برو به محتوای اصلی
ناشناس
۴ سال پیش پرسیده شده

تکنولوژی نانو در کجا بیشتر استفاده میشه؟

من کجام؟ اینجا کجاست؟

در جوابکو می‌تونید در مورد هر موضوعی سوال کنید، به سوالای بقیه جواب بدید و تجربه‌تون رو به اشتراک بگذارید!

تکنولوژی نانو در موارد زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد:

علوم پزشکی

فناوری نانو در علوم پزشکی، همچون روش‌های درمان، روش‌های تشخیص، سیستم ارائه دارو و بسیاری از موارد دیگر کاربرد گسترده دارد. به عنوان مثال از فناوری نانو در تولید داروهای ضد ویروسی، داروهایی برای درمان ایدز، آنفولانزا، تبخال، تب استخوان‌شکن و تب دانگ استفاده می‌شود.

تکنولوژی نانو در کجا بیشتر استفاده میشه؟

استخراج نفت

کشف و استخراج نفت هزینه زیادی را در بر دارد. از این رو پیدا کردن یک روش کارآمد برای استخراج این ماده گران‌بها بسیار حائز اهمیت است. در حالت عادی میزان استخراج نفت از چاه‌های نفتی، در حدود کمتر از نصف ذخایر آن است. به این دلیل که مقداری زیادی از نفت در بین منافذ صخره‌ها محبوس شده و استخراج آن بسیار هزینه بردار است. در چین گروهی از دانشمندان با استفاده از فناوری نانو موفق شده‌اند که این مشکل را برطرف کنند. آن‌ها در این روش جدید آب را همراه با ذرات نانو به داخل چاه تزریق می‌کنند که می‌توانند مسیرهای بین منافذ صخره‌ها را پر کنند. این کار با این هدف انجام شد که آب در مسیرهای باریک‌تری بین منافذ حاوی نفت حرکت کند و نفت را با قدرت به بیرون هدایت کند. مطالعات میدانی در مورد این روش در چین، نتایج موفقیت‌آمیزی دربر داشته است و کارآمد بودن آن در برداشت ۵۰ درصد از نفت باقی‌مانده در منافذ صخره‌ها که دسترسی به آن واقعاً دشوار است، ثابت شده است.

ساخت نمایشگر

همانطور که می‌دانید هرچه تعداد پیکسل‌های یک نمایشگر بیشتر باشد، آن نمایشگر کیفیت و وضوح تصویر بیشتری خواهد داشت. در روش‌های قدیمی با بالا بردن تعداد پیکسل‌های یک نمایشگر، حجم و ابعاد آن نیز بزرگتر شده و محدودیت ایجاد می‌نماید. با وجود اینکه شرکت‌های سازنده نمایشگر، هنوز در حال عرضه نمایشگرهای بزرگ خود هستند، محققان دانشگاه آکسفورد، روشی را ابداع کرده‌اند که به وسیله  آن می‌توان پیکسل‌هایی را تولید کرد که ضخامت آنها تنها چند صد نانومتر است. آنها با بهره‌گیری از خصوصیات یک ماده به نام GST با قابلیت تغییر فاز (ماده‌ای که در ساخت‌ محصولات مدیریت کننده حرارت به کار گرفته می‌شود) توانسته‌اند به این موفقیت دست پیدا کنند. این محققان در یک آزمایش لایه‌هایی از GST را که ضخامت آنها تنها ۷ نانومتر بود، در فضای بسیار کم بین الکترودهای شفاف قرار دادند که اندازه آنها تنها ۳۰۰ نانومتر در ۳۰۰ نانومتر بود و این الکترودها می‌توانند به عنوان یک پیکسل که که توانایی خاموش و روشن شدن دارند، عمل کنند. دانشمندان موفق شدند با عبور دادن جریان الکتریسیته از میان لایه‌های GST، تصاویری با وضوح و کیفیت بالا تولید کنند. از این نانوپیکسل‌ها برای تحقق اهدافی استفاده می‌شود که با استفاده از پیکسل‌های قدیمی تحقق آنها ممکن نبود. به عنوان مثال به دلیل اندازه و ضخامت بسیار کم این پیکسل‌ها می‌توان از آنها در عینک‌های هوشمند، صفحه نمایش‌های انعطاف‌پذیر و شبکیه مصنوعی چشم استفاده کرد. همچنین این نانوپیکسل‌ها بسیار کم‌مصرف نیز هستند و این یکی از مزایای آنها نسبت به پیکسل‌های قدیمی است. تلویزیون‌هایی که در حال حاضر تولید می‌شوند، برای ایجاد یک تصویر جدید رنگ تمام پیکسل‌ها را تغییر می‌دهند؛ اما در تلویزیون‌هایی که با استفاده از نانو پیکسل‌ها ساخته می‌شوند، پیکسل‌ها تنها در بخش‌هایی که تصویر تغییر می‌کند، تغییر رنگ می‌دهند که باعث می‌شود مصرف انرژی به میزان بسیار زیادی کاهش یابد.

ساخت حسگرهایی از طلا و نقره

دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا در هنگام انجام آزمایش بر روی رشته‌های تشکیل شده از نانوذراتی از جنس طلا به پدیده جالبی رسیدند. آنها مشاهده کردند زمانی که رشته‌های نانوذرات طلا جمع شده و یا کشیده می‌شوندف رنگ آنها تغییر می‌کند. طبق گفته دانشمندان، رنگی که با کشیدن و جمع کردن رشته‌های طلایی ایجاد می‌شد، آبی روشن زیبایی است که کمی به رنگ بنفش تمایل دارد و با فشار بیشتر نیز به رنگ قرمز تمایل پیدا می‌کند. این یافته‌ها باعث ایجاد ایده ساخت حسگرهایی از نانوذرات طلایی در ذهن دانشمندان شد که با وارد کردن فشار بر روی آنها، می‌توان رنگ آنها را تغییر داد. برای تولید این حسگرها، نانو ذرات طلایی باید بر روی یک لایه انعطاف‌پذیر پلیمری قرار بگیرند و زمانی که فشار بر روی این لایه وارد می‌شود، کشیده می‌شود که باعث جدا شدن نانوذرات طلایی از هم می‌گردد و تغییر رنگ در آنها ایجاد می‌شود. چنانچه میزان فشار وارد شده بر روی این لایه پلیمری کم باشد، رنگ نانوذرات بنفش می‌شود و فشار زیاد موجب تغییر رنگ آن‌ها به رنگ قرمز می‌گردد. دانشمندان متوجه شدند که این ویژگی شگفت‌انگیز نه تنها در نانوذراتطلایی وجود داردف بلکه رشته‌های متشکل از نانوذرات ساخته شده از نقره نیز از این خاصیت برخوردار هستند و زمانی که کشیده می‌شوند، رنگ آن‌ها زرد می‌شود. این حسگرها می‌توانند کاربردهای زیادی داشته باشند؛ برای مثال از آنها می‌توان در وسایلی مثل تخت و مبل استفاده کرد و برای ارزیابی نحوه نشستن یا خوابیدن افراد بر روی آنها، مورد استفاده قرار بگیرند. شاید تصور کنید استفاده از طلا و نقره در این حسگرها، هزینه ساخت آن‌ها را افزایش می‌دهد؛ اما به دلیل اینکه آن‌ها در مقیاس نانو تهیه می‌شوند، میزان بسیار کمی از این فلزات برای ساخت آن‌ها مورد نیاز است.

ساخت صفحات خورشیدی و کیهانی

برای ساخت صفحات خورشیدی و کیهانی از دی اکسید تیتانیم و اکسید روی در اندازه‌های نانو استفاده می‌شود. استفاده از این تکنولوژی جهت جذب و یا انکسار پرتوهای ماورای بنفش که شفافیت لازم را برای عبور نور قابل رویت دارند، کاربرد بسیاری پیدا کرده است.

انواع پوشش سطوح

با ساخت پوشش‌هایی در اندازه نانو و یا چند اتم، امکانات ویژه‌ای به وجود آمده است. با استفاده از تکنولوژی نانو به تازگی شیشه‌هایی ساخته شده که با دی اکسید تیتانیم بسیار فعال پوشش داده شده است. این شیشه‌ها ضد باکتری، دفع کننده آب و از بین برنده مواد شیمیایی بوده و به طور خودکار خود را تمیز می‌کنند. همچنین می‌توان با استفاده از تکنولوژی نانو پوشش‌هایی ساخت که در مقابل خش بسیار مقاوم بوده و به صورت یک یا چند لایه بر روی لایه اصلی است. در ساخت انواع پارچه نیز می‌توان از تکنولوژی نانو بهره برد به عنوان مثال برای ساخت پارچه‌های قابل تنفس، ضد آب و ضد لکه با کنترل منافذ و ناهمواری‌های سطح آن در حد اندازه‌های نانو می‌توان از مواد پلیمری و غیرآلی استفاده نمود.

ساخت وسایل طبی و پزشکی

اغلب اعضای قابل کاشت در بدن، مانند دریچه‌های قلب و اندام‌های مورد نیاز در ترمیم‌های ارتوپدی از تیتانیوم و فولادهای ضد زنگ ساخته شده‌اند. این اعضای مصنوعی با سایر اعضای بدن سازگاری دارند ولی متاسفانه ممکن است در طول عمر بیماران دچار خوردگی شده و کارآیی خود را از دست بدهند. استفاده از نانو کریستال‌های اکسید زیرکانیوم، به عنوان یک عنصر بسیار سخت، غیرخورنده و مقاوم در مقابل واکنش‌های بدن و سازگاری آن با اعضای بدن، باعث شده است که جایگزین بسیار خوبی برای روش‌های متداول باشد. نانو کریستال‌های «سیلیکون کربید» به علت وزن کم، مقاومت بسیار عالی و سازگاری با اعضای بدن برای ساخت دریچه‌های مصنوعی قلب می‌توانند به کار روند. ساخت رباط‌هایی با کاربردهای بسیار متفاوت در بدن در اندازه‌های کوچک بخش مهمی از کاربردهای وسیع اینگونه مواد را شامل می‌شود که در آینده تقریبا کل علم پزشکی بر اساس تکنولوژی نانو خواهد بود.

تکنولوژی نانو در کجا بیشتر استفاده میشه؟

ساخت باتری گوشی

عمر نسبتا کم باتری گوشی‌ها و همچنین مدت زمان زیاد لازم برای شارژ آنها، مشکلی است که تقریبا شامل همه گوشی‌ها از جمله گوشی‌های شرکت سامسونگ، اپل و سایر شرکت‌ها می‌شود. محققان توانست‌اند با ساخت باتری جدیدی که تنها در عرض ۳۰ ثانیه کاملا شارژ می‌شود، یکی از این مشکلات را برطرف کنند. دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که مولکول‌های پپتید که باعث کوتاه شدن عصب‌های مغز و ایجاد بیماری می‌شوند، از ظرفیت فوق‌العاده بالایی در حفظ جریان الکتریسیته برخوردار هستند. آنها موفق شده‌اند با بهره‌گیری از شاخه‌ای از فناوری نانو به نام NanoDot، از ظرفیت بالای مولکول‌های پیتید، برای افزایش عمر باتری گوشی‌های هوشمند نیز استفاده کنند. این باتری اولین بار بر روی گلکسی 3 سامسونگ امتحان شده و در عرض کمتر از یک دقیقه کاملا شارژ شد.

ابزار برشکاری

برای ساخت یک ابزار برشکاری سخت می‌توان از کریستال‌های تنگستن، تانتانیم و تیتانیم در اندازه‌های نانو استفاده کرد. این کار منجر به ساخت ابزار برش بسیار سخت‌تر در مقایسه با همان ماده در اندازه ذرات بزرگ‌تر شده است. از این ابزار در سوراخ کاری، برش فلزات در ماشین تراش، قالب‌سازی، سنگ‌بری و مواردی شبیه به آن استفاده می‌گردد.

رنگ‌ها و محلول‌ها

استفاده از تکنولوژی نانو در ساخت رنگ‌ها می‌تواند قابلیت‌ها و توانایی‌های بسیار خوبی را به رنگ بدهد. مثلا برای ساخت رنگ‌های سبک می‌توانند از نانو تکنولوژی استفاده کرده و از این رنگ‌ها برای رنگ کردن بدنه هواپیما استفاده کرد. بدین صورت وزن هواپیما کمتر شده و باعث می‌شود که در سوخت مصرفی آنها نیز صرفه‌جویی شود. کاهش حلال‌ها مورد دیگری است که از آلودگی محیط زیست جلوگیری می‌کند. محلول‌های ضد باکتری موارد استفاده بسیاری در تاسیسات تصفیه آب دارد و دیگر نیازی به استفاده از ضد باکتری مانند کلر نخواهد بود. نانو تکنولوژی در مبدل‌های حرارتی با جذب امواج قرمز باعث صرفه‌جویی در انرژی شده و با تغییرات دما و یا محیط شیمیایی اطراف آن، موجب تغییر رنگ می‌شود.

ساخت ترکیبات پیچیده

یکی از موارد مهم کاربرد نانوتکنولوژی ساخت ترکیبات پیچیده از چند ماده مختلف است. برای مثال با استفاده از لوله، سیم و ذرات نانو محصولات چند منظوره‌ای تولید می‌شود که هم دارای خواص هر یک از عناصر تشکیل دهنده است و هم ساختار جدیدی با کاربردهای پیشرفته دارد. این مواد در علوم پزشکی، در وسایل بصری، الکترونیک و مغناطیسی به کار می‌روند. همچنین کربن سیاه که اندازه آن به چند ده نانو می‌رسد برای تقویت لاستیک وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می‌گیرد. از یک نوع خاک رس در ابعاد نانو نیز برای ساختن سپرهای مقاوم وسایل نقلیه استفاده می‌شود.

محیط زیست

طی تحقیقات انجام شده، مواد نانو بر روی مواد آلوده کننده خاک و آب‌های زیرزمینی و خنثی کردن تاثیرات مخرب آنها تاثیرگذار است. هم چنین دانشمندان در تلاش هستند که موادی بسازند که سرب و جیوه موجود در محیط زیست را به صورت غیرفعال در آورد. اگر این تحقیقات به صورت کامل انجام شود، می‌توان از آلودگی سرب هوا که از سوخت ماشین‌های درون‌سوز به وجود می‌آید جلوگیری کرد.

سلول‌های سوختی

استفاده از هیدروژن به عنوان یک سوخت میانی ممکن است با تغییرات بنیادی هیدروکربورها در کاتالیست‌های یک راکتور به دست آید. از تکنولوژی نانو می‌توان برای شدت بخشیدن به عملکرد کاتالیزورها استفاده کرد تا به بازدهی بیشتر و تولید سوخت‌هایی با ذرات کوچک‌تر کمک کند. این عامل می‌تواند در افزایش تولید انرژی برق موثر باشد و در نتیجه برای تولید هیدروژن به جای استفاده از هیدروکربورها از مواد فراوان‌تر و سازگارتر با محیط زیست استفاده کرد. امروزه هیدروژن به عنوان جانشین سوخت هیدروکربورها در جهان بسیار مورد توجه قرار گرفته است. سطح سلولی سوخت‌ها از نظر مهندسی تاثیر مستقیمی بر عملکرد درونی آن دارد.

مواد افزودنی سوخت‌ها

دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که افزودن ذرات نانوی اکسید سدیم به سوخت‌های دیزل باعث بالا رفتن بازدهی، صرفه‌جویی اقتصادی و کاهش میزان مصرف آنها در بلند مدت خواهد شد.

مواد مغناطیسی

برای ساخت ابزارهای مغناطیسی نیز می‌توان از تکنولوژی نانو استفاده کرد. در این روش با استفاده از نانوکریستال‌های یوتریوم، ساماریوم و کبالت خواص بسیار منحصر بفردی را با توجه به کوچک بودن ذرات کریستال‌ها می‌توان در ابزارهای مغناطیسی به وجود آورد. این مواد در ساخت موتورها، ماشین‌های تحلیلی مانند MRI و همچنین در علوم پزشکی کاربرد وسیعی دارند. میکروپروسس‌ها، حافظه‌های کامپیوتر، دیسک‌های سخت را نیز می‌توان با فناوری نانو ساخت که در این صورت این می‌توانند اطلاعات بسیار زیادی را در خود جای دهند.

تکنولوژی نانو در کجا بیشتر استفاده میشه؟

لباس‌های جنگی

گروه تحقیقات دانشگاه MIT برای اولین بار از فناوری نانو برای ساخت لباس‌های ویژه میدان‌های جنگ استفاده کردند. هم اکنون برنامه‌ای برای ساخت موادی که بتواند در کوتاه مدت جاذب انرژی شوک‌های امواج انفجاری و موادی که در بلند مدت بتواند در برابر مواد شیمیایی و بیولوژیکی از خود مقاومت نشان دهند به صورتی که در مقابل این مواد حساس بوده و پس از شناسایی مواد روزنه‌های لباس مسدود شوند درحال بررسی است. گونه‌ای دیگر از این مواد برای کشف آسیب‌های وارده به بدن به صورت خودکار عمل خواهد کرد. برای مثال به کمک مواد نانو شکستگی استخوان‌ها به سرعت شناخته شده و  گچ‌گیری متداول امروزه انجام می‌گیرد.

سرامیک‌های ماشین‌آلات

سرامیک‌ها بسیار سخت، شکننده و غیرقابل ماشین‌کاری بوده و کوچک شدن ذرات آنها در حد نانو کریستال‌ها باعث شکنندگی بیشتر آن می‌شوند. امروزه نانوکریستال‌های نیترات و یا «کربید سیلیکون» در ساخت قطعات ماشین‌آلات مختلف مانند فنرهای بسیار مقاوم، بلبرینگ‌ها، سوپاپ‌های موتور، اجزای کوره‌ها و نظایر آن به علت آنکه به آسانی قابل ساخت بوده و مقاوم در مقابل حرارت و واکنش‌های شیمیایی مقاوم هستند کاربرد وسیعی دارند. درصورتی که این مواد توسط پرس فشرده شوند، مقاومت حرارتی بسیار زیادی را در مقایسه با سایر سرامیک‌ها به دست می‌آورند.

تصفیه آب

استفاده از فناوری نانو در سیستم‌های تقطیر باعث صرفه جویی در مصرف انرژی برای تصفیه آب می‌شود. همچنین فناوری نانو باعث می‌شود که تکنولوژی مورد استفاده کنونی ارتقا پیدا کند.