Metallisches Glas verwendet, um "Lab-on-a-Chip" Teile billiger machen
Metallisches Glas ist ein generischer Name für unorganisiert Metalllegierungen (Kombinationen von Metallen). Die ungeordnete Struktur der Atome in metallischen Gläsern gibt ihnen die Stärke und Haltbarkeit von Metallen, aber sie können verwendet werden, um klitzekleine Formen Kunststoffteile zu bilden, ein Kunststück traditionelle Metalle nicht.
Mit diesen metallischen Gläsern mit neuer Fertigungstechnologien ermöglicht Forschern Masse produzieren Komponenten für die nächste Generation Computer-Speicher-Devices und Einweg-medizinische und chemische Testkits billig.
"Unsere Technologie ist ein neues Verfahren zur Massenproduktion hochwertige Polymerkomponenten auf den Mikrometer und Nanometer-Skala," Forscher Michael Gilchrist, University College Dublin in Irland zu studieren. "Dies ist ein Prozess, der durch den großvolumige Mengen von Kunststoffbauteilen Masse mit hundertmal mehr Präzision für Kosten produziert werden kann, die mindestens zehn Mal billiger als derzeit möglich sind."
Die Studie erscheint in der Mai-Ausgabe der Zeitschrift Materialien heute.
Die Forscher nutzen Materialien genannt "Bulk" metallische Gläser, um hochpräzise Formen für die Herstellung von kleinen Kunststoffteilen zu produzieren. Die Komponenten, mit detaillierten mikroskopisch gemusterte Oberflächen könnte in der nächsten Generation von Computer-Speicher-Geräte und medizinische Test-Kits und chemische Reaktoren mit winzigen Teile verwendet werden.
Bulk metallische Gläser sind eine Art von Metall-Legierung, aber anstatt eine regelmäßige, kristalline Struktur wie eine alltägliche Metall wie Eisen oder eine Legierung wie Bronze, das Material Atome sind zufällig angeordnet. Diese ungeordneten atomare Struktur ist ähnlich der Struktur von Silizium und Sauerstoff-Atome im Glas verwenden wir für Windows und Trinkgefäße, daher der Name.
Die zufällige Anordnung der Atome in metallischen Gläsern bedeutet, dass sie einige sehr unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften von herkömmlichen Metallen. Sie können beheizt und geformt wie Kunststoffe und sie können mit mikroskopischen Präzision zu einem kleineren Maßstab als traditionelle Metalle bearbeitet werden. Sie behalten auch die Festigkeit und Haltbarkeit von normalen Metallen.
Die Forscher haben jetzt die willkürliche Natur der Atome im metallischen Gläsern sie mikroskopische Maschinenfeatures im Metall können ausgenutzt. Dies ist nicht möglich mit herkömmlichen Metallen wie Werkzeugstahl in Formen, die in der Regel besser als 10 Mikrometer (über die Breite einer Baumwollfaser oder eine menschliche Erythrozyten) Präzision wegen seiner kristallinen Struktur bearbeitet werden können nicht verwendet. Sie haben dann die resultierende stark und haltbar metallische Geräte eingesetzt, Spritzgießen von Kunststoffteilen mit mikroskopischen Oberflächenmuster durchzuführen.
Das Research-Team erklärt, dass mit ihrer Spritzguss-Ausrüstung es jetzt möglich ist, Millimeter Größe Polymerkomponenten erstellen, die Oberflächeneigenschaften von ähnlicher Größe zu menschlichen Zellen bei 10 Mikrometer oder sogar die kleinsten Viren auf weniger als 100 Nanometern haben. Das neue Herstellungsverfahren können somit "Lab-on-a-Chip" Geräte gebaut werden, die zu behandeln und Proben einzelner Zellen und Viren oder große Biomoleküle wie DNA und Proteine enthalten.
"Diese Präzisions-Kunststoffteilen sind die hochwertigen Komponenten von mikrofluidischen Geräten, Lab-on-Chip-Diagnosegeräte,", sagte Gilchrist.
Sobald die Technologie bis zu zehn Nanometern Skalenlänge verlängert wird, schlägt das Team, dass es zur High-Volume, Low-Cost-, Daten-Storage-Systeme machen könnten. Das Team ist derzeit optimieren ihre Technologie mit diesem Ziel vor Augen.
"Der weltweite Trend der Miniaturisierung bedeutet, dass diese Geräte und Komponenten immer kleiner werdenden erhalten; das Problem der heutigen Technologien ist, dass sie bald nicht in der Lage, auf diese kleineren Dimensionen zu wettbewerbsfähigen Preisen herzustellen", schreiben die Forscher. "Betrachtet man nur die mikrofluidischen Markt für Geräte ohne die biologischen Inhalt: Dies dürfte $ 5 Milliarden bis 2016 erreichen."