Nanoteknologian tulevaisuuden näkymistä. Erja Turunen Vice President, Applied Materials

Transkriptio

1 Nanoteknologian tulevaisuuden näkymistä Erja Turunen Vice President, Applied Materials

2 24/09/ Nanoturvallisuus, osa uuden teknologian käyttöön liittyvien riskien tarkastelua Nanoskaalan hiukkaset ovat olleet terveysriski aina, nyt niistä vain tiedetään enemmän. Ja kun riski tunnetaan, sitä voidaan hallita.

3 24/09/ Kuinka suuri on nano? Lapsi 3 vuotta ~ 1 m Muurahainen ~ 5 mm eli nm Hiuksen paksuus ~ 100 μm eli nm Veren punasolut ~ 3 μm eli nm DNA-kierteen läpimitta ~ 2,5 nm eli 0,0025 μm eli 0, mm eli 0, m

4 24/09/ Nanohiukkaset - mistä niitä tulee? Luonnon lähteet Metsäpalot Tulivuoret Virukset Meren aaltojen pärskeet Ihmisen tuottamat Hallitusti kehitystyön tuloksena Puolijohteet, nanohiilirakenteet Nanopallot, -langat, -neulat, -putket, -kuoret, -renkaat, ja -levyt Metallioksidit, teolliset polymeerit, komposiitit, funktionaaliset pinnat Palamisprosessien päästöinä Polttomoottorit Suihkumoottorit Polttouunit Hitsauskaasut

5 24/09/ Nanohype on ohi, on tekemisen aika. Se mistä ennen puhuttiin nanoteknologian mahdollistamana on nyt tullut osaksi käytäntöä.

6 24/09/ Nanohype on ohi, on tekemisen aika. Nanopinnoitteet Se mistä ennen puhuttiin nanoteknologian mahdollistamana on nyt tullut osaksi käytäntöä. Aurinko- ja polttokennot Pakkaus & Tulostus Toiminnalliset pinnat (antimikrobiaalisuus, kulumisen-, korroosion-, Naarmuuntumisen kestävät, itse-puhdistuvat, itsekorjaantuvat ) Nanohiukkaset Sensorit Nanokomposiitit

7 24/09/ Tulevaisuuden näkymiä nanoteknologiaan

8 24/09/ Nano mahdollistaa biologisten systeemien jäljittelyn Biologisissa systeemeissä on useita toimintoja, jotka tapahtuvat nanomittakaavassa Biologisten systeemien imitointi Imitointi mahdollistaa valtavasti uusia sovelluksia! Bioinspiroitunut molekyylitekniikka Biologisten periaatteiden ymmärtäminen ja soveltaminen materiaalitekniikkaan Mallinnus ja simulointi

9 24/09/ Nano mahdollistaa biologisten systeemien jäljittelyn Itsepuhdistuvat pinnat Kevyet rakenteet Korkean suorituskyvyn keraamiset tuotteet Näiden alojen fuusioituminen mahdollistaa porrasmaiset teknologiaharppaukset Hallittu ja kohdennettu lääkkeiden annostelu, biosensorit, synteettinen biologia, uudet materiaalien tuotantokonseptit (bio-hybridi materiaalit, mikrobien tuottamat nanomateriaalit)

10 24/09/ Nanoselluloosa uudistaa teollisuutta yksi maailman riittoisimmista ja luonnollisimmista nanomateriaaleista Nanoselluloosan ominaisuuksia Luonnollinen ja uusiutuva Biohajoava Vahva rakenne Toiminnallisuus kemiallisesti muokattavissa Voidaan tuottaa useista biopohjaisista raaka-aineista Kosteutta imevä Kestää hyvin lämpöä Mahdollisia sovelluksia Komposiitit Rakennusmateriaalit Huokoiset materiaalit Kevyet, vahvat kuituverkkorakenteet vähällä vedellä Pinnoitteet Toiminnalliset pinnat Toiminnalliset lisäaineet (esim. maaleissa, pinnoitepastoissa) Evaluoidut turvallisuusaspektit: ympäristöystävällisyys, myrkyllisyys ja emissiot

11 24/09/ Nanotekniikka on olennaisessa roolissa elektroniikan kehityksessä Viimeinen villitys on grafeeni Grafeeni on yhden atomikerroksen paksuinen grafiittikalvo, jolla on erittäin hyvä sähkönjohtokyky. Piin rinnalle etsitään uusia tapoja toteuttaa useiden komponenttien piirejä. Komponenttien kutistaminen ei ole enää ainoa tavoite, vaan piireille tuodaan myös uusia lisäominaisuuksia, kuten erilaisia antureita.

12 24/09/ Nanoteknologia energiantuotossa Tavoitteena kestävä energiantuotto & uusituvat raakaainekonseptit biopolttoaineet, tuulivoimalat, polttokennot, aurinkokennot...

13 24/09/ Nanoteknologia ja Ecodesign Ecodesign PAPERIN KIERRÄTYS Tavoitteena pieni ympäristökuormitus Käytetään sivuvirrat hyödyksi Jäte raaka-aineena SIISTAUSJÄTTEET SISÄLTÄVÄT NANOPARTIKKELEITA EROTTELU & PROSESSOINTI JATKOKÄSITTELYSTÄ UUSI REAGOIMATON TUOTE

14 24/09/ Nanoteknologian sovellukset kumpuavat perustutkimuksesta, teknologiapaineessa Teknologiapaine Tarjonta Kysyntä Perustutkimus Uusien ominaisuuksien karakterisointi Soveltava tiede ja teknologiakehitys Potentiaalisten sovellusten kehitys Tuotekehitys ja tuotanto Lisäarvotuotteet ja uudet toiminnallisuudet, TURVALLISUUS Uusien ominaisuuksien demonstrointi Tarvittavien tuotantoprosessien kehitys Tehokkuuden ja tuottavuuden optimointi

15 24/09/ Nanoteknologian teho on usein juuri samoissa ominaisuuksissa, jotka voivat aiheuttaa haittavaikutuksia. Siksi riskit on hallittava. Nanoteknologiaa kehitetään VTTllä turvallisuuslähtöisesti. Niinkuin mitä tahansa uutta teknologiaa. Nanomittakaavan tutkimusta, megaluokan osaamista.

16 /09/ Nanomateriaalien tunnetut riskit ihmiskeholle Nanohiukkasten hengittäminen ja nieleminen Iho Ortopedisten implanttien kulumisjäte Aivot Keuhkot Verenkiertoelimistö Sydän Muut sisäelimet Imurauhaset

17 24/09/ VTT:n tarjoamaa nanoturvallisuuden analysoimiseksi Nanohiukkasten tuotto, käyttö, kierrätys ja loppukäsittely Altistumisen varmentaminen, hiukkasten mittaaminen ja karakterisointi Toksisuus solunäytteissä Ekologia ja ympäristövaikutukset erityisesti mikrobeissa Molekyylitason vuorovaikutukset ja pintakoostumus Elinkaarivaikutukset ja riskien arviointi toiminnalliset materiaalit lääketieteellinen soveltaminen ympäristöteknologiat sisäilman laatu

18 24/09/ VTT creates business from technology