NAMRI/SME met en avant les innovations de la recherche à la conférence NAMRC

Les universitaires du secteur de la fabrication ont été honorés pour leurs services, leurs contributions et leurs recherches exceptionnelles sur le secteur de la fabrication lors de la conférence annuelle sur la recherche en fabrication en Amérique du Nord (NAMRC), organisée par la North American Manufacturing Research Institution of SME (NAMRI/SME). Le 45e événement annuel de cette année a été organisé par l'Université de Californie du Sud à Los Angeles.

Lors de la cérémonie annuelle de remise des prix, 21 prix ont été décernés à des chercheurs, des étudiants et des professionnels de l'industrie. NAMRC est le premier forum international pour la recherche appliquée et les applications industrielles dans la fabrication et la conception. NAMRI/SME rassemble des chercheurs du monde entier dans le but de faire progresser les fondements scientifiques de la fabrication de pièces discrètes.

« La fabrication est une industrie aux opportunités exceptionnelles, portée par une recherche qui repousse les limites du possible », a déclaré le président de NAMRI/SME, Dean Bartles, PhD, FSME. "Les personnes reconnues aujourd'hui font avancer cette recherche et notre industrie d'une manière qui fera la différence pendant des décennies."

Les lauréats du prix NAMRI/SME 2017 incluent :

• NAMRI/PME S.M. Wu Research Implementation Award, 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.

Le NAMRI/SME Outstanding Paper Award a été décerné pour trois articles :

• "Contrôle d'apprentissage adaptatif pour la compensation des erreurs thermiques des machines-outils à 5 axes",
• "Un filtre à particules augmenté basé sur la détection virtuelle pour le pronostic de l'état des outils",
• "Support d'eau hautement amovible pour la stéréolithographie.

Le premier NAMRI/SME David Dornfeld Manufacturing Vision Award et le Blue Sky Competition, financés par la National Science Foundation, ont également été décernés au NAMRC cette année. Le David Dornfeld Manufacturing Vision Award est destiné à encourager des concepts véritablement visionnaires de recherche et d'éducation et est décerné à la meilleure présentation déterminée par le comité du programme.

"La fabrication représente plus des trois quarts de toute la recherche et du développement privés aux États-Unis", a déclaré Scott Smith, PhD, FSME, professeur à l'Université de Caroline du Nord-Charlotte et ancien président de NAMRI/SME. "Ce concours vise les [idées] radicales et stimulantes qui repoussent les limites de ce que l'avenir de la fabrication peut être."

Financés par la National Science Foundation, les résumés du concours inaugural faisaient partie d'une piste spéciale «Blue Sky Ideas» lors de la conférence. Les soumissions ont été jugées par un comité en fonction de la façon dont elles remettent en question les hypothèses existantes et de la mesure dans laquelle elles élargissent les possibilités et les horizons du domaine.

Le premier NAMRI/SME Dornfeld Manufacturing Vision Award porte le nom du défunt professeur de l'Université de Californie à Berkley, qui était considéré comme un leader mondial de la fabrication durable et de la fabrication intelligente, et le prix récompense une vision et un leadership exceptionnels au sein de la communauté manufacturière. "Nous sommes honorés de reconnaître le professeur Dornfeld, un collègue et ancien directeur de SME, ainsi qu'un fondateur de NAMRC, pour ses contributions à la fabrication", a déclaré Smith. "Son héritage vivra dans les futurs pionniers de l'industrie et l'engagement qu'ils prennent pour faire progresser notre industrie."

Le prix a été décerné à Tony Schmitz, PhD, FSME, Université de Caroline du Nord à Charlotte, pour sa présentation « Biomemetic Manufacturing ». L'innovation de fabrication de nouvelle génération sera rendue possible, en partie, en imitant les systèmes biologiques dans les environnements de production. Dans sa présentation, Schmitz a décrit les nouvelles recherches dans le domaine de la fabrication biomémétique.

Don Lucca, PhD, FSME, CMfgE, Regents Professor et Herrington Chair in Advanced Materials à l'Oklahoma State University, a présenté la conférence NAMRI/SME Founders, intitulée "On the Path to Ultraprecision Machining".

Le NAMRC 46 se tiendra du 18 au 22 juin 2018 à la Texas A&M University à College Station, Texas.

La technique laser fabrique du graphène à partir du bois

Une équipe de scientifiques de la Rice University (Houston) a transformé le bois en conducteur électrique en transformant sa surface en graphène.

L'équipe de recherche, dirigée par le chimiste de Rice James Tour, a utilisé un laser pour noircir un motif en couche mince sur un bloc de pin. Le motif est du graphène induit par laser (LIG), une forme du matériau de carbone fin comme un atome découvert à Rice en 2014.

"C'est une union de l'archaïque avec le nanomatériau le plus récent en une seule structure composite", a déclaré Tour dans un communiqué. Le matériau pourrait être utilisé pour l'électronique biodégradable. La découverte est détaillée ce mois-ci dans Advanced Materials, voir la page web http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702211/full. Les itérations précédentes de LIG étaient réalisées en chauffant une feuille de polyimide, un plastique peu coûteux, avec un laser. Plutôt qu'une feuille plate d'atomes de carbone hexagonaux, LIG ​​est une mousse de feuilles de graphène avec un bord attaché à la surface sous-jacente et des bords chimiquement actifs exposés à l'air.

Pas n'importe quel polyimide ne produirait de LIG, a déclaré Tour. L'équipe de recherche, dirigée par les étudiants diplômés de Rice Ruquan Ye et Yieu Chyan, a essayé le bouleau et le chêne, mais a découvert que la structure de lignocellulose réticulée du pin le rendait meilleur pour la production de graphène de haute qualité que les bois à faible teneur en lignine. La lignine est le polymère organique complexe qui forme les parois cellulaires rigides du bois.

Ye a déclaré que la transformation du bois en graphène ouvre de nouvelles voies pour la synthèse de LIG à partir de matériaux non polyimides. "Pour certaines applications, telles que l'impression tridimensionnelle au graphène, le polyimide peut ne pas être un substrat idéal", a-t-il déclaré. "De plus, le bois est abondant et renouvelable."

Comme pour le polyimide, le processus se déroule avec un laser industriel standard à température et pression ambiantes et dans une atmosphère inerte d'argon ou d'hydrogène. Sans oxygène, la chaleur du laser ne brûle pas le pin mais transforme la surface en flocons froissés de graphène qui sont de la mousse liée à la surface du bois. La modification de la puissance du laser a également modifié la composition chimique et la stabilité thermique du LIG résultant. À 70 % de puissance, le laser a produit la plus haute qualité de "P-LIG", où le P signifie "pin".

Le laboratoire a poussé sa découverte un peu plus loin en transformant le P-LIG en électrodes pour diviser l'eau en hydrogène et en oxygène et en supercondensateurs pour le stockage de l'énergie. Pour le premier, ils ont déposé des couches de cobalt et de phosphore ou de nickel et de fer sur P-LIG pour créer une paire d'électrocatalyseurs avec des surfaces élevées qui se sont avérées durables et efficaces.

Le dépôt de polyaniline sur P-LIG l'a transformé en un supercondensateur de stockage d'énergie qui avait des mesures de performance utilisables, selon Tour. "Il y a plus d'applications à explorer", a déclaré Ye. « Par exemple, nous pourrions utiliser P-LIG dans l'intégration de l'énergie solaire pour la photosynthèse. Nous pensons que cette découverte incitera les scientifiques à réfléchir à la manière dont nous pourrions transformer les ressources naturelles en matériaux plus performants. » Le processus créerait également des composants électroniques biodégradables.

Les co-auteurs de l'article sont les étudiants diplômés de Rice, Jibo Zhang et Yilun Li; Xiao Han, qui a un poste gratuit chez Rice et est étudiant diplômé à l'Université Beihang, Pékin, Chine; et chercheur sur le riz Carter Kittrell. Tour est le T.T. et W.F. Chaire Chao en chimie ainsi que professeur d'informatique et de science des matériaux et nanoingénierie à Rice.

L'Air Force Office of Scientific Research Multidisciplinary University Research Initiative et le NSF Nanosystems Engineering Research Center for Nanotechnology-Enabled Water Treatment ont soutenu la recherche.

De nouveaux nanomatériaux pourraient créer de futurs appareils électroniques

Des chercheurs de l'Université de Chicago et du Laboratoire national d'Argonne ont mis au point une nouvelle méthode pour modeler des nanomatériaux qui pourraient aider à créer de nouveaux appareils électroniques.

Cette recherche, publiée dans Science (voir http://science.sciencemag.org/content/357/6349/385), pourrait conduire les scientifiques à rendre ces matériaux plus facilement disponibles pour une utilisation dans tout, des écrans LED aux téléphones portables et photodétecteurs et cellules solaires. Alors que les nanomatériaux sont prometteurs pour les futurs dispositifs, les méthodes pour les intégrer dans des structures complexes à ce jour ont été limitées et à petite échelle.

"Il s'agit d'une étape nécessaire pour faire passer les points quantiques et de nombreux autres nanomatériaux des expériences de preuve de concept à une technologie réelle que nous pouvons utiliser", a déclaré le co-auteur Dmitri Talapin, professeur de chimie à l'Université de Chicago et scientifique du Centre. pour les matériaux à l'échelle nanométrique à Argonne, dans un communiqué. "Cela élargit vraiment nos horizons."

Les transistors, fondement de l'informatique moderne, sont des commutateurs extrêmement petits fabriqués par milliards grâce à un processus appelé photolithographie. Le processus, qui a rendu les smartphones omniprésents et peu coûteux, crée un pochoir à partir d'une couche de polymère organique en déposant un «masque» à motifs et en l'éclairant avec une lumière ultraviolette. Une fois le nouveau matériau déposé sur le dessus, le pochoir en polymère est soulevé pour révéler le motif. Plusieurs séries de tels motifs construisent un transistor miniature sur le matériau.

La photolithographie a ses limites. Seuls quelques matériaux peuvent être modelés de cette façon. La méthode a été développée à l'origine pour le silicium, mais alors que le règne d'un demi-siècle du silicium sur l'électronique touche à sa fin, les scientifiques se tournent vers les prochains matériaux. L'une de ces pistes d'intérêt est celle des nanomatériaux, c'est-à-dire de minuscules cristaux de métaux ou de semi-conducteurs. À cette échelle, ils peuvent avoir des propriétés uniques et utiles, mais il a été difficile de fabriquer des appareils à partir d'eux.

Une nouvelle technique, appelée DOLFIN, transforme différents nanomatériaux directement en « encre » dans un processus qui contourne la nécessité de déposer un pochoir polymère. Talapin et son équipe ont conçu des revêtements chimiques pour des particules individuelles. Ces revêtements réagissent avec la lumière, donc si vous faites briller la lumière à travers un masque à motifs, la lumière transférera le motif directement dans la couche de nanoparticules ci-dessous, les câblés dans des dispositifs utiles.

"Nous avons constaté que la qualité des motifs était comparable à celle de ceux réalisés avec des techniques de pointe", a déclaré l'auteur principal Yuanyuan Wang, chercheur postdoctoral à l'Université de Chicago. "Il peut être utilisé avec une large gamme de matériaux, y compris les semi-conducteurs, les métaux, les oxydes ou les matériaux magnétiques, tous couramment utilisés dans la fabrication électronique."

L'équipe de recherche travaille à la commercialisation de la technologie DOLFIN avec le Polsky Center for Entrepreneurship and Innovation de l'Université de Chicago.

Tech Front est édité par le rédacteur en chef Patrick Waurzyniak ; [email protected].