فناوری نانو

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
‎C60‏ که از جستارهای مهم پژوهش‌های وابسته به فناوری نانو است.

فناوری نانو یا نانوتکنولوژی رشته‌ای از دانش کاربردی و فناوری است که جستارهای گسترده‌ای را پوشش می‌دهد. موضوع اصلی آن نیز مهار ماده یا دستگاه‌های در ابعاد کمتر از یک میکرومتر، معمولاً حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است. در واقع نانو تکنولوژی فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستمهایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدی - عمدتاً متاثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک - از خود نشان می‌دهند. فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیده‌ای عظیم است که در تمامی گرایشات علمی راه یافته واز فناوریهای نوینی است که با سرعت هرچه تمام تر درحال توسعه می‌باشد. از ابتدای دهه ۱۹۸۰ میلادی گستره طراحی و ساخت ساختمانها هر روزه شاهد نوآوری‌های جدیدی در زمینه مصالح کارآراتر و پربازده ترمقاومت، شکل پذیری، دوام و توانایی بیشتر نسبت به مصالح سنتی است. نانوفناوری یک دانش به شدت میان‌رشته‌ای است و به رشته‌هایی چون مهندسی مواد، پزشکی، داروسازی و طراحی دارو، دامپزشکی، زیست‌شناسی، فیزیک کاربردی، ابزارهای نیم رسانا، شیمی ابرمولکول و حتی مهندسی مکانیک، مهندسی برق و مهندسی شیمی نیز مربوط می‌شود. تحلیل گران بر این باورند که فناوری نانو، فناوری زیستی (Biotechnology) و فناوری اطلاعات (IT) سه قلمرو علمی هستند که انقلاب سوم صنعتی را شکل می‌دهند.[۴] نانو تکنولوژی می‌تواند به عنوان ادامهٔ دانش کنونی به ابعاد نانو یا طرح‌ریزی دانش کنونی بر پایه‌هایی جدیدتر و امروزی‌تر باشد.

ایران در فناوری نانو مقام هفتم را در دنیا داراست.[۱]

تاریخچه فناوری نانو[ویرایش]

در حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد مسیح، دموکریتوس فیلسوف یونانی، برای اولین بار واژه اتم را که در زبان یونانی به معنی تقسیم نشدنی است، برای توصیف ذرات سازنده مواد به کار برد. از این رو شاید بتوان او را پدر فناوری و علوم نانو دانست.

نانو ریشه یونانی "نانس" به معنی کوتوله می‌باشد.[۲] فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیده‌ای عظیم می‌باشد که در تمامی گرایشات علمی راه یافته است تا جایی که در یک دههٔ آینده برتری فراینده‌ها، وابسته به این تحول خواهد بود.[۳] ماهیت فناوری نانو توانایی کارکردن در تراز اتمی، مولکولی و فراتر از آن در ابعاد بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر، با هدف ساخت و دخل و تصرف در چگونگی آرایش اتم‌ها یا مولکول‌ها با استفاده از مواد، وسایل و سیستم‌هایی با توانایی‌های جدید و با تغییر این ساختارها و رسیدن به بازدهی بیشتر مواد می‌باشد. فناوری نانو فرایند دستکاری مواد در مقیاس اتمی و تولید مواد و ابزار، به وسیله کنترل آنها در سطح اتم‌ها و مولکولهاست. در واقع اگر همه مواد و سیستم‌ها ساختار زیربنایی خود را در مقیاس نانو ترتیب دهند؛ آنگاه تمام واکنش‌ها سریع‌تر و بهینه‌تر صورت می‌گیرد و توسعه پایدار پیش گرفته می‌شود.[۲]از جمله دستاوردهای فراوان این فناوری کاربرد آن در تولید، انتقال، مصرف و ذخیره‌سازی انرژی با کارایی بالاست که تحول شگرف را در این زمینه ایجاد می‌کند.[۳]از اینرو دست‌اندرکاران و محققان علوم نانو در تلاش اند تا با استفاده از این فناوری به آسایش و رفاه بیشتر در درون و برون ساختمان با یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا و صرفه‌جویی در هزینه‌ها بخصوص در مصرف منابع انرژی و در نهایت به توسعه پایدار دست یابند. فناوری نانو منجر به تغییرات شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پساب و آلودگی را کاهش خواهد داد.

معرفي فن‌آوری نانو[ویرایش]

فن‌آوری نانو توانايي ساخت، كنترل و استفاده ماده در ابعاد نانومتري است. اندازه ذرات در فن‌آوری نانو بسيار مهم است، چرا كه در مقياس نانويي، ابعاد ماده در خصوصيات آن بسيار تأثيرگذار است و خواص فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي تک تک اتم ها و مولکول ها با خواص توده ماده متفاوت است. اين اندازه در مواد مختلف متفاوت است، اما به طور معمول مواد نانو به موادي كه حداقل يكي از ابعاد آن ها كوچك تر از 100 نانو متر باشد گفته مي شود. [۴]

مراحل فن‌آوری نانو[ویرایش]

در مجموع این فناوری شامل سه مرحله می‌باشد:

  1. طراحی مهندسی ساختارها در سطح اتم.
  2. ترکیب این ساختارها و تبدیل آنها به مواد جدید با ساختار نانو با خصوصیات ویژه.
  3. ترکیب اینگونه مواد و تبدیل آنها به ابزارهای سودمند.

انتظار می‌رود که نانو تکنولوژی نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده‌ها، محیط زیستی سالم‌تر را فراهم کند..[۵]

محصولات[ویرایش]

محصولات نانو مواد را هم می‌توان به صورت‌های زیر بیان کرد:

  1. فیلم‌های نانو لایه برای کاربردهای عمدتاً الکترونیکی.
  2. نانو پوشش‌های حفاظتی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی.
  3. نانو ذرات به عنوان پیش‌سازنده یا اصلاح ساز پدیده‌های شیمیایی و فیزیکی.[۳]

تعریف استاندارد[ویرایش]

  1. به طراحی، تعیین ویژگی‌ها، تولید و کاربرد مواد، ابزار آلات و سیستم‌ها با کنترل شکل و اندازه در مقیاس نانو می‌گویند.[۶]
  2. به دستکاری کنترل شده، جاگیری دقیق، اندازه‌گیری، مدلسازی و تولید مواد در مقیاس نانو می‌گویند و هدف آن تولید مواد، ابزار و سیستم‌هایی با ویژگی‌های بنیادی و عملکردهای جدید می باشدپس علم نانو علمی است برای زندگی.[۶]

اصول بنیادی[ویرایش]

یک نانومتر (nm) یک میلیاردیم متر است. برای سنجش طول پیوندهای کربن-کربن، یا فاصلهٔ میان دو اتم بازهٔ ۱۲. تا ۱۵. نانومتر به کار می‌رود؛ همچنین قطر یک مولکول دی‌ان‌ای دو رشته ای نزدیک به ۲ نانومتراست. و از سوی دیگر کوچک‌ترین باکتری ۲۰۰ نانومتر است. اگر بخواهیم برای دریافتن مفهوم اندازهٔ یک نانومتر نسبت به متر سنجشی انجام دهیم می‌توانیم اندازهٔ آن را مانند اندازهٔ یک تیله به کرهٔ زمین بدانیم..[۷] یا به شکلی دیگر یک نانومتر اندازهٔ رشد ریش یک انسان در طول زمانی است که برای بلند کردن تیغ از صورتش باید بگذرد.[۸]

نانودربهبودکیفیت فضاهای شهری[ویرایش]

  • دیوارنویسی وتبلیغات
  • انتی گرافیت ها (پوشش نانو ضد دیوار نویسی):

انتی گرافیت کردن سطوح توسط پوششهای انتی گرافیتی پایدار که دارای خاصیت ضد آب وضد آلودگی زیاد هستند. پوششهای انتی گرافیتی روی مصالح سفف می‌گردد رنگهای اسپری شده و پوسترهای چسبانده شده به راحتی از روی سطوح دیوار ها، موانع صوتی وپایه پلها در شهرها پاک شوند. نمونه موردی : مجتمع hofjager palais

  • خصوصیت خود تمیزشوندگی در زمین بازی کودکان

فضای بازی کودکان درمرکز پارک که بخشی از آن برای محافظت دربرابر نورواستفاده از پوشش‌های خودتمیزشونده استفاده شده است.

  • تصفیه کنندهٔ هوا

اگرچه مواد نانونمی توانند کاملا هواراتصفیه کننداما می‌توانندکیفیت هوارابهترکنند. این موادبوهاوآلودگی هارانیزریشه کن می‌کنند. خصوصیت تصفیه کنندگی هوای مصالح نانوهم درخارج وهم درداخل بناهانقش مهمی رادر محیط خارج بازی می‌کند.[۹]

رابطه نانو تکنولوژی و معماری[ویرایش]

گستره حوزه نانو تکنولوژی، معماری و ساختمان سازی را نیز در بر می‌گیرد. اساسا نانو تکنولوژی خود نوعی ساختن و بنا کردن است و از این حیث شباهت زیادی به معماری در مقیاس انسانی دارد. شاید مهمترین فرق تنها در مقیاس نانو ساختارها با ساختارهای معماری باشد. فن آوری نانو، فن آوری طبیعت است و در پی حقارت مقیاس انسان در فضا یا دگرگونی انسان در طبیعت نیست. این موضوع اثر مستقیم روی فرهنگ کاربران خواهد داشت.[۱۰]

کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت ساختمان[ویرایش]

با توجه به نو بودن اين فن آوري، هر سال كاربردهاي جديدي از آن در صنايع مختلف معرفي مي شود. در مورد كاربرد هاي نانوتكنولوژي در صنعت ساختمان به طور خلاصه مي توان به موارد زير اشاره كرد: [۴]

  • بهبود خواص سيمان و بتن
    • بهبود خواص مكانيكي
    • افزايش كيفيت سيمان و بتن
    • جلوگیری از نفوذ عوامل مخرب خارجي به داخل بتن
  • نانو پوشش ها
    • ايجاد پوشش عايق مناسب
    • عدم نفوذ عوامل خوردگي
    • افزايش مقاومت در برابر انتقال حرارت
    • افزايش مقاومت در برابر خوردگي ، سايش و پوسيدگي
    • خاصيت خود تميز شوندگي سطوح
    • رنگ های تصفیه کننده هوا
  • نانو ضد آب كننده ها
  • نانو شيشه ها
    • شيشه هاي خود تميز شونده
    • شيشه هاي محافظ در برابر آتش
    • شيشه هاي كنترل كننده انرژي
  • نانو آسفالت ها
  • نانوكامپوزيت ها
  • تصفيه کننده های آب و فاضلاب

شاخه‌های اصلی در نانو[ویرایش]

می‌توان موردهای زیر را شاخه‌های بنیادین دانش نانوفناوری دانست:

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. جدول وضعیت 30 کشور دنیا در تولید علم نانو
  2. ۲٫۰ ۲٫۱ عابدینی، ف. و همکاران. "بررسی و تحلیل چگونگی بهره‌گیری ازفناوری نانو در توسعه معماری پایدار". همایش ملی معماری پایدار و توسعه شهری، بوکان، اردیبهشت ۱۳۹۲.
  3. ۳٫۰ ۳٫۱ ۳٫۲ کرامت‌آذر، ز. فیض‌اله بیگی، ا. حاجب، س. "بررسی جایگاه مصالح هوشمند و خود ترمیم در معماری پایدار". اولین همایش ملی معماری، مرمت، شهرسازی و محیط زیست پایدار، همدان، دانشکده فنی شهید مفتح همدان، شهریور ۱۳۹۲.
  4. ۴٫۰ ۴٫۱ فصلنامه کیسون. مقاله کاربرد تکنولوژی نانو در صنعت ساختمان
  5. حق پناه، م. و همکاران. "سازه‌های نو در ساختمان‌های هوشمند با رویکرد معماری پایدار". همایش ملی معماری پایدار و توسعه شهری، بوکان، اردیبهشت ۱۳۹۲.
  6. ۶٫۰ ۶٫۱ دیکشنری نانو
  7. Jennifer Kahn (۲۰۰۶). "Nanotechnology". National Geographic ۲۰۰۶ (June): ۹۸-۱۱۹
  8. Jennifer Kahn (۲۰۰۶). "Nanotechnology". National Geographic ۲۰۰۶ (June): ۹۸-۱۱۹.
  9. نقش مصالح نانودربهبودفضاهای شهری. مولف:لیلاداوودزاده.... عضوهیئت علمی دانشگاه سماتهران
  10. کتاب بکارگیری فناوری نانو در عرصه معماری ساختمان. مولف سیده حدیثه صدیق ضیابری، محمد محمدزاده
  1. ویکی‌پدیای انگلیسی (دسترسی در ۲۱ ژوئیه ۲۰۰۷)

پیوند به بیرون[ویرایش]

جستجو در ویکی‌انبار در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ فناوری نانو موجود است.