NAMRI/SME Menyoroti Inovasi Penelitian di Konferensi NAMRC

Akademisi manufaktur mendapat penghargaan atas layanan, kontribusi, dan penelitian manufaktur mereka yang luar biasa selama Konferensi Penelitian Manufaktur Amerika Utara tahunan (NAMRC), yang diadakan oleh Lembaga Penelitian Manufaktur Amerika Utara SME (NAMRI/SME). Acara tahunan ke-45 tahun ini diselenggarakan oleh University of Southern California di Los Angeles.

Selama upacara penghargaan tahunan, 21 penghargaan diberikan kepada peneliti, mahasiswa dan profesional industri. NAMRC adalah forum internasional utama untuk penelitian terapan dan aplikasi industri di bidang manufaktur dan desain. NAMRI/SME menyatukan para peneliti dari seluruh dunia untuk tujuan memajukan landasan ilmiah manufaktur suku cadang terpisah.

“Manufaktur adalah industri dengan peluang luar biasa, didorong oleh penelitian yang mendorong batas-batas dari apa yang mungkin,” kata Presiden NAMRI/SME Dean Bartles, PhD, FSME. “Mereka yang diakui saat ini mendorong penelitian dan industri kami maju dengan cara yang akan membuat perbedaan selama beberapa dekade.”

Para pemenang penghargaan NAMRI/SME 2017 antara lain:

• NAMRI/UKM S.M. Penghargaan Implementasi Penelitian Wu, Ajay Malshe, PhD, University of Arkansas/NanoMech Inc., Springdale, Arkansas.
• Penghargaan Layanan Seumur Hidup Terbaik NAMRI/SME, Neil Duffie, PhD, FSME, CMfgE, PE, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin.

Penghargaan Makalah Luar Biasa NAMRI/SME diberikan untuk tiga makalah:

• “Kontrol Pembelajaran Adaptif untuk Kompensasi Kesalahan Termal Alat Mesin 5-Sumbu”,
• “Filter Partikel Augmented Berbasis Penginderaan Virtual untuk Prognosis Kondisi Alat”,
• “Dukungan Air yang Sangat Dapat Dilepas untuk Stereolitografi.

Penghargaan Visi Manufaktur NAMRI/SME David Dornfeld perdana dan Kompetisi Langit Biru, yang didanai oleh National Science Foundation, juga dianugerahkan di NAMRC tahun ini. Penghargaan Visi Manufaktur David Dornfeld dimaksudkan untuk mendorong konsep penelitian dan pendidikan yang benar-benar visioner dan diberikan kepada presentasi teratas sebagaimana ditentukan oleh komite program.

“Manufaktur menyumbang lebih dari tiga perempat dari semua penelitian dan pengembangan swasta di AS,” kata Scott Smith, PhD, FSME, profesor di University of North Carolina-Charlotte dan mantan presiden NAMRI/SME. “Kompetisi ini mencari [ide-ide] radikal dan menantang yang mendorong batas-batas masa depan manufaktur.”

Didanai oleh National Science Foundation, abstrak untuk kompetisi perdana adalah bagian dari jalur khusus "Ide Langit Biru" di konferensi tersebut. Kiriman dinilai oleh komite berdasarkan bagaimana mereka menantang asumsi yang ada dan sejauh mana mereka memperluas kemungkinan dan cakrawala lapangan.

Penghargaan Visi Manufaktur Dornfeld NAMRI/SME perdana dinamai mendiang profesor Universitas California di Berkley, yang dianggap sebagai pemimpin global dalam manufaktur berkelanjutan dan manufaktur cerdas, dan penghargaan tersebut mengakui visi dan kepemimpinan yang luar biasa dalam komunitas manufaktur. “Kami merasa terhormat untuk mengakui Profesor Dornfeld, seorang rekan dan mantan direktur SME, serta pendiri NAMRC, atas kontribusinya pada manufaktur,” kata Smith. “Warisannya akan terus hidup dalam pionir industri masa depan dan komitmen yang mereka buat untuk memajukan industri kami.”

Penghargaan tersebut diberikan kepada Tony Schmitz, PhD, FSME, University of North Carolina di Charlotte, untuk presentasinya, “Biomemetic Manufacturing.” Inovasi manufaktur generasi berikutnya akan dimungkinkan, sebagian, dengan meniru sistem biologis di lingkungan produksi. Dalam presentasinya, Schmitz menguraikan penelitian baru di arena manufaktur biometrik.

Don Lucca, PhD, FSME, CMfgE, profesor bupati dan ketua Herrington dalam materi lanjutan di Oklahoma State University, mempresentasikan Kuliah Pendiri NAMRI/SME, berjudul “On the Path to Ultraprecision Machining.”

NAMRC 46 akan diadakan pada 18-22 Juni 2018, di Texas A&M University di College Station, Texas.

Teknik Laser Membuat Grafena dari Kayu

Sebuah tim ilmuwan di Rice University (Houston) telah membuat kayu menjadi konduktor listrik dengan mengubah permukaannya menjadi graphene.

Tim peneliti, yang dipimpin oleh ahli kimia Rice James Tour, menggunakan laser untuk menghitamkan pola lapisan tipis pada balok pinus. Polanya adalah laser-induced graphene (LIG), suatu bentuk bahan karbon setipis atom yang ditemukan di Rice pada tahun 2014.

"Ini adalah penyatuan kuno dengan nanomaterial terbaru menjadi struktur komposit tunggal," kata Tour dalam sebuah pernyataan. Bahan tersebut dapat digunakan untuk elektronik biodegradable. Penemuan ini dirinci bulan ini di Materi Lanjutan, lihat halaman web http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702211/full. Iterasi sebelumnya dari LIG dibuat dengan memanaskan selembar polimida, plastik murah, dengan laser. Alih-alih lembaran datar atom karbon heksagonal, LIG ​​adalah busa lembaran graphene dengan satu tepi menempel pada permukaan di bawahnya dan tepi aktif secara kimia yang terpapar ke udara.

Tidak sembarang polimida akan menghasilkan LIG, kata Tour. Tim peneliti, yang dipimpin oleh mahasiswa pascasarjana Rice, Ruquan Ye dan Yieu Chyan, mencoba birch dan oak, tetapi menemukan bahwa struktur lignoselulosa ikatan silang pinus membuatnya lebih baik untuk produksi graphene berkualitas tinggi daripada kayu dengan kandungan lignin yang lebih rendah. Lignin adalah polimer organik kompleks yang membentuk dinding sel kaku di kayu.

Ye mengatakan mengubah kayu menjadi graphene membuka jalan baru untuk sintesis LIG dari bahan nonpolimida. “Untuk beberapa aplikasi, seperti pencetakan graphene tiga dimensi, polimida mungkin bukan substrat yang ideal,” katanya. “Selain itu, kayu berlimpah dan terbarukan.”

Seperti halnya polimida, proses berlangsung dengan laser industri standar pada suhu dan tekanan kamar dan dalam argon inert atau atmosfer hidrogen. Tanpa oksigen, panas dari laser tidak membakar pinus tetapi mengubah permukaan menjadi serpihan grafena berkerut yang terikat busa pada permukaan kayu. Mengubah daya laser juga mengubah komposisi kimia dan stabilitas termal dari LIG yang dihasilkan. Dengan daya 70%, laser menghasilkan kualitas tertinggi "P-LIG", di mana P adalah singkatan dari "pinus".

Laboratorium mengambil penemuannya selangkah lebih maju dengan mengubah P-LIG menjadi elektroda untuk memisahkan air menjadi hidrogen dan oksigen dan superkapasitor untuk penyimpanan energi. Untuk yang pertama, mereka menyimpan lapisan kobalt dan fosfor atau nikel dan besi ke P-LIG untuk membuat sepasang elektrokatalis dengan luas permukaan tinggi yang terbukti tahan lama dan efektif.

Menyetorkan polianilin ke P-LIG mengubahnya menjadi superkapasitor penyimpan energi yang memiliki metrik kinerja yang dapat digunakan, menurut Tour. “Ada lebih banyak aplikasi untuk dijelajahi,” kata Ye. “Misalnya, kita bisa menggunakan P-LIG dalam integrasi energi matahari untuk fotosintesis. Kami percaya penemuan ini akan menginspirasi para ilmuwan untuk berpikir tentang bagaimana kami dapat merekayasa sumber daya alam menjadi bahan yang berfungsi lebih baik.” Proses ini juga akan menciptakan elektronik yang dapat terurai secara hayati.

Rekan penulis makalah ini adalah mahasiswa pascasarjana Rice, Jibo Zhang dan Yilun Li; Xiao Han, yang memiliki janji temu gratis di Rice dan merupakan mahasiswa pascasarjana di Universitas Beihang, Beijing, Cina; dan ilmuwan peneliti Rice Carter Kittrell. Tur adalah T.T. dan W.F. Chao Ketua di bidang Kimia serta profesor ilmu komputer dan ilmu material dan nanoengineering di Rice.

Kantor Angkatan Udara dari Inisiatif Penelitian Universitas Multidisiplin Penelitian Ilmiah dan Pusat Penelitian Teknik Nanosistem NSF untuk Pengolahan Air yang Diaktifkan Nanoteknologi mendukung penelitian tersebut.

Nanomaterial Baru Dapat Membangun Perangkat Elektronik Masa Depan

Para peneliti di University of Chicago dan Argonne National Laboratory telah menemukan metode baru untuk membuat pola nanomaterial yang dapat membantu menciptakan perangkat elektronik baru.

Penelitian ini, yang diterbitkan di Science (lihat http://science.sciencemag.org/content/357/6349/385), dapat membuat para ilmuwan membuat bahan ini lebih mudah tersedia untuk digunakan dalam segala hal mulai dari tampilan LED hingga ponsel dan fotodetektor dan sel surya. Sementara bahan nano menjanjikan untuk perangkat masa depan, metode untuk membangunnya menjadi struktur kompleks hingga saat ini masih terbatas dan berskala kecil.

"Ini adalah langkah yang diperlukan untuk memindahkan titik-titik kuantum dan banyak bahan nano lainnya dari eksperimen pembuktian konsep ke teknologi nyata yang dapat kita gunakan," kata rekan penulis Dmitri Talapin, profesor kimia di University of Chicago dan ilmuwan di Center. untuk Nanoscale Materials di Argonne, dalam sebuah pernyataan, “Ini benar-benar memperluas wawasan kami.”

Transistor, dasar komputasi modern, adalah sakelar yang sangat kecil yang dibuat oleh miliaran orang melalui proses yang disebut fotolitografi. Prosesnya, yang membuat ponsel pintar ada di mana-mana dan murah, menciptakan stensil dari lapisan polimer organik dengan meletakkan "topeng" bermotif, dan menyinarinya dengan sinar ultraviolet. Setelah bahan baru diendapkan di atas, stensil polimer diangkat untuk mengungkapkan polanya. Beberapa putaran pola semacam itu membuat transistor mini pada material.

Fotolitografi memiliki keterbatasan. Hanya beberapa bahan yang bisa dipola dengan cara ini. Metode ini awalnya dikembangkan untuk silikon, tetapi ketika setengah abad pemerintahan silikon atas elektronik mencapai akhirnya, para ilmuwan melihat ke depan untuk bahan berikutnya. Salah satu cara yang menarik adalah nanomaterials—kristal kecil dari logam atau semikonduktor. Pada skala ini, mereka dapat memiliki sifat yang unik dan berguna, tetapi membuat perangkat dari mereka sulit dilakukan.

Sebuah teknik baru, yang disebut DOLFIN, membuat bahan nano yang berbeda langsung menjadi "tinta" dalam proses yang melewati kebutuhan untuk meletakkan stensil polimer. Talapin dan timnya merancang lapisan kimia untuk partikel individu. Lapisan ini bereaksi dengan cahaya, jadi jika Anda menyorotkan cahaya melalui topeng berpola, cahaya akan mentransfer pola langsung ke lapisan partikel nano di bawah—menghubungkannya ke perangkat yang berguna.

“Kami menemukan kualitas pola sebanding dengan yang dibuat dengan teknik canggih,” kata penulis utama Yuanyuan Wang, peneliti postdoctoral di University of Chicago. “Ini dapat digunakan dengan berbagai bahan, termasuk semikonduktor, logam, oksida, atau bahan magnetik—semuanya biasa digunakan dalam manufaktur elektronik.”

Tim peneliti bekerja untuk mengkomersilkan teknologi DOLFIN dengan Pusat Kewirausahaan dan Inovasi Polsky University of Chicago.

Tech Front diedit oleh Editor Senior Patrick Waurzyniak; [email protected].