تبلیغات
حرفه و فن - نانو فناوری

مدرسه راهنمایی نمونه شهید توكلی شهرستان الیگودرز. نظر یادتون نره

نانو فناوری

چهارشنبه 18 آبان 1390 08:26 ب.ظ

نویسنده : مجید رفیق دوست

) تعریف نانوفناوری و آشنایی با آن

نانوفناوری در تعریف بسیار ساده، یعنی تکنولوژی هایی که در ابعاد نانومتر عمل می کنند. نانومتر واحد اندازه گیری است و برابر با

10-9 یک میلیاردم متر یا متر است. اندازه اتم ها و مولکول ها در این محدوده قرار دارد. بنابراین با ورود به این فضای کوچک، بشر می تواند در نحوه آرایش و چینش اتم ها و مولکول ها دخالت کند و به ساخت مواد جدید و ساختارهایی متفاوت با آن چه تاکنون وجود داشته است، بپردازد. نانوفناوری که از دو کلمه «نانو» و «فناوری» تشکیل شده است به معنای توسعه، ساخت، طراحی و استفاده از محصولاتی است که اندازه آنها یك تا صد نانومتر قرار دارند. در حقیقت نانوفناوری یک فناوری جدید نیست. بلکه یک مقیاس جدید در فناوری ها و رویکردی تازه در تمام رشته‌ها است ؛ که این توانایی را به بشر می دهد، که بتواند دخالت خود را در ساختار مواد گسترش دهد و در ابعاد بسیار ریز ، به ساخت و طراحی اقدام كند. این توانایی می تواند در تمام فناوری هایی که بشر تاکنون به آن دست یافته است، اثر گذار باشد.  

-2) کاربردها و اهمیت نانوفناوری

اگر چه هنوز نانوفناری در آغاز حیات خود قرار دارد، ولی در همین چند سال اخیر امیدهای زیادی را در بین دانشمندان برای دستیابی به مواد با قابلیت های بالا و ساخت محصولات با عمر و کیفیت بالا ایجاد کرده است. تولید نانوتیوب های کربنی (ساختارهای لوله ای کربنی) ماده ای در اختیار بشر قرار داد که رساناتر از مس، مقاوم تر از فولاد و سبک تر از آلومینیوم است. همچنین با ساتفاده از نانو ذرات، می توان سطوح خود تمیز شونده یا همیشه تمیز ساخت و ریایش مغناطیسی را چندین برابر نمود. لاستیک های با عمر بالای ده سال و دارورسانی به تک سلول های آسیب دیده در بدن، از توانایی هایی ست که بشر به مدد نانوفناوری به آن دست یافته است. دانشمندان امیدوارند با گسترش فعالیت ها در نانوفناوری، علاوه بر صرفه جویی هایی که در اثر ارتقای کیفیت در محصولات سنتی ایجاد می کنند، به مواد و محصولات با خواص جدید و چند منظوره دست یابند.
اگر بپذیریم که نانوفناوری، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم های جدید با در دست گرفتن کنترل در سطوح ملکولی، اتمی و استفاده از خواص آن سطوح است. آن گاه درمی یابیم كاربردهای این فناوری، در حوزه های مختلف اعم از غذا، دارو، تشخیص پزشکی، فناوری زیستی، الکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژی ، محیط زیست ، مواد، هوافضا، امنیت ملی و غیره خواهد بود؛ به گونه ای که به زحمت می توان عرصه ای را که از آن تأثیر نپذیرد معرفی نمود. کاربردهای وسیع این عرصه به همراه پیامدهای اجتماعی، سیاسی و حقوقی آن، این فناوری را به عنوان یک زمینه فرا رشته ای و فرابخشی مطرح نموده است.
هر چند آزمایش ها و تحقیقات پیرامون نانوتکنولوژی از ابتدای دهه هشتاد قرن بیستم به طور جدی پی گیری شد، اما اثرات تحول آفرین، معجزه آسا و باورنکردنی نانوفناوری در روند تحقیق و توسعه باعث گردید، نظر تمامی کشورهای بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یکی از مهم ترین اولویت های تحقیقاتی خویش، طی دهه اول قرن بیست و یکم محسوب نمایند.
استفاده از این فناوری در کلیه علوم پزشکی ، پتروشیمی، علوم مواد، صنایع دفاعی، الکترونیک ، کامپیوترهای کوانتومی و ... باعث شده است، تحقیقات در زمینه نانو به عنوان یک چالش اصلی علمی و صنعتی پیش روی جهانیان باشد. لذا محققین ، اساتید و صنعت گران ایرانی باید در یک بسیج همگانی، جایگاه، موقعیت و وضعیت خویش را در خصوص این موضوع مشخص نمایند و با یک برنامه ریزی علمی دقیق و کارشناس شده به حضوری فعال و حتی رقابتی سالم در این جایگاه، عرض اندام و ابراز وجود نمایند. برای چنین هدفی ، طراحی یک برنامه منسجم، فراگیر و همه جانبه اجتناب ناپذیر است.
 

 3) تاریخچه ای از ظهور نانوفناوری

چهل سال پیش ریچارد فایمن، متخصص کوانتوم نظری و دارنده جایزه نوبل، در سخنرانی معروف خود در سال هزار و نهصد و پنجاه و نه میلادی با عنوان «آن پایین، فضای بسیاری هست» ، به بررسی بعد رشد نیافته علم مواد پرداخت. وی در آن زمان اظهاركرد: «اصول فیزیک، تا آن جایی که من توانایی فهمیدن آن را دارم، بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی زنند.» او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته اند چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه ها را با مقیاس های کوچک بسازند، پس ما خواهیم توانست که آن ها را کوچک و کوچک تر کنیم. در واقع آن ها به مرزهای حقیقی خود در لبه های نامعلوم کوانتوام نزدیک خواهند بود. به نحوی که اتم را در مقابل دیگری به گونه ای قرار دهیم که بتوانیم کوچک ترین محصول مصنوعی و ساختگی ممکن را ایجاد کنیم. با استفاده از این فرم های بسیار کوچک چه وسایلی را که نمی توانیم، ایجاد کنیم.
فایمن در ذهن خود یک «دکتر مولکولی» تصور کرد که صدها بار از یک سلول منحصر به فرد کوچک تر است و می تواند به بدن انسان تزریق شود و درون بدن برای انجام کاری یا مطالعه و تأیید سلامتی سلول ها و یا انجام اعمال ترمیمی و به طور کلی برای نگه داری بدن در سلامت کامل به سیر بپردازد. می توان گفت در آن سال ها کلمه «بزرگ» از اهمیت ویژه ای برخوردار بود (مثل علوم بزرگ، پروژه های مهندسی بزرگ و غیره ؛ حتی کامپیوترها در دهه هزار و نهصد و پنجاه (م) تمام طبقات ساختمان را اشغال می کردند) . ولی از وقتی فایمن نظرو منطقه خود را بازگو کرد، جهان روندی به سوی کوچک شدن در پیش گرفت.
پس از آن، ماروین مینسکی تفکرات بسیار باروری داشت ، که می توانست به اندیشه های فایمن قوت ببخشد. میسنکی پدر علم هوش مصنوعی است و در دهه هزار و نهصد و شصت تا هفتاد (م) جهان را در تفکراتی که مربوط به آینده می شد، رهبری کرد. در اواسط دهه هفتاد میلادی، اریک در کسلر که یک دانشجوی فارغ التحصیل بود، میسنکی را به عنوان استاد راهنما جهت تکمیل پایان نامه خود انتخاب کرد. او نیز این مسؤولیت را بر عهده گرفت. در کسلر سخت به وسایل بسیار کوچک فایمن علاقه مند شده بود و قصد داشت تا در مورد توانایی های آنان به کاوش بپردازد. مینسکی نیز با وی موافقت کرد. در کسلر در اوایل دهه هشتاد(م) ، درجه استادی خود را در رشته علوم کامپیوتر دریافت کرد و گروهی از دانشجویان را به صورت انجمنی به دور خودجمع نمود. او افکار جوان ترها را با یک سری ایده ها که خود «نانوفناوری» نام گذاری کرد، مشغول است. در کسلر اولین مقاله علمی خود را در مورد نانوفناوری مولکولی (
MNT) در سال هزار و نهصد و هشتاد و یك ارایه داد. او کتاب Engin of Creation: The Coming Era of Nanotechnology را در سال هزار و نهصد و هشتاد و شش به چاپ رساند. در کسلر اولین درجه دکتری در نانوفناوری را در سال هزارونهصد و نود و یك از دانشگاه MIT دریافت كرد.  

تآثیر اساسی نانوفناوری در رشد و پیشرفت بسیاری از صنایع و فناوری ها ماهیت فرا رشته ای علوم و فناوری نانو به عنوان توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم های جدید با دقت اتم و مولکول، موجب تعریف کاربردهای بسیار زیادی در عرصه های مختلف علمی و صنعتی شده است. برای نانوفناوری کاربردهای بسیاری را در حوزه های دارو، غذا، بهداشت ، درمان بیماریها، محیط زیست ،انرژی ، الکترونیک ، کامپیوتر، اطلاعات ، مواد ، ساخت ، تولید ، هوا فضا ، بیوتکنولوژی و کشاورزی، امنیت ملی و دفاع برشمرده اند.
لذا مشاهده می شود که نانوفناوری در صنایع و تمام فناوری ها تأثیر گذاشته است . این تأثیر اغلبً ریشه ای و بنیادین است. به عنوان نمونه در بخش پزشکی و بهداشت، یک زمینه کاری بسیار مهم، نانوفناوری، سیستم توزیع دارو در داخل بدن است. مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمی است؛ در حالی که سلول های خاصی از بدن نیازمند آن است. در روش جدید، دارو با وسایل تزریق متفاوت با امروزه به صورت مستقیم به سمت سلول های مشخص جهت گیری شده و دارو به محل نیاز تحویل داده می شود. این تحول در صنعت داروسازی بنیادین است.
 

  تأثیرات امنیتی نانوفناوری (فرصت و تهدید)

از نظر دفاعی، نانوفناوری برای کشورها، هم فرصت و هم تهدید است، به لحاظ کاربردهای بسیار زیادی که این فناوری می تواند در امور نظامی داشته باشد، گرایش زیادی در بخش دفاعی کشورها به تحقیق و توسعه نانوفناوری صورت گرفته است. این کاربردها از لباس های مانع خطر تا پرنده های بسیار کوچک، تجهیزات اطلاعاتی و بسیاری موارد دیگر است که هم اکنون با حمایت وزارتخانه های دفاع کشورهایی چون: آمریکا، ژاپن و برخی کشورهای اروپایی به صورت پروژه های تحقیقاتی در حال انجام هستند. از این جهت این فناوری برای کشورها یک تهدید محسوب می شود. اما برای کشورهایی که بتوانند با استفاده از روند موجود، جایگاهی را در آینده امنیت جهانی برای خود در نظر بگیرند، یک فرصت خواهد بود. این کاربردها بسیار متنوع هستند، هر کشوری می تواند زمینه ای را برای پیشگامی در جهان سهم خود نماید و در آینده ی رقابت های بین المللی نقشی داشته باشد.  

  شکل گیری بازارهای بسیار بزرگ جدید

شواهد موجود نشان می دهد که درصد بالایی از بازارهای جدید محصولات مختلف متکی برنانوفناوری خواهد بود. به همین دلیل دولت ها و شرکت های بزرگ و کوچک به دنبال کسب جایگاهی برای خود در این بازارها هستند. میهیل روکوه، رئیس کمیته علوم و فناوری نانو در ریاست جمهوری آمریکا طی مقاله ای در ماه «می» سال دو هزار و یك (م)، پتانسیل نانوفناوری برای تغییر چشمگیر در اقتصادی جهانی را یادآوری نموده است. بر مبنای پیش بینی وی و اعتقاد بخش دیگری از صاحب نظران در ده الی پانزده سال آینده، نانوفناوری بازار نیمه هادی را به طور کامل تحت تأثیر قرار خواهد داد . خبرهایی نیز که به تازگی از شرکت های اصلی سازنده پردازنده های کامپیوتر در آمریکا و ژاپن منتشر شده است، از ورود پردازنده های حاوی یک میلیارد نانوترانزیستور تا قبل از ده سال آینده حکایت دارد. به عنوان مثال شرکت اینتل اعلام نموده است که در سال دو هزار و هفت پردازنده های متکی بر نانوترانزیستور را با قدرت و سرعت بسیار بیشتر و مصرف کمترنسبت به آخرین دستاوردهای امروزی نیمه هادی ها، وارد بازار خواهد کرد.
در بخش دارو نیز پیش بینی شده است تا ده الی پانزده سال آینده نیمی از این صنعت متکی بر نانوفناوری خواهد بود که خود نیاز به وسایل تزریق جدید و آموزش های پزشکی روزآمد خواهد داشت. همچنین در صنایع شیمیایی، فقط ذکر بازار صد میلیارد دلاری کاتالیست ها که تا 10 سال آینده به طور کامل متکی بر کاتالیست های نانوساختاری خواهد بود؛ برای نشان دادن اهمیت بحث کافی است.
همچنین از هم اکنون بازار بزرگی برای بکارگیری مواد جدید در محصولات فعلی در حال شکل گیری است. موادی که می تواننند خواص جدید و فوق العاده ای به محصولات موجود بخشیده و موجب کاهش قیمت آن ها شوند. به عنوان نمونه نانولوله های کربنی (
Carbon Nanotubes) با وزن بسیار کمتر و استحکام بسیار بیشتر نسبت به موادی چون فولاد، بخش زیادی از صنایع را در آینده تحت تأثیر قرار خواهد داد.  

 5) تقسیم بندی های فنی و صنعتی نانوفناوری

نانوفناوری را هم از نظر شاخه های علمی و فنی آن و هم از نظر کاربردهای صنعتی می توان دسته بندی نمود. برخی از شاخه های علمی و فنی آن عبارتند از : الف – نانوپودر
ب – نانوسرامیک
ج – نانوالکتریک
د– نانوپزشکی
ه- نانوزیست فناوری  

  نمونه ای از تقسیم بندی کاربردهای آن نیز در زیر آمده است.

الف) کاربرد در ساخت مواد
نانوفناوری تغییر بنیادی مسیری است که در آینده، موجب ساخت مواد جدید خواهد شد و انقلابی در مواد و فرآیندهای تولید آن ها ایجاد خواهد کرد. محققین قادر به ایجاد ساختارهایی از مواد خواهند شد، که در طبیعت نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به ایجاد آن نیست. برخی از مزایای مواد نانوساختار عبارتست از : مواد سبک تر، قوی تر و قابل برنامه ریزی، کاهش هزینه عمر کاری از طریق کاهش دفعه های نقص فنی؛ ابزارهایی نوین بر پایه اصول و معماری جدید؛ بکارگیری کارخانه های مولکولی یا خوشه ای که مزیت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند. این مواد می توانند، کاربرهای مختلفی را در صنایعی همچون: صنعت هواپیمایی، صنعت خودرو، لوازم خانگی و غیره ایجاد نماید.
ب) کاربرد در پزشکی و بدن انسان:
سیستم های زنده را رفتارهای مولکولی در مقیاس نانومتر اداره می کنند. مقیاسی که شیمی، فیزیک، زیست شناسی و شبیه سازی کامپیوتری، همگی به آن سمت در حال گرایش هستند.
اكنون نگرش هایی به سمت استفاده از ابزارها و سیستم های نانوساختاری، بوجود آمده است که فرآیند آزمایشگاهی کنونی توالی ژنی (
genome sequencing) را به نحو شگرفی با استفاده از سطوح و ابزارهای نانو ساخته (nanofabricated
) دگرگون کرده است. افزایش قدرت انسان برای ترسیم سرشت ژنتیکی یک فرد، روش های شناسایی و درمان را دگرگون می کند.
فراتر از سهل شدن استفاده بهینه از دارو، نانوتکنولوژی می تواند فرمولاسیون و مسیرهایی برای رهایش دارو (
Drug Delivery
) تهیه کند، که به نحو حیرت انگیزی توان درمانی داروها را افزایش می دهد.
همچنین افزایش قابلیت های نانوتکنولوژیکی، به طور خاص مطالعات بنیادی زیست شناسی و پاتولوژی سلولی را تقویت خواهد کرد. در نتیجه پیشرفت ابزراهای تحلیل گر جدید که قادر به شناسایی جهان نانومتر باشند، این امر بسیار محتمل خواهد بود؛ که بتوان خواص شیمیایی و مکانیکی سلول ها (از جمله: فرآیندهایی هم چون تقسیم سلولی و غیره) را اندازه گیری و تغییر داد. این قابلیت ها تکمیل کننده ( و به شدت پشتیبانی کننده) تکنیک های مرسوم در علوم حیات هستند.
مواد زیست سازگار با کارآیی بالا، از توانایی بشر در کنترل نانوساختارها حاصل خواهد شد. نانو مواد سنتزی معدنی و آلی را مثل، اجزای فعال، می توان برای اعمال نقش تشخیصی (مثل ذرات کوانتومی که برای مرئی سازی به کار می رود) درون سلول ها وارد نمود.
افزایش توان محاسباتی بوسیله نانوفناوری، ترسیم وضعیت شبکه های ماکرومولکولی را در محیط های واقعی ممکن می سازد. این گونه شبیه سازی ها برای بهبود قطعات کاشته شده زیست سازگار در بدن و جهت فرآیند کشف دارو، الزامی خواهد بود.
شناسایی و ترمیم زخم ها و آسیب های بافتی همانند، ساختارهای طبیعی ( مانند گلبول های سفید و مولکول های ترمیم کننده زخم) در اندازه های نانو است. نیز با استفاده از این فناوری امکان تشخیص سریع بیماری های صعب العلاج و سرطانی امکان پذیر است. با استفاده از این فناوری جدید در دراز مدت می توان تومورهای مغزی را به درستی تشخیص داد و بدون آسیب زدن به بافت های سالم و با استفاده از پرتودرمانی این بیماری را بهبود بخشید ، که برای بیماران سرطانی بسیار مایه امید است.
نانو کپسول های تولیدی با استفاده از فناوری نانو، دارای موادی مانند: ویتامین
A
، رتینول و بیاکاروتن خواهند بود، که باید به لایه های عمقی پوست منتقل شوند تا بیشترین خواص ضد پیری و سایر خواص دارویی خود را بروز دهند.
با کارگذاری نانو ذرات فعال نوری در داخل گلبول های سفید خون، موفق به شناسایی سلول های آسیب دیده خواهیم شد.
ج) کاربردهای نانو در کشاورزی، آب، انرژی و میحط زیست

نانوفناوری ، منجر به تغییراتی شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پساب و آلودگی را کاهش خواهد داد. همچنین فناوری های جدید، امکان بازیافت و استفاده مجدد از مواد، انرژی و آب را فراهم خواهند کرد. در زمینه محیط زیست ، علوم و مهندسی، نانو می تواند تأثیر قابل ملاحظه ای در درک مولکولی فرآیندهای مقیاس نانو که در طبیعت رخ می دهد، در ایجاد و درمان مسائل زیست محیطی از طریق کنترل انتشار آلاینده ها، در توسعه فناوری های «سبز» جدید که محصولات جانبی ناخواسته کمتری دارند و یا د رجریانات و مناطق حاوی فاضلاب، داشته باشند. لازم به ذکر است ، نانوفناوری توان حذف آلودگی های کوچک از منابع آبی ( کمتر از دویست نانومتر) و هوا (زیر بیست نانومتر) و اندازه گیری و تخفیف مداوم آلودگی در مناطق وسیع تر را دارد.
در زمینه انرژی، نانوفناوری می تواند به طور قابل ملاحظه ای کارآیی، ذخیره سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار داده، مصرف انرژی را پایین بیاورد. به عنوان مثال، شرکت های مواد شیمیایی، مواد پلیمری تقویت شده یا نانوذرات را ساخته اند، که می تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیل ها شود. استفاده گسترده از این نانو کامپوزیت ها می تواند سالیانه یك و نیم میلیارد لیتر صرفه جویی مصرف بنزین به همراه داشته باشد.
نیز انتظار می رود تغییرات عمده ای در فناوری روشنایی در ده سال آینده رخ دهد. می توان نیمه هادی های مورد استفاده در دیودهای نورانی (
LED
ها) را به مقدار زیاد در ابعاد نانو تولید کرد. در آمریکا، حدود بیست درصد کل برق تولیدی، صرف روشنایی (چه لامپ های التهابی معمولی و چه فلوئورسنت) می شود. مطابق پیش بینی ها در ده تا پانزده سال آینده، پیشرفت هایی از این دست می تواند مصرف جهانی را بیش از ده درصد کاهش دهد که یك صد میلیارد دلار در سال صرفه جویی و دویست میلیون تن کاهش انتشار کربن به همراه خواهد داشت.
در زمینه آب، باید گفت جمعیت جهان د رحال افزایش و منابع آب آشامیدنی در حال کاهش است. سازمان ملل پیش بینی می کند که در سال دو هزار و بیست و پنج ، حدود چهل و هشت کشور (معادل سی و دو درصد جمعیت جهان) دچار کمبود آب آشامیدنی باشند. تخلیص و نمک زدایی آب از زمینه های مورد توجه در دفاع پیش گیرانه و امنیت زیست محیطی است. چرا که در سطح جهان ممکن است در آینده با مشکل کمبود آب مواجه شویم. استفاده از آب شرب با دو برابر سرعت افزایش جمعیت و کمبود حاصل از آن که بر اثر آلودگی نیز تشدید می شود، افزایش می یابد. دستگاه هایی به کمک نانوفناوری ساخته شده اند، که آب دریا را با انرژی ده برابر کمتر از دستگاه اسمز معکوس و لااقل صد برابر کمتر از تقطیر، نمک زدایی می کنند. این فرآیند کاراز نظر مصرف انرژی کاملاً عملی است، چون الکترودهای با مساحت سطحی بسیار بالا ساخته شده اند، که از طریق کنار هم قراردادن نانولوله های کربنی و دیگر ابتکارات طراحی، رسانای الکتریسته شده اند. همچنین نانوفناوری به طور مستقیم در پیشرفت کشاورزی سهیم خواهد بود. از جمله : مواد شیمیایی سازگار با زیست که برای تغذیه گیاه یا حفظ آن در برابر حشرات به شکل مولکولی طراحی شده اند، ارتقای ژنتیکی گیاهان و حیوانات، انتقال ژنها و داروها به حیوانات؛ انتقال ژن ها و دارو به حیوانات، امکان سازگاری گیاهان با خشکسالی و شوری و ...

د) کاربردهای نانوفناوری در هوافضا و امنیت ملی
محدودیت های شدید سوخت برای حمل بار به مدار زمین و ماورای آن و علاقه به فرستادن فضاپیما برای مأموریت های طولانی به مناطق دور از خورشید، کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفی را اجتناب ناپذیر می سازد. مواد و ابزار آلات نانوساختاری ، امید حل این مشکل را بوجود آورده است.
«نانو ساختن» (
Nanofabrication
) همچنین در طراحی و ساخت مواد سبک وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، مورد نیاز برای هواپیماها ، راکت ها، ایستگاه های فضایی و سکوهای اکتشافی سیاره ای یا خورشیدی، تعیین کننده است. همچنین استفاده روزافزون از سیستم های کوچک شده تمام خودکار، منجر به پیشرفت های شگرفی در فناوری ساخت و تولید خواهد شد. این مسأله باتوجه به این که محیط فضا، نیروی جاذبه کم و خلاء بالا دارد، موجب توسعه نانوساختارها و سیستم های نانو که ساخت آن ها در زمین ممکن نیست ؛ در فضا خواهد شد.
برخی کاربردهای دفاعی نانوفناوری نیز عبارتند از : تسلط اطلاعاتی از طریق نانوالکتریک پیشرفته به عنوان یک قابلیت مهم نظامی، امکان آموزش مؤثرتر نیرو به کمک سیستم های واقعیت مجازی پیچیده تر حاصله از الکترونیک نانوساختاری، استفاده از اتوماسیون و رباتیک پیشرفته برای جبران کاهش نیروی انسانی نظامی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارآیی خودروهای نظامی، دستیابی به کارایی بالاتر (وزن کمتر و قدرت بیشتر) مورد نیاز در صحنه های نظامی و در عین حال تعداد دفعات نقص فنی کمتر، هزینه کمتر در عمر کاری تجهیزات نظامی، پیشرفت در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت عوامل شیمیایی، زیستی و هسته ای، بهبود طراحی در سیستم های مورد استفاده در کنترل و مدیریت تکثیر نشدن هسته ای، و تلفیق ابزارهای نانو و میکرومکانیکی جهت کنترل سیستم های دفاع هسته ای ، در بسیاری موارد، فرصت های اقتصادی و نظامی مکمل هم هستند. کاربردهای درازمدت نانوفناوری در زمینه های دیگر، پشتیبانی کننده امنیتملی است و بالعکس.
ذ – کاربرد نانوفناوری در صنایع بهداشتی و آرایشی
استفاده از مواد غیرآلی به عنوان جاذب اشعه خورشید جهت کاربرد در ضد آفتاب ها، انقلاب بزرگی در صنایع بهداشتی و دارویی به وجود آورده است. استفاده از نانو ذرات اکسید روی برای کرم های ضد آفتاب و نیز به عنوان ضد التهاب و نانو ذرات اکسید تیتانیوم برای کاهش صدمات ناشی از آسیب روز افزون اشعه ماورای بنفش بر روی پوست، گسترش پیدا کرده است. استفاده از نانو ذرات اکسید تیتانیوم و سیلیکون بر روی صورت سبب می شود پوست صورت، ظاهری صاف و بدون چروک به خود بگیرد و نیز از این نانو ذرات به عنوان درمان خشکی پوست هم استفاده می شود. همچنین از نانو ذرات اکسید تیتانیوم در شامپوهای محافظ پوست، کرم صورت و پمادهای بهداشتی دیگراستفاده می شود. ساخت نانو ماشین هایی که قادرهستند، فرم موی افراد را به نحو دلخواه آنان تغیر دهند، چین و چروک پوست را صاف کرده و چربی اضافی را جمع آوری کنند.
جوراب های حاوی نانو ذرات نقره ، باعث مهار رشد باکتری و قارچ ها می شود و از بروز بوی بد پاها، مسائل مربوط به پای ورزشکاران ، عفونت ناخن پا و عفونت کف پا که بیشتر در افراد دیابتی بروز می کند، جلوگیری می کند.

و) کاربرد فناوری در صنعت الکترونیک
با استفاده از این فناوری می توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را در حد هزار برابر یا بیشتر افزایش داد و در نهایت به ساخت ابزارهای ابر محاسباتی به کوچکی یک ساعت مچی منتهی شد.
اگر ظرفیت نهایی ذخیره اطلاعات، به حدود یک ترابیت در هر اینچ مربع برسد، ذخیره سازی پنجاه عدد
DVD
بیشتر در یک هارددیسک با ابعاد یک کارت اعتباری میسر خواهد شد. ساخت تراشه ها در اندازه های فوق العاده کوچک به عنوان مثال در اندازه های سی و دو تا نود نانومتر و تولید دیسک های نوری 100 گیگا بایتی در اندازه بایتی در انازه های کوچک نیز از دیگر کاربردهاست.
ز) کاربرد نانوفناوری در صنعت خودرو
یکی از اصلی ترین موضوعات مطرح در نانو فناوری، ساخت مواد با خواص جدید است. این مواد ارزش افزوده بسیار بالا و کارایی بیشتری در تمام صنایع خواهند داشت؛ که صنعت خودرو نیز از آن مستثنی نیست. ساخت بدنه سبک تر و مقاوم تر برای خودرو، ساخت لاستیک هایی با مقاومت سایشی بهتر، ساخت قطعات موتور با عمر چند برابر، کاهش مصرف سوخت خودرو، ساخت باتری هایی با انرژی بالا و دوام بیشتر، ساخت حس گرهای چند منظوره برای كنترل فرآیندهای مختلف در خودرو، ساخت کاتالیزورهای اگزوز خودرو جهت کاهش آلودگی هوا، لایه های خیلی محکم با خصوصیات ویژه ای مثل الکتروکرومیک (رنگ پذیری الکتریکی) یا خود پاک کنندگی برای استفاده در شیشه ها و آینه های خودرو و سازگار کردن خودرو با محیط زیست و بسیاری از موارد دیگر از جمله کاربردهایی هستند که نانوفناوری در صنعت خودرو خواهد داشت.
همچنین جایگزینی کربن سیاه تایرها با ذرات رس و پلیمرهای نانومتری، فناوری جدیدی است که تایرهای سازگار با محیط زیست و مقاوم در برابر ساییدگی را به ارمغان می آورد.
صنعت خودرو از طرفی در معرض فشارهای ناشی از قیمت سوخت و مسایل ایمنی است و از طرف دیگر به شدت تحت تأثیر سلایق و تنوع در خواسته های مشتریان برای مدل های جدید خودرو است که با رجوع به فناوری نانو می توان بر مشکلات فوق فایق آمد.
ح) کاربردهای دیگر
پژوهشگران سراسر دنیا جهت یافتن کاربردهایی برای نانو لوله ها در زمینه های مختلفی مانند: رنگ، باتری و وسایل الکترونیکی کوچک، در حال رقابت هستند. یکی از این موارد، دستگاه اشعه ایکس ست که در آینده می تواند کوچک تر، ارزان تر و دقیق تر باشد و عملکرد بهتری در مراکز رادیولوژی و مراکز بازرسی فرودگاه ها داشته باشد، از نانولوله جهت ذخیره انرژی بهتر در باتری ها نیز استفاده می شود. کاتالیزورها به سطح ویژه وابسته هستند و با استفاده از فناوری نانو می توان این سطح ویژه را به مقدار فوق العاده ای افزایش داد که سبب افزایش سرعت و کارایی در واکنش های شیمیایی می شود.
با بهره گیری از فناوری نانو می توان گیریسی تولید نمود که در درجه حرارت های بسیار بالا مورد استفاده قرار گیرد.  

  -6) ده محصول جاری شده با استفاده از فناوری نانو

در زیر، ده محصول برتر نانو فناوری در سال دو هزار و سه میلادی طبقه بندی شده است. این خبر، نشان می دهد کسانی که هنوز معتقدند نانوفناوری فقط در آزمایشگاه است، اشتباه فکر می کنند.

1 – پارچه های ضدچروک و ضد لکه
شرکت آمریکایی نانوتکس با اضافه نمودن ساختارهای مولکولی به الیاف کتان، الیافی ساخته است که مایعات و لکه ها بر روی آن ها حرکت نموده و جذب نمی شوند. بنابراین چنانچه قهوه بر روی شلوار سفید رنگی ریخته شود به طرز شگفت انگیزی بر روی آن حرکت کرده و جذب نمی شود ( مثل حرکت قطرات آب بر روی پرهای غاز). شرکت سوئیسی نانواسفربه تازگی در رقابت با شرکت فوق محصولاتی تولید کرده است که نه تنها در صنایع پوشاک سازی بلکه در بخش های پزشکی و لوازم خانگی مثل مبلمان کاربرد دارند. محصولات این شرکت ضد چربی است.

2 – واکس اسکی با کیفیت برتر
تیم ملی اسکی کانادا از این واکس استفاده نموده است و به زودی هر اسکی بازی می تواند از آن استفاده کند. نانوواکس سراکس یکی از اولین محصولات جهانی است که با استفاده از نانوفناوری شیمیایی، پوشش هوشمندی با خواص چند عملکردی ایجاد می نماید. این واکس به وسیله شرکت آلمانی نانوگیت تولید شده و سطحی بسیار لیز و سخت ایجاد می نماید. این پوشش بسیار نازک، نسبت به پوشش های قبلی که به سرعت خاصیت خود را از دست می دادند، بسیار بادوام تر است.
این پوشش هوشمند با کاهش دما بسیار سفت می شود و با کریستال های برف و پوست سازگاری بسیار خوبی دارد. محصولات نانوواکس با فرمول های مختلفی برای انواع ورزش های زمستانی که در شرایط مختلف انجام می شوند تولید شده اند.
3 – محافظ پوست با قابلیت نفوذ عمیق
صنایع آرایشی و بهداشتی نقش مهمی در پیشبرد صنعت ذرات دارند. یکی از اهداف این صنایع، پیدا نمودن سیستم رسانش مواد فعال متنوع با قابلیت نفوذ عمیق است. ال اورال یکی از بزرگ ترین شرکت های تولید کننده مواد آرایشی در جهان، اولین محصول نانوفناوری خود را در سال هزار و نهصد و نود و هشت (م) معرفی نمود. این محصول کرم ضدچروک با نام
Plenitude Revitalift است. در تولید این کرم از یک فرآیند انحصاری نانوفناوری ( تا دویست نانومتر) به منظور داخل نمودن ویتامین A
به درون یک کپسول پلیمری استفاده شده است.
کپسول مانند اسفنج، کرم را درون خود جذب و نگه داری می نماید تا این که پوسته بیرونی آن در زیر پوست حل شود. بر طبق بررسی های شرکت
L’Oreal
هشتاد درصد خانم هایی که این کرم را مصرف کرده اند خاصیت ضد چروک بودن آن را تأیید نموده اند. همچنین هفتاد و پنج درصد آنان می گویند این کرم در سفت شدن پوست مؤثر است. بنابراین نانوفناوری می تواند مسیری به سمت جوانی طولانی باشد.
4 – دوربین دیجیتال
OLED

اغلب دوربین های دیجیتال با استفاده از دیود گسیل نور آلی (
OLED) ساخته می شوند. OLED ها نه تنها روشن تر از LCD ها است .بلکه انرژی کمتری نسبت به آن ها مصرف می نماید. همچنین آن ها دارای زاویه دید وسیع تری هستند. اولین دوربین دیجیتالی که در آن از نمایش دهنده های OLED استفاده شده است دوربین سه ویك دهم مگاپیکسل است که توسط شرکت کداک تولید شده است.
5- عینک های آفتابی با کیفیت بالا
شرکت نانو فیلم با استفاده از نانوفناوری، پوشش های پلیمری بسیار نازک ضد انعکاس و حفاظتی برای عینک ها ساخته است به گونه ای كه شیشه آن ها در مقابل خراشیدگی مقاومت داشته و ضد انعکاس می باشد.
این شرکت ابتدا لایه هایی به ترتیب با ضخامت صدو پنجاه نانومتر و بیست میکرون را بر روی سطح لنزها نشاند و سپس از فرایند خودسامانی شیمیایی برای نشاندن پوشش پلیمری بر روی سطح خارجی عدسی ها استفاده نمود. ضخامت پوشش فوق، سه تا ده نانومتر بود که عدسی ها را ضد انعکاس می کرد.
پوشش فوق علاوه بر ایجاد خاصیت ضدانعکاسی برای عدسی ها، چربی و لکه ها را از روی آن برطرف و عدسی ها را حساس تر نیز می نماید.
6 – کلاه ایمنی هوشمند
یکی از بزرگ ترین مشکلات موتورسواران، تغییر شرایط نور است. به عنوان مثال، ورود به تونل می تواند یک کار خیلی خطرناک باشد. هر ساله هزاران موتور سوار در تصادف های ناشی از این موضوع کشته می شوند.
شرکت سوئدی کروموژینکس مشکل فوق را با تولید نوع جدید از کلاه ایمنی با نام «آفتابگردان» حل کرده است. شفافیت این کلاه به سرعت تحت تأثیر شرایط نوری موجود با استفاده از یک فیلم نازک یا ورقه الکتروکرومیک (
EC
) تغییر می کند. این فیلم شامل لایه های نازک اکسید است که بین دو ورقه پلیمری انعطاف پذیر روی هم قرار گرفته اند.

7- نانو جوراب
نه تنها ورزشکارها بلکه اکثر مردم از عرق پا رنج می برند و نمی توانند آن را تحمل نمایند. بطور طبیعی هر پا دارای دویست و پنجاه هزار غده عرقی است ، که قادرند حدود پانصد میلی لیتر عرق در روز تولید نمایند. عرق پای ورزشکاران ناشی از قارچ هایی است که بین پنجه پا و چین و چروک پوست جمع می شوند. به تازگی جوراب هایی از جنس کتان که به وسیله نانو ذرات نقره بهبود یافته اند، توسط شرکت سول فرش وارد بازار شده است.
نانو ذرات نقره از رشد باکتری ها و قارچ ها جلوگیری نموده و بدین وسیله از چرب شدن و بد بو شدن پا جلوگیری می کند.
8 – کرم های ضد آفتاب
مصرف کرم های ضد آفتاب معمولی پوست را به قدری سفید می کند که حالت نامناسبی پیدا می کرد. این سفیدی ناشی از اکسید روی است. دلیل استفاده از اکسید روی آن است که فاکتورهای قبلی حفاظت در برابر آفتاب
SPF معمولی فقط در برابر اشعه ماورای بنفش نوع B(UVB) از پوست حفاظت می نمودند اما اکسید روی از پوست در برابر هر دو نوع اشعه ماورای بنفش A و B (UVA و UVA
) محافظت می کند.
جهت حل این مشکل، شرکت
BASF ماده ای به نام Z- COTE با کمک نانوفناوری ساخته است. این ماده جزء اصلی کرم جدید ضدآفتاب با نام تجاری NuCell SunSense SPF30 است. بر طبق گفته های مسئولان شرکت BASF، نانو ذرات پراکنده شده اکسید روی، جزء اصلی Z-COTE است . کاربرد نانوفناوری در Z-COTE سبب تولید نانو کریستال های اکسید روی با خلوص بالا شده، که این امر منجر به افزایش مرغوبیت کرم های ضدآفتاب می شود. از دیگر مزایای کرم های ضدآفتاب جدید، این است که Z-COTE
به وسیله پوست جذب نشده و ایجاد حساسیت (آلرژی) نمی کند.
9 و 10 – توپ ها و راکت های تنیس با کیفیت بالا
توسعه پایدار مواد، به تازگی کارخانجات ساخت راکت تنیس را بر آن داشته است که از نانو فناوری استفاده نمایند. در سال دو هزار و دو (م) کارخانه فرانسوی بابولات راکت های مدل
VS
را که با استفاده نانو لوله های کربنی ساخته شده بودند به بازار عرضه نمود. نانولوله های کربنی صد برابر محکم تر از فولاد و شش برابر سبک تر از آن است. این مواد سبب افزایش سفتی و استحکام پایدار کننده های موجود در دو طرف راکت تنیس می شوند.
به گفته مسئولین کارخانه
Babolat، راکت های نوع VS Nanotube پنج برابر مستحکم تر از راکت های کربنی موجود است و نیروی بیشتری را به توپ وارد می کنند. شرکت InMart نیز توپ های تنیسی با نام Wilson double core
ساخته است که درون آن ها نانو کامپوزیت وارد شده است.
InMart
برای آئرودینامیک تر شدن این توپ ها، هسته داخلی آن ها را با ورقه هایی از نانو کامپوزیت های پلیمر خاک رس به ضخامت بیست میکرومتر لایه نشانی می کند(ضخامت هر کدام از این ورقه ها یك نانومتر است) در اثر این فرآیند هیچ تغییری در وزن و الاستیسیته آن ها بوجود نمی آید.
قیمت این توپ ها یك و نیم دلار از قیمت توپ های معمولی بیشتر و طول عمر آن ها دو برابر توپ های معمولی است. این توپ ها هم اکنون در جام
Davis مورد استفاده قرار می گیرند.




دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -