, 2D, 또는 3D 컴포넌트들 (예컨대, 마이크로 및 나노 컴포넌트들)을 제조하기 위해 전류를 이용하는 것은 아직까지는 실제로 검토되지 않았다. 따라서, 본 고안은 종래 기술에 있어서의 하나 이상의 문제점들에 대처하는 다수의 마이크로 및 나노 크기 소자들을 제공한다. 상기 아이디어는 나노 크기 또는 마이크로 크기 분말들의 연속 층들이 각각의 소결 경로(path) 각각에 따라 원위치에 증착될 때 3D 층상 구조물(layered-fabrication)로 확장될 수 있다. 상기 방법은 CAD 데이터 소스들로부터 직접 물리적 목적물들 (즉, 1D, 2D 및 3D 마이크로 및 나노 컴포넌트들)을 제조할 수 있다.The use of current to fabricate 1D, 2D, or 3D components (e. G., Micro and nano components) layered from nano or micro sized powders has not yet been discussed in practice. Accordingly, the present invention provides a number of micro- and nano-sized devices to address one or more problems in the prior art. The idea can be extended to 3D layered fabrication when successive layers of nano-sized or micro-sized powders are deposited in situ according to each sintering path. The method may produce physical objects (i.e., 1D, 2D and 3D micro and nano components) directly from CAD data sources.
마이크로/나노 스케일 전극 팁을 통해 분말에 압력을 가하여 마이크로/나노 스케일로 SPS 조건들을 시행할 수 있다. 또한, 나노 제조 목적을 위해서, 나노 크기 컴포넌트들이 처리되는 소결법에 요구되는 전류 밀도를 발생시키기 위해 필요한 전류의 양은 비교적 작을 것이다. SPS conditions can be performed on the micro / nanoscale by applying pressure to the powder through the micro / nanoscale electrode tips. Also, for nano manufacturing purposes, the amount of current needed to generate the current density required for the sintering process in which nanoscale components are processed will be relatively small.
상기 방법은 금속, 합금, 세라믹, 탄소 나노튜브 등을 포함하는 광범위한 물질들에 적용할 수 있다. 나노 및 마이크로 세라믹 컴포넌트들을 소결시키기 위한 상기 전극 재료의 선택은 국부적인(locational) SPS 조건들을 시행하도록 소결되는 세라믹의 층에 열을 전도하는 전극 재료의 줄 가열(joule heating)을 허용할 수 있다. 상기 방법은 또한 분말 사용의 장점을 가져, 제어된 유공성(porodity)을 가질 수 있는 나노 및 마이크로 컴포넌트들의 제조를 가능하게 하고 복합 나노 및 마이크로 컴토넌트들까지 하나 이상의 재료들로부터 제조될 수 있다.The method is applicable to a wide range of materials including metals, alloys, ceramics, carbon nanotubes, and the like. The selection of the electrode material for sintering the nano- and micro-ceramic components may allow joule heating of the electrode material to conduct heat to the layer of ceramic sintered to implement local SPS conditions. The method also allows for the production of nano- and microcomponents that have the advantage of powder usage and can have controlled porosity and can be fabricated from one or more materials to composite nano- and microcomponents.
본 고안은 (신속한 프로토타이핑을 위한 레이저 소결 방법(laser sintering approach)과 유사하되 더 높은 밀도를 가지는) 신속한 프로토타이핑(rapid prototyping), 양자점(quantum dots), 나노 와이어(nanowires), 나노튜브(nanotubes), 나노 박막(nanomembranes), RFID(radio frequency identification) 마커(markers), 나노 툴(nano tools) 등을 포함하는 마이크로/나노 스케일 합금 및 세라믹 제품들을 포함하는 다양한 소결물을 포함할 것이다.The design is based on rapid prototyping, quantum dots, nanowires, nanotubes (similar to laser sintering approaches for faster prototyping but with higher densities) Micro / nano-scale alloys and ceramic products, including carbon nanotubes (CNTs), nanomembranes, radio frequency identification (RFID) markers, nano tools and the like.
본 명세서에 개시된 하나 이상의 소결 방법들을 사용하여 만들어지는 본 고안의 범위 내에 있는 것으로 여겨지는 제품들은, 제한 없이, 전자 기기, 예컨대, 캐패시터(capacitors), 가변저항기(varistors), 저항기(resistors), 인덕터(inductors), 및 EMI 필터, 및 압력 센서(pressure sensors), 가속도계(accelerometers), 압전체 (piezoelectrics), 영상 디스플레이(visual displays), 광 스위치(optical switches), 바이오센서(biosensors), 화학센서(chemosensors), 및 그 동등물과 같은 MEMS 소자를 포함한다.Products that are believed to be within the scope of the present invention made using one or more of the sintering methods disclosed herein include, without limitation, electronic devices such as capacitors, varistors, resistors, inductors, inductors, EMI filters, and pressure sensors, accelerometers, piezoelectrics, visual displays, optical switches, biosensors, chemosensors, ), And equivalents thereof.
상기 SPS 방법은 분말에 압력을 가하면서 분말/주형 배열(powder/die arrangement)에 높은 펄스 전류를 통과시키는 것을 포함한다. 상기 전류는 주로 주울 가열(Joule heating)에 의해 상기 배열을 가열한다. 상기 방법의 두드러진 장점들은 통상적으로 가능한 것보다 더 높은 가열율(heating rate)을 사용하는 동안 상당히 더 짧은 시간 동안 상당히 더 낮은 온도에서 나노 분말을 소결시키는 (그리고 나노 구조를 유지하는) 능력을 포함한다. 상 변환 속도(phase transformation kinetics)가 또한 전류의 고유 효과 덕분에, 동일한 온도에서 통상적인 가열을 사용하는 것보다 40 배 더 빨리 상승되는 것으로 보고되었다.The SPS method involves passing a high pulse current through a powder / die arrangement while applying pressure to the powder. The current mainly heats the array by Joule heating. The salient advantages of the method include the ability to sinter (and maintain nanostructure) the nanopowder at significantly lower temperatures for significantly shorter times while using a higher heating rate than is usually possible . Phase transformation kinetics have also been reported to rise 40 times faster than using conventional heating at the same temperature, due to the intrinsic effect of the current.
본 고안은, 단일의 또는 다수의 팁(들)을 가지는 전극을 준비하는 단계, 단일의, 또는 다수의 입자들 또는 분말(들)이 있는 데에서 상기 전극에 전류 및/또는 전압을 인가하는 단계, 및 팁(들)의 아래 또는 그 주위에 상기 분말을 소결시켜서 특징부 또는 컴포넌트의 형상을 만드는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 모든 단계들은 환경 제어와 함께 또는 환경 제어 없이 수행되는 방법에 의해 제조되는, 1D, 2D, 또는 3D 형상들을 가지는, 복수의 마크로(macro), 마이크로 또는 나노 특징부들 또는 컴포넌트들이다. The present invention is directed to a method of forming an electrode comprising the steps of preparing an electrode having a single or multiple tip (s), applying current and / or voltage to the electrode in the presence of a single or multiple particles or powder (s) And sintering the powder under or around the tip (s) to form a feature or component, wherein all of the steps are performed by a method that is performed with or without environmental control Micro, or nano features, or components, having 1D, 2D, or 3D shapes.
상기 팁은 마크로 스케일, 마이크로 스케일 또는 나노 스케일일 수 있다. 상기 팁은 플렉서블(flexible) 또는 경성 고체일 수 있고, 또는 속이 비거나 구멍이 뚫린 것일 수 있다. 또한, 상기 팁은 어떤 형상도 될 수 있고, 고정된 위치에서 또는 무제한적인 기하학적 운동에 따라 어떠한 방향으로 움직일 때 사용될 수 있다. 압력이 인가되거나 인가되지 않을 수 있으며, 이것은 상기 팁에 대해 또는 대기압 제어를 사용하여 이루어질 수 있다. 상기 팁 및 시스템은, X-Y-Z 축 이동 및 로봇 매니퓰레이터 형(robot manipulator type) 이동을 포함하는 많은 등급의 모션과 위치 컨트롤(positioning control)을 가진다. 소결 공정을 활성화시키기 위해 전류 또는 전압이 인가될 수 있다. 강도/전압 제어를 하면서, 전류(교류(AC), 직류(DC), 펄스 직류(pulsed DC) 및 계자 전류 및/또는 전압)가 인가될 수 있다. 상기 공정 방법의 하나의 예로서, 증착된 나노 분말들의 층(들)을 고려하면, 국부적인 SPS 조건들을 만들고 그리고 그에 따라 소결이 시행되도록 전극의 상기 팁, 예컨대, 도 1의 나노스케일 팁을 통하여 상기 분말에 인가될 수 있다. 그리고 나서, 예를 들어 상기 전극 팁 위치 및 경로를 제어함으로써 분말들의 상기 소결 영역들의 상기 형상과 크기가 둘 다 제어될 수 있다. 그러므로, (마크로 스케일에서 나노 스케일까지의) 아주 또렷하고 복잡한 형상들과 특징부들을 처리할 수 있다. 예를 들어, 상이한 재료들의 기능성 매트릭스들(functional matrices)을 다양한 스케일들로 제조한다. 소결은 층상 또는 비층상(non layered) 분말들을 위하여 이루어질 수 있다. 분말들은 1D, 2D 및 3D 구조들로 패턴을 이룰 수 있거나, 패턴을 이루지 않을 수 있다. 본 고안자들은 이 방법을 “전류 활성화 팁 기반 소결법(current-activated tip-based sintering(CATS))”으로 명명하였다. 상기 아이디어는 3D 제품 제조로 확장될 수 있는데, 예를 들어, (팁의 종류와 사용된 분말들의 크기에 따라, 마이크로 부품 또는 마크로 부품일 수도 있는) 3D 소결 나노 부품을 만들기 위해, 분말(들)의 연속 층들이 각각의 소결 경로를 따라 원위치에 증착된 다음에 소결될 때 그러하다. 또한, 필요에 따라, 시스템 설계(예를 들어, 기판 및 팁 재료)에 따라, SPS에 비해 아주 높은 압력들이 인가될 수 있고, 이것은 초고속 소결(ultra rapid sintering)과 그에 따른 초고속 제조를 가능하게 하는 효과를 가져올 것이다.The tip may be macroscale, microscale or nanoscale. The tip may be a flexible or hard solid, or it may be hollow or perforated. In addition, the tip can be of any shape and can be used in a fixed position or when moving in any direction according to an unlimited geometric motion. Pressure may or may not be applied, which can be done for the tip or using atmospheric pressure control. The tip and system have many classes of motion and positioning controls, including X-Y-Z axis movement and robot manipulator type movement. A current or voltage may be applied to activate the sintering process. Current (AC, DC, pulsed DC, field current and / or voltage) can be applied while controlling the intensity / voltage. Considering the layer (s) of the deposited nanopowders, as one example of the process, the local SPS conditions are made and the sintering is carried out through the tip of the electrode, e.g., the nanoscale tip of FIG. 1 And may be applied to the powder. Both the shape and size of the sintered regions of the powders can then be controlled, for example, by controlling the electrode tip position and path. Therefore, it can handle very crisp and complex shapes and features (from macroscale to nanoscale). For example, functional matrices of different materials are produced at various scales. Sintering may be performed for layered or non-layered powders. The powders may or may not form patterns in 1D, 2D and 3D structures. The inventors named this method as "current-activated tip-based sintering (CATS)". The idea may be extended to 3D product manufacturing, for example, to make a 3D sintered nano-part (which may be a micro-part or a macro-part, depending on the type of tip and the size of the powders used) Lt; / RTI > are sintered after being deposited in situ along each sintering path. Further, depending on the system design (for example, the substrate and the tip material), if necessary, very high pressures can be applied as compared to SPS, which enables ultra rapid sintering and thus ultra-high speed manufacturing Effect.
예를 들어, 증착된 나노 분말들의 층(들)을 고려하면, 전류와 압력이 두 가지가 전극의 팁, 예컨대, 나노 팁(도 1)을 통해 분말에 인가되어 국부적 SPS 조건들이 형성되고 그리고 그에 따라 소결이 시행될 수 있다. Considering the layer (s) of the deposited nanopowders, for example, both current and pressure are applied to the powder through a tip of the electrode, e.g., a nanotip (Figure 1), so that local SPS conditions are formed, Sintering may be carried out accordingly.
소결 필요성에 따라 환경이 중요하거나 중요하지 않은 역할을 할 수 있다. 주위 온도는 압력과 마찬가지로, (상기 팁으로부터 생성된 상기 가열을 제외한 상기 분말 또는 분말 베드(powder bed)의 상기 가열을 포함하여) 제어될 수 있다. Depending on the need for sintering, the environment can play an important or non-critical role. The ambient temperature, like pressure, can be controlled (including the heating of the powder or powder bed except for the heating generated from the tip).
시스템에 따라 환경 제어가 사용되지 않을 수 있다. 그러나 다른 경우에, (진공, 기체(들) 또는 액체(들)을 사용하는) 환경 제어가 사용될 것이다. 환경 제어의 하나의 예는, 산화 또는 다른 반응들로부터 상기 팁과 시스템을 보호하기 위한 불활성 기체 대기(inert gas atmosphere)의 사용이다. 다른 경우에, 가스의 혼합물들이 소결 중에 또는 그와 관계없이 상기 팁 아래쪽 또는 주위의 반응을 촉진하기 위해 조성(composition)(액체 혼합물들도 그러할 수 있음), 압력 및 온도 측면에서 제어될 수 있다. 당연히, 팁의 선택은 동작중 상기 팁의 손상을 피하기 위해 중요하다. 하나의 예는 기체(들)이 소결 공정 중에 팁 아래쪽의 분말과 반응하여 특정 화합물들을 만들 때이다. 반응하지 않는 기체들 또는 액체들이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 동일한 불활성 기체 압력이 사용될 수 있고, 또는 예를 들어, 더 우수한 소결을 촉진하기 위해 CATS 방법의 특정 단계들에서 변경될 수 있다. 그 대신에 진공이 사용될 수 있는데, 진공 하에 소결이 높은 밀도를 가지는 제품들로 하여금 높은 밀도를 갖도록 한다고 잘 알려져 있으므로, 그 이점들은 팁 보호와 소결 강화라는 두 예들을 포함한다. 다른 경우에, 다공성 마크로, 마이크로, 또는 나노 특징부들과 컴포넌트들을 만들어낼 필요가 있을 수 있다. 이 경우에, 다공성 물질들의 제조를 위한 전략이 사용되는데, 예를 들면, 상기 소결 공정이 완료되기 전에 이를 멈추거나, 희생 개소 홀더(sacrificial place holder)일 수 있는 분말 혼합물에 입자들 또는 섬유들(fibres) 또는 다른 형상물들을 첨가하여, 다공성 구조를 남기는 것이다.Environment control may not be used depending on the system. In other cases, however, an environmental control (using vacuum, gas (s) or liquid (s)) will be used. One example of environmental control is the use of an inert gas atmosphere to protect the tip and system from oxidation or other reactions. In other cases, mixtures of gases may be controlled in terms of composition (also liquid mixtures), pressure and temperature in order to facilitate reactions under or around the tip during or without sintering. Naturally, the choice of tip is important to avoid damage to the tip during operation. One example is when the gas (s) react with the powder below the tip during the sintering process to make certain compounds. Non-reactive gases or liquids may also be used. For example, the same inert gas pressure may be used, or may be altered in certain steps of the CATS method, for example to promote better sintering. Instead, a vacuum can be used, since sintering under vacuum is well known to have high density products with high densities, the benefits of which include two examples: tip protection and sinter strengthening. In other cases, it may be necessary to create porous macros, micro- or nano-features and components. In this case, a strategy for the production of porous materials is used, for example, to stop the sintering process before it is completed, or to remove particles or fibers (e.g., silica) from the powder mixture, which can be a sacrificial place holder fibers, or other features, to leave a porous structure.
상기 팁 형상은 또한 가변적이며, 예를 들어, 상기 팁은 문자 C와 같은 (음각되거나(engraved) 양각된(embossed)) 형상을 가질 수 있고, 상기 분말에 사용될 때, 대응되는 유사한 소결 형상을 생성할 것이다. 상기 팁의 기능은 또 하나의 중요한 문제이다. 상기 팁이 단순히 분말과 접촉할 수 있거나, 증가된 압력이 가해질 수 있다. 이 경우에는 소결 중에 가압을 실시한다. 상기 팁이 단조, 압출, 롤링, 스탬핑, 인발(draw) 및 결합을 위한 역할을 할 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 중공형으로 설계된 팁은 상기 팁의 아래쪽의 분말들에 전류와 열을 가할 수 있고, 그 다음에 압력 인가를 통해 상기 분말들이 간접식 압출 동작(indirect type extrucsion operation)을 통해 홀(hole) 안으로 압출될 것이다. 이 아이디어에 대한 다른 치환들과 변형들이 복수의 홀들, 상이한 형상의 홀들, 중공형 압출들을 가능하게 하는 굴대식 설계들(mandrel type designs) 등과 같이 여기에 고려되어 있다. 유사한 방식으로, 롤러를 구비한 팁이 전류를 통한 가열/소결 및 롤링 치밀화 작용(rolling consolidation action)을 둘 다 제공할 수 있다. 결합(joining)에 더하여, 스탬핑(stamping)이 또한 적용될 수 있다.The tip shape is also variable, for example, the tip may have an engraved (embossed) shape, such as the letter C, and when used in the powder, produces a corresponding similar sintered shape something to do. The function of the tip is another important issue. The tip may simply contact the powder, or an increased pressure may be applied. In this case, pressurization is performed during sintering. It is understood that the tip may serve for forging, extruding, rolling, stamping, drawing and bonding. For example, a hollow designed tip can apply current and heat to the powder underneath the tip, and then through the application of pressure, the powder is subjected to an indirect type extruding operation, hole. Other variations and modifications to this idea are contemplated herein, such as multiple holes, holes of different shapes, mandrel type designs enabling hollow extrusions, and the like. In a similar manner, a tip with a roller can provide both current heating / sintering and rolling consolidation action. In addition to joining, stamping can also be applied.
상기 팁은 또한 예를 들어 팁 내부의 중공(hollow cavity)을 통한 (간헐적이거나 연속적인) 분말(들), 가스(들) 또는 액체(들)의 운반이라는, 부가적인 기능을 가질 수 있다. 생산 속도 증가 또는 독특한 기능들을 제공하기 위해 복수의 팁들이 또한 사용될 수 있다. 팁 소결 후에 홀 또는 크랙(crack)/균열(crevice)을 분말로 채우는 것이 또한 가능하다. 이 방법은 다음 단계의 팁 소결 후에 크레이터들 또는 칩들을 물질로 충전하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 보수 작업에 중요하다. 상기 분말은 보수되는 물질과 동일한 것일 수 있고 그렇지 않을 수 있다.The tip may also have the additional function of transporting (intermittent or continuous) powder (s), gas (s) or liquid (s) through a hollow cavity, e.g. Multiple tips can also be used to increase production speed or to provide unique functions. It is also possible to fill holes or cracks / crevices with powder after sintering the tips. This method can be used to fill the craters or chips with the material after the next step tip sintering. This is important for maintenance work. The powder may or may not be the same as the material being repaired.
상기 방법은 금속, 합금, 복합물(composites), 세라믹, 탄소 물질, 반도체, 초전도체, 반응 시스템(reactive systems), 폴리머, 금속간 화합물(intermetallics), 유리, 금속성 유리, 다공성 재료, 스마트 물질(smart materials), 경사 기능 재료(functionally graded materials), 계층 재료(hierarchical materials), 생체적합성 재료(biocompatible materials) 및 그 조합들을 포함하는, 광범위한 물질들에 적용할 수 있을 것이다. 이들 중 몇몇은 기체(들) 또는 액체들과의 반응을 통해 만들어질 수 있다.The method can be used to produce a variety of materials including metals, alloys, composites, ceramics, carbon materials, semiconductors, superconductors, reactive systems, polymers, intermetallics, glass, ), Functionalally graded materials, hierarchical materials, biocompatible materials, and combinations thereof. ≪ RTI ID = 0.0 > Some of these can be made through reaction with gas (s) or liquids.
상기 소결 방법에 사용되는 세라믹 및 금속 분말들은, 제한 없이, 은, 구리, 금, 청동, 황동, 철, 텅스텐, 지르코니아, 질화 규소, 산화 이트륨, 산화 알루미늄, 알루미나, 티타늄 니켈 합금, 탄화 규소, 산화 티타늄, 산화 아연 및 질화 티타늄을 포함할 수 있다.The ceramic and metal powders used in the sintering process may be selected from the group consisting of silver, copper, gold, bronze, brass, iron, tungsten, zirconia, silicon nitride, yttrium oxide, aluminum oxide, alumina, titanium nickel alloy, Titanium, zinc oxide, and titanium nitride.
상기 전극 팁 위치 및 경로를 제어함으로써 분말들의 소결 영역들의 형상과 크기가 둘 다 제어될 수 있다. 그러므로, 마크로 스케일에서 나노 스케일까지의, 아주 또렷하고 복잡한 형상들과 특징부들이 처리될 수 있고, 컴퓨터 지원 설계(computer aided design(CAD)) 소스들로부터 직접 물리적 목적물들이 제조될 수 있다. 더하여, 상기 팁들은 또한 그것의 접촉 면에 임프레션(impression)이 있거나 없을 때 정지 모드(stationary mode)에서 사용될 수 있다. 이것은 상기 임프레션/팁 아래의 특징부들, 즉, 임프린트 소결 특징부들(imprint sintered features)의 소결을 가능하게 할 수 있다. 또한, 만약 관통공(through-hole)이 상기 팁에 위치하면, 상기 팁이 상기 표면과 접촉하면서 압력이 작용할 때, 상기 팁 관통공 안으로의 후방압출(back extrusion)이 가능하고 따라서 상기 관통공의 설계에 따라, 마이크로 또는 나노 와이어들 및 마이크로/나노 튜브들을 만들기 위해 사용될 수 있다. 생산 속도를 증가시키기 위해 (정지 모드나 이동 모드에서) 복수의 팁들이 또한 동시에 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 상기 소결 특징부들을 특징지어서 대상물들을 제거하지 않고서 시각적 이미지들과 속성 공간 맵들(property spatial maps)을 만들기 위해 상기 팁이 원위치에서 사용될 수 있다는 것이 또한 중요한 특징이다. 일단 특징부들이 소결되면, 그들은 필요에 따라 현 상태 대로 남겨지거나 제거될 수 있다. 제거 공정들은, 만약 입자들이 자성을 띠면, 특징부들의 소결과 다음 단계의 방출을 가능하게 하기 위해 온/오프 자성 특징부를 사용하는 것을 포함할 수 있다.Both shape and size of the sintered regions of the powders can be controlled by controlling the electrode tip position and path. Therefore, very sharp and complex shapes and features, from macroscale to nanoscale, can be handled and physical objects can be fabricated directly from computer aided design (CAD) sources. In addition, the tips can also be used in a stationary mode when there is an impression or no impression on its contact surface. This may enable sintering of the features below the impression / tip, i.e., imprint sintered features. In addition, if a through-hole is located on the tip, back extrusion into the tip through-hole is possible when pressure is applied while the tip is in contact with the surface, Depending on the design, it can be used to make micro or nanowires and micro / nanotubes. It is understood that a plurality of tips can also be used at the same time (in idle mode or moving mode) to increase the production rate. It is also an important feature that the tip can be used in situ to characterize the sintering features to create visual images and property spatial maps without removing objects. Once the features are sintered, they can be left or removed as needed. The removal processes may include using on / off magnetic features to enable sintering of the features and release of the next step if the particles are magnetic.
본 고안의 방법을 사용하면, 고밀도 또는 저밀도 물리적 목적물들은 상당히 더 낮은 온도들에서 상당히 더 짧은 시간 동안에 제조될 수 있다. 상기 소결 방법은 또한 제어된 다공성 레벨을 가지는 다공성 목적물들, 예컨대, 다공성 나노 와이어들을 제조하기 위해 제어될 수 있다. 수많은 세라믹, 금속, 형상 기억 합금 등을 포함하는 광범위한 분말화 재료들이 본 고안의 방법에 사용될 수 있다. 본 출원인들은 이 방법을 위해 “전류 활성화 팁 기반 소결법”(CATS)이라는 용어를 만들어내었다. 이 CATS 방법은 땜납 재료들(solder materials)을 사용하지 않고 전자 컴포넌트들을 함께 결합시킴으로써 종래의 납땜 작업들을 대체하기 위해 사용될 수 있다.Using the method of the present invention, high density or low density physical objects can be manufactured at significantly lower temperatures for significantly shorter times. The sintering process can also be controlled to produce porous targets having controlled porosity levels, e.g., porous nanowires. A wide variety of powdered materials, including numerous ceramics, metals, shape memory alloys, etc., can be used in the method of the present invention. Applicants have created the term " current activated tip-based sintering " (CATS) for this method. This CATS method can be used to replace conventional soldering operations by joining together electronic components without the use of solder materials.
상기 아이디어는 3D 나노 제품 제조로 확장될 수 있는데, 예를 들어, 나노 분말들의 연속 층들이 각각의 소결 경로 후에 원위치에 증착된 다음에 소결될 때 그러하다. 3D 소결 나노 부품, 마이크로 부품, 또는 마크로 부품을 만들기 위해, 사용자는 사용된 분말들의 크기와 팁의 종류를 변화시키기만 하면 된다.The idea can be extended to 3D nanofabrication, for example when successive layers of nano powders are deposited in situ after each sintering path and then sintered. To make 3D sintered nano parts, micro parts, or macro parts, the user simply needs to change the size of the powders used and the type of tip.
또한, 시스템 설계, 예를 들어, 기판 및 팁 재료에 따라, SPS에 비해 아주 높은 압력이 상기 팁을 통해 인가될 수 있고, 이것은 초고속 소결과 그에 따른 제조를 가능하게 하는 효과를 가질 것이다.Also, depending on the system design, for example the substrate and the tip material, a very high pressure can be applied through the tip as compared to SPS, which will have the effect of enabling ultra-high speed sintering and subsequent manufacture.
언급한 바와 같이, 대부분의 관심은 주형/펀치 배열(die/punch arrangement)을 사용하여 대량의 비교적 큰 분말 덩어리의 SPS에 집중되고 있다. 위치 및 경로 제어를 구비한 SPS 자동화를 필요로 하는 1D, 2D, 또는 3D 층상 분말들을 사용하도록 만들어진 장치로의 변경은 예상되지 않는데, 그 이유는 그것이 전극 팁 설계 및 재료 선택에 대한 고려와 지식, 마이크로 및 나노 팁 설계에 대한 지식, 필요할 경우 높은 수준의 압력, 전류의 통과를 가능하게 하기 위한 변경, 및 나노 또는 마이크로 전극 팁의 경로와 위치의 정밀 제어를 필요로 하기 때문이다. 그러므로 본 고안은 여러 학문 분야에 걸친 고안이다. As noted, most attention is focused on the SPS of large, relatively large powder masses using die / punch arrangements. Changes to devices made to use 1D, 2D, or 3D layered powders that require SPS automation with position and path control are not anticipated because it requires considerations and knowledge of electrode tip design and material selection, Knowledge of micro- and nano-tip designs, high levels of pressure when needed, changes to enable the passage of currents, and precise control of the path and location of nano- or micro-electrode tips. Therefore, this design is a design for various disciplines.
본 고안의 방법은 또한 컴퓨터 지원 설계(CAD) 데이터 소스들로부터 직접 물리적 목적물들을 제조할 수 있다. 게다가, 상기 CAD 방법은 전극 팁 및 층들에서 나노 또는 마이크로 분말 소결 공정을 활성화시켜서 1D, 2D, 또는 3D 목적물들을 제조하기 위해 높은 전류를 갖는 상기 전극 팁의 위치와 경로를 제어하는 수단을 사용한다.The inventive method can also produce physical objects directly from computer-aided design (CAD) data sources. In addition, the CAD method uses a means to control the position and path of the electrode tip with high current to activate the nano- or micro-powder sintering process in electrode tip and layers to produce 1D, 2D, or 3D objects.
본 고안의 하나의 바람직한 실시예에서, 본 고안의 소결 방법에 의해 가능하게 제조된 목적물들 또는 소자들 중에는, 1 나노 미터와 10 마이크로 미터 사이의 두께(gauge)의 원통형 나노 와이어가 있다.In one preferred embodiment of the present invention, among the objects or devices possibly made by the sintering method of the present invention, there is a cylindrical nanowire with a gauge between 1 and 10 micrometers.
본 고안의 다른 바람직한 실시예에서, 외과용 스텐트가 형상 기억 특성을 가진 니켈 티타늄 또는 유사 물질로 제조되는데, 상기 스텐트는 튜브, 코일, 고리, 메쉬, 또는 외과용 스텐트에 일반적으로 보이는 다른 형상을 포함하는 군으로부터의 형상으로 만들어진 나노 와이어를 포함한다. 이러한 스텐트들은 혈관 처치(vascular procedures)에 특히 유용하다.In another preferred embodiment of the present invention, the surgical stent is made of nickel-titanium or similar material having shape memory properties, which may include other shapes commonly seen in tubes, coils, rings, meshes, or surgical stents Lt; RTI ID = 0.0 > nanowires < / RTI > Such stents are particularly useful for vascular procedures.
본 고안의 다른 바람직한 실시예에서, 본 고안의 방법은 유기 또는 무기 소결 분말 재료를 사용하여 분자 와이어를 제조하기 위해 사용되는데, 와이어는 단일 나선, 이중 나선, 사슬, 4면체, 구체, 원통, 원뿔 또는 유기 또는 무기 분자들에 일반적으로 보이는 다른 형상을 포함하는 군으로부터의 형상으로 만들어진다In another preferred embodiment of the present invention, the method of the present invention is used to produce molecular wires using organic or inorganic sintered powder material, wherein the wire is a single spiral, a double spiral, a chain, a tetrahedron, a sphere, Or other shapes generally seen in organic or inorganic molecules
본 고안의 다른 바람직한 실시예에서, 시트가 그리드 또는 다이아몬드 패턴의 제직 나노 와이어들로 구성되는데, 이 시트는 필터 또는 박막으로서 기능한다. 이러한 시트 소자는 소결 분말의 조성에 따라 가변 크기의 구멍들을 가지게 되며, 이것은 또한 전도성 및 이온화와 같은 다른 유용한 박막 관련 특성을 위해 제조될 수도 있다.In another preferred embodiment of the present invention, the sheet is comprised of woven nanowires of grid or diamond pattern, which serve as filters or thin films. Such sheet elements have variable-size pores depending on the composition of the sintered powder, which may also be prepared for other useful thin film-related properties such as conductivity and ionization.
본 고안의 다른 바람직한 실시예에서, 본 고안의 방법은 1 나노 미터와 10 마이크로 미터 사이의 규격인 튜브형 소자를 제조하기 위해 사용되는데, 이러한 튜브의 벽들은 단단하고(solid) 이러한 나노 튜브의 길이는 가변적이다.In another preferred embodiment of the present invention, the method of the present invention is used to fabricate tubular elements that are between 1 and 10 micrometers in size, the walls of which are solid and the length of such nanotubes is It is variable.
본 고안의 더욱 바람직한 실시예에서, 튜브형 소자는 각기 일련의 격자 삼각형들, 사각형들, 5각형들, 6각형들 또는 8각형들로 구성된 하나 이상의 벽들을 포함하여 구성된다.In a more preferred embodiment of the present invention, the tubular element comprises one or more walls, each of which consists of a series of lattice triangles, squares, pentagons, hexagons or octagons.
본 고안의 내용은 또한 용액 증착, 증기 증착 등과 같은 현존하는 나노테크놀로지 제조 기술들과 결합될 수 있을 것으로 생각된다.
The contents of this invention may also be combined with existing nanotechnology fabrication techniques such as solution deposition, vapor deposition, and the like.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
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| US201161515480P | 2011-08-05 | 2011-08-05 | |
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Related Parent Applications (1)
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Family Applications Before (1)
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (5)
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| 본 명세서에 인용된 문헌들의, 특히, 케이. 모르시(K. Morsi) 등의 Scripta Mater. (2009), doi:10.1016/j.scriptamat.2008.12.049의, 본문과 도면들, 및 다른 것들은, 이 분야의 통상적인 수준의 기술을 가르치는 것에 관한 것이고 특허청구된 고안의 요부에 대한 일반인의 이해에 필요한 공개물이기 때문에 그들 전체가 본 명세서의 참고문헌을 이룬다. 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 본 고안의 범위를 벗어나지 않고서 상기 실시예들이 변형될 수 있거나 비본질적인 변경들이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 본 고안의 범위는 다음의 특허청구범위와 그 동등물에 의해 결정된다. |
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