NAMRI/SME 在 NAMRC 会议上强调研究创新

在由 SME 北美制造研究所 (NAMRI/SME) 举办的年度北美制造研究会议 (NAMRC) 上，制造业学者因其服务、贡献和杰出的制造研究而受到表彰。今年的第 45 届年度盛会由位于洛杉矶的南加州大学主办。

在年度颁奖典礼上，共向研究人员、学生和行业专业人士颁发了 21 个奖项。 NAMRC 是制造和设计领域应用研究和工业应用的首要国际论坛。 NAMRI/SME 汇集了来自世界各地的研究人员，旨在推进离散零件制造的科学基础。

NAMRI/SME 总裁 Dean Bartles 博士、FSME 说：“制造业是一个拥有特殊机遇的行业，其研究推动了可能的发展。” “今天得到认可的人正在推动这项研究和我们的行业向前发展，这将在几十年内产生影响。”

2017 NAMRI/SME 获奖者包括：

• NAMRI/SME S.M. Wu 研究实施奖，Ajay Malshe 博士，阿肯色大学/NanoMech Inc.，阿肯色州斯普林代尔。
• NAMRI/SME 杰出终身服务奖，Neil Duffie，PhD，FSME，CMfgE，PE，威斯康星大学麦迪逊分校，威斯康星州。

三篇论文获得NAMRI/SME优秀论文奖：

• “5 轴机床热误差补偿的自适应学习控制”，
• “用于工具状态预测的基于虚拟传感的增强粒子滤波器”，
• “用于立体光刻的高度可移除的水支持。

由美国国家科学基金会资助的首届 NAMRI/SME David Dornfeld 制造远见奖和蓝天竞赛也在今年的 NAMRC 上获奖。 David Dornfeld 制造远见奖旨在鼓励真正具有远见的研究和教育概念，并授予由项目委员会确定的顶级演讲。

“制造业占美国所有私人研究和开发的四分之三以上，”北卡罗来纳大学夏洛特分校教授、NAMRI/SME 前任主席、FSME 博士 Scott Smith 说。 “本次比赛寻求激进的、具有挑战性的 [想法]，以突破制造业未来的极限。”

由美国国家科学基金会资助，首届比赛的摘要是会议特别“蓝天思想”轨道的一部分。提交的作品由委员会根据它们如何挑战现有假设以及它们扩展该领域的可能性和视野的程度进行评判。

首届 NAMRI/SME Dornfeld 制造远见奖以已故的加州大学伯克利分校教授命名，该教授被认为是可持续制造和智能制造领域的全球领导者，该奖项旨在表彰制造界杰出的远见和领导能力。 “我们很荣幸能够表彰 Dornfeld 教授，他是 SME 的研究员和前任董事，也是 NAMRC 的创始人，他对制造业的贡献，”史密斯说。 “他的遗产将在未来的行业先驱以及他们为推动我们的行业做出的承诺中继续存在。”

该奖项授予北卡罗来纳大学夏洛特分校 FSME 博士 Tony Schmitz，以表彰他的演讲“仿生制造”。下一代制造创新将部分通过在生产环境中模仿生物系统来实现。 Schmitz 在演讲中概述了仿生制造领域的新研究。

Don Lucca 博士、FSME、CMfgE 是俄克拉荷马州立大学的董事教授和 Herrington 高级材料主席，发表了题为“On the Path to Ultraprecision Machining”的 NAMRI/SME 创始人讲座。

NAMRC 46 将于 2018 年 6 月 18 日至 22 日在德克萨斯州大学城的德克萨斯 A&M 大学举行。

激光技术从木材中制造石墨烯

莱斯大学（休斯顿）的一组科学家通过将木材表面转化为石墨烯，将木材制成导电体。

由莱斯化学家詹姆斯图尔领导的研究小组使用激光将薄膜图案变黑到一块松木上。该图案是激光诱导石墨烯 (LIG)，这是 2014 年在莱斯大学发现的一种原子薄碳材料。

“这是将古老的纳米材料与最新的纳米材料结合成一个单一的复合结构，”图尔在一份声明中说。该材料可用于可生物降解的电子产品。本月 Advanced Materials 详细介绍了这一发现，请参阅网页 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702211/full。以前的 LIG 迭代是通过用激光加热一块聚酰亚胺（一种廉价的塑料）制成的。 LIG 不是六边形碳原子的平板，而是石墨烯片的泡沫，其一个边缘附着在下层表面，化学活性边缘暴露在空气中。

Tour 说，不仅仅是任何聚酰亚胺都会产生 LIG。由莱斯大学研究生 Ruquan Ye 和 Yieu Chyan 领导的研究小组尝试了桦木和橡木，但发现松木的交联木质纤维素结构使其比木质素含量较低的木材更适合生产高质量的石墨烯。木质素是在木材中形成刚性细胞壁的复杂有机聚合物。

叶说，将木材转化为石墨烯为从非聚酰亚胺材料合成 LIG 开辟了新途径。 “对于某些应用，例如 3D 石墨烯印刷，聚酰亚胺可能不是理想的基材，”他说。 “此外，木材丰富且可再生。”

与聚酰亚胺一样，该过程使用标准工业激光器在室温和压力下以及在惰性氩气或氢气气氛中进行。在没有氧气的情况下，来自激光的热量不会燃烧松木，而是将表面转化为起皱的石墨烯薄片，这些薄片是与木材表面结合的泡沫。改变激光功率也改变了所得 LIG 的化学成分和热稳定性。在 70% 的功率下，激光产生了最高质量的“P-LIG”，其中 P 代表“松树”。

该实验室通过将 P-LIG 转化为用于将水分解为氢和氧的电极以及用于储能的超级电容器，将其发现更进一步。对于前者，他们将钴和磷或镍和铁层沉积在 P-LIG 上，制成一对具有高表面积的电催化剂，经证明是耐用且有效的。

根据 Tour 的说法，将聚苯胺沉积到 P-LIG 上使其成为具有可用性能指标的储能超级电容器。 “还有更多的应用需要探索，”叶说。 “例如，我们可以将 P-LIG 用于整合太阳能进行光合作用。我们相信这一发现将激发科学家思考如何将自然资源转化为功能更好的材料。”该过程还将产生可生物降解的电子产品。

该论文的共同作者是莱斯大学研究生张继波和李一伦；肖涵，在莱斯大学免费预约，是中国北京北京航空航天大学的研究生；和水稻研究科学家卡特·基特雷尔。巡回赛是 T.T. 和 W.F.赵教授化学系主任，莱斯大学计算机科学、材料科学和纳米工程教授。

空军科学研究办公室多学科大学研究计划和 NSF 纳米系统水处理工程研究中心为这项研究提供了支持。

新型纳米材料可以构建未来的电子设备

芝加哥大学和阿贡国家实验室的研究人员设计了一种新方法来对纳米材料进行图案化，这有助于制造新的电子设备。

这项发表在《科学》杂志上的研究（见 http://science.sciencemag.org/content/357/6349/385）可能会促使科学家们使这些材料更容易用于从 LED 显示器到手机和光电探测器的所有领域。太阳能电池。虽然纳米材料有望用于未来的器件，但迄今为止将其构建成复杂结构的方法有限且规模较小。

“这是将量子点和许多其他纳米材料从概念验证实验转移到我们可以使用的真实技术所需的一步，”共同作者、芝加哥大学化学教授、该中心的科学家 Dmitri Talapin 说Argonne 的 Nanoscale Materials 在一份声明中说：“它确实扩大了我们的视野。”

晶体管是现代计算的基础，是数十亿人通过称为光刻的工艺制造的极小开关。该工艺使智能手机无处不在且价格低廉，它通过放置一个带图案的“面具”并用紫外线照射它，从一层有机聚合物中制造出一个模板。将新材料沉积在顶部后，将聚合物模板提起以显示图案。几轮这样的图案化在材料上构建了一个微型晶体管。

光刻有其局限性。只有少数材料可以通过这种方式进行图案化。该方法最初是为硅开发的，但随着硅在电子领域半个世纪的统治走到了尽头，科学家们正在展望下一种材料。其中一种令人感兴趣的途径是纳米材料——金属或半导体的微小晶体。在这种规模下，它们可以具有独特而有用的特性，但用它们制造设备一直很困难。

一种名为 DOLFIN 的新技术可以在无需铺设聚合物模板的过程中将不同的纳米材料直接制成“墨水”。 Talapin 和他的团队为单个粒子设计了化学涂层。这些涂层会与光发生反应，因此，如果您通过带图案的掩模照射光线，光线会将图案直接转移到下方的纳米颗粒层中——将它们连接到有用的设备中。

“我们发现图案的质量与使用最先进技术制作的图案相当，”芝加哥大学博士后研究员、主要作者王媛媛说。 “它可以与多种材料一起使用，包括半导体、金属、氧化物或磁性材料——所有这些材料都常用于电子制造。”

该研究团队正与芝加哥大学波尔斯基创业与创新中心合作将 DOLFIN 技术商业化。

Tech Front 由高级编辑 Patrick Waurzyniak 编辑； [email protected].