تکنولوژی نانو و کاربرد های آن

بیش از 20 سال از تحقیق در علوم نانو و بیش از پانزده سال تحقیق و توسعه متمرکز تحت عنوان NNI می گذرد و کاربردهای نانوتکنولوژی در اشکال مختلف برای سودمندی جامعه ارائه می شود.این شاخه تکنولوژیکی ساختار مولکولی مواد را دستکاری می کند تا خواص ذاتی آنها را تغییر دهد و با کاربردهای شگفت انگیزش به بشر امروزی کمک کند.مواد نانو تشکیل شده از گرافن هستند( کربن اصلاح شده سخت‌تر از فولاد، سبک‌تر از آلومینیوم و تقریباً شفاف )

در سال 1959 در مراسم جایزه نوبل ، فیزیکدان ریچارد فاینمن اولین کسی بود که در مورد کاربردهای فناوری نانو در موسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) صحبت کرد. با قرن بیست و یکم، این حوزه یکپارچه شد، به بازار عرضه شد و رونق گرفت. نانو شامل حوزه های دیگری مانند شیمی آلی و زیست شناسی مولکولی هم می شود.

نانوتکنولوژی به بهبود چشمگیر و حتی متحول کردن بسیاری از بخش‌های فناوری و صنعت کمک می‌کند: فناوری اطلاعات، امنیت داخلی، پزشکی، حمل‌ونقل، انرژی، ایمنی مواد غذایی و علوم محیطی و بسیاری دیگر. امروزه صنعت نانو به کمک مهندسین عمران آمده و با کمک تکنولوژی نانو می توان مواد نانو سنگ نما تولید نمود که حاصل آن داشتن یک نمای واترپروف را به دنبال خواهد داشت.

در زیر فهرستی از مزایا و کاربردهای نانوتکنولوژی آمده که به سرعت در حال رشد است:

مواد و فرآیندهای روزمره نانو

بسیاری از مزایای فناوری نانو به این بستگی دارد که می‌توان ساختار مواد را در مقیاس‌های بسیار کوچک برای دستیابی به ویژگی‌های خاص آن بکار برد، در نتیجه مجموعه ابزارهای علم مواد را تا حد زیادی گسترش می دهد. با استفاده از فناوری نانو، مواد را می‌توان به طور موثری قوی‌تر، سبک‌تر، بادوام‌تر، واکنش‌پذیرتر، ریزتر، یا رسانای الکتریکی بهتر ساخت. بسیاری از محصولات تجاری روزمره در حال حاضر در بازار و در استفاده روزانه هستند که به مواد و فرآیندهای نانومقیاس متکی می باشند:

لایه‌های شفاف نانومقیاس روی عینک‌ها، نمایشگرهای کامپیوتر و دوربین، پنجره‌ها و سطوح دیگر می‌توانند آن‌ها را ضد آب ، ضد انعکاس، خود تمیز شونده، مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش یا مادون قرمز، ضد مه، ضد میکروبی، مقاوم در برابر خش یا رسانای الکتریکی باشند.

با کمک نانو خودروهای سبک وزن، کامیون ها، هواپیماها، قایق ها و فضاپیماها می تواند منجر به صرفه جویی قابل توجهی در مصرف سوخت شود. افزودنی‌های نانومقیاس در مواد کامپوزیت پلیمری در چوب‌های بیسبال، راکت‌های تنیس، دوچرخه‌ها، کلاه ایمنی موتورسیکلت، قطعات خودرو، چمدان‌ها و محفظه‌های ابزار برقی استفاده می‌شوند که آنها را سبک، سفت، بادوام و انعطاف‌پذیر می‌سازد.

ورق های نانولوله کربنی اکنون برای استفاده در وسایل نقلیه هوایی نسل بعدی تولید می شوند. به عنوان مثال، ترکیب وزن سبک و رسانایی آنها را برای کاربردهایی مانند محافظ الکترومغناطیسی و مدیریت حرارتی ایده آل می کند.

کاربردهای الکترونیک و فناوری اطلاعات از نانو

فناوری نانو تا حد زیادی به پیشرفت‌های عمده در محاسبات و الکترونیک کمک کرده است، که منجر به سیستم‌های سریع‌تر، کوچک‌تر و قابل حمل‌تر می‌شود که می‌توانند مقادیر بزرگ‌تر و بزرگ‌تری از اطلاعات را مدیریت و ذخیره کنند. این برنامه های کاربردی که به طور مداوم در حال توسعه هستند عبارتند از:

ترانزیستورها، سوئیچ‌های اساسی که تمامی محاسبات مدرن را امکان‌پذیر می‌کنند، از طریق فناوری نانو کوچک‌تر و کوچک‌تر شده‌اند. در آغاز قرن، اندازه یک ترانزیستور معمولی 130 تا 250 نانومتر بود. در سال 2014، اینتل یک ترانزیستور 14 نانومتری ایجاد کرد، سپس IBM اولین ترانزیستور هفت نانومتری را در سال 2015 ساخت و سپس آزمایشگاه ملی لارنس برکلی ترانزیستور یک نانومتری را در سال 2016 نشان داد! ترانزیستورهای کوچکتر، سریعتر و بهتر ممکن است به این معنی باشد که به زودی کل حافظه رایانه شما ممکن است روی یک تراشه کوچک ذخیره شود.

کاربردهای دیگر نانو تکنولوژی

نانوتکنولوژی و نانومواد را می توان در انواع بخش های صنعتی به کار برد. آنها معمولاً در این مناطق یافت می شوند:

الکترونیک

نانولوله‌های کربنی به‌عنوان ماده‌ای برای ساخت ریزتراشه‌ها و دستگاه‌های کوچک‌تر، سریع‌تر و کارآمدتر، و همچنین نانوسیم‌های کوانتومی سبک‌تر، رساناتر و قوی‌تر، جایگزین سیلیکون می‌شوند. ویژگی های گرافن آن را به یک کاندید ایده آل برای توسعه صفحه نمایش های لمسی انعطاف پذیر تبدیل می کند.

انرژی

یک نیمه رسانای جدید که توسط دانشگاه کیوتو ساخته شده است، ساخت پنل های خورشیدی را امکان پذیر می کند که میزان نور خورشید تبدیل به الکتریسیته را دو برابر می کند. نانوتکنولوژی همچنین هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، توربین‌های بادی قوی‌تر و سبک‌تر تولید می‌کند، راندمان سوخت را بهبود می‌بخشد و به لطف عایق حرارتی برخی از اجزای نانو، می‌تواند در مصرف انرژی صرفه‌جویی کند.

زیست پزشکی

خواص برخی از نانوموادها آنها را برای بهبود تشخیص و درمان زودهنگام بیماری های عصبی یا سرطان ایده آل می کند. آنها قادرند به طور انتخابی به سلول های سرطانی بدون آسیب رساندن به سایر سلول های سالم حمله کنند. برخی از نانوذرات نیز برای تقویت محصولات دارویی مانند ضد آفتاب استفاده شده است.

محیط زیست

تصفیه هوا با یون، تصفیه فاضلاب با نانوحباب یا سیستم های نانو فیلتراسیون برای فلزات سنگین از جمله کاربردهای سازگار با محیط زیست آن است. نانوکاتالیست‌ها نیز برای کارآمدتر کردن واکنش‌های شیمیایی و آلودگی کمتر در دسترس هستند.

غذا

در این زمینه می‌توان از نانوبیوسنسورها برای تشخیص وجود عوامل بیماری‌زا در مواد غذایی یا نانوکامپوزیت‌ها برای بهبود تولید غذا با افزایش مقاومت مکانیکی و حرارتی و کاهش انتقال اکسیژن در محصولات بسته‌بندی شده استفاده کرد.

صنعت پوشاک و لباس

فناوری نانو امکان تولید پارچه‌های هوشمندی را فراهم می‌کند که لک و چروک نمی‌شوند و همچنین مواد قوی‌تر، سبک‌تر و بادوام‌تر برای ساخت کلاه ایمنی موتورسیکلت یا تجهیزات ورزشی تولید می‌شوند.

سخن پایانی

در این مقاله سعی شد تا شما را با برخی از کاربردهای تکنولوژی نانو آشنا سازیم. امید است مورد توجه شما دوستان قرار گرفته باشد.