کاربرد نانو تکنولوژی در زندگی روزمره چیست؟

نانو تکنولوژی چیست؟ | کاربرد فناوری نانو در الکترونیک | انرژی | زیست پزشکی | محیط زیست | صنایع غذایی | صنعت پارچه | کشاورزی | ساختمان و معماری

نانو تکنولوژی از شاخه های نوین تکنولوژی است که بین دهه های ۶۰ تا ۸۰ میلادی رونق گرفته و تاکنون تحولات عظیمی در زمینه های مختلف صنایع ایجاد و در جهان میکروسکوپی امکانات عظیم در علم و صنعت فراهم کرده است.

مقابله با سلول های سرطانی، ریزپردازنده های بسیار سریع تر با مصرف انرژی کمتر، باتری هایی که طول عمر آن ها ده برابر افزایش یافته و پنل های خورشیدی که دو برابر بیشتر انرژی تولید می کنند همگی تنها گوشه ای از کاربردهای فراوان فناوری نانو در صنعت، پزشکی و زندگی روزمره می باشد که می تواند آغازگر انقلاب صنعتی بعدی محسوب شود.

برای آشنایی با کاربردهای نانو فناوری در ادامه مطلب با کوکا همراه باشید.

نانو تکنولوژی چیست؟

علم نانو و نانو تکنولوژی در واقع مطالعه و به کارگیری ذرات بسیار ریز است که می تواند در تمام علوم دیگر مانند شیمی، زیست شناسی، فیزیک، علوم مواد و مهندسی مورد استفاده قرار بگیرد.

این فناوری با تغییر ساختار مولکولی، خصوصیات ذاتی مواد را تغییر داده و کاربردهای متنوعی ایجاد می کند.

ریچارد فاینمن – فیزیک دان آمریکایی و برنده جایزه نوبل – اولین کسی بود که در سال ۱۹۵۹ درباره کاربردهای فناوری نانو صحبت کرد و در صحبت های خود فرایندی را توصیف کرد که در آن دانشمندان قادر به دستکاری و کنترل اتم ها و مولکول ها باشند.

انواع نانو

نانو تکنولوژی با توجه به نحوه حرکت آن (بالا به پایین یا پایین به بالا) و واسطه ای که در آن کار می کند (خشک یا مرطوب) به چند نوع طبقه بندی می شود.

۱. نزولی (بالا به پایین)

در این نوع یک تکه از ماده خرد و شکسته شده و به ابعاد کوچک تر در حد نانو متر (از ۱ تا ۱۰۰ نانو متر) تبدیل می شود، این نوع تا به امروز به خصوص در الکترونیک پر کاربردترین بوده است.

۲. صعودی (پایین به بالا)

در این روش از یک ساختار نانو متری – مثلا یک مولکول – شروع کرده و از طریق یک فرایند مونتاژ خاص به ساختاری بزرگ تر از آن چه در ابتدا شروع کرده اید می رسید.

۳. فناوری نانو خشک

برای ساخت سازه های زغال سنگ، سیلیکون، مواد معدنی، فلزات و نیمه هادی ها که با رطوبت کار نمی کنند استفاده می شود.

۴. فناوری نانو مرطوب

این فناوری مبتنی بر سیستم های بیولوژیکی موجود در محیط آبی شامل مواد ژنتیکی، غشاها، آنزیم ها و سایر اجزای سلولی می باشد.

برخی کاربردهای نانو تکنولوژی

از نانو تکنولوژی و نانو مواد در زمینه های مختلف استفاده می شود، از جمله:

۱. الکترونیک

نانو لوله های کربنی ممکن است در آینده نزدیک جایگزین ماده سیلیکون شوند تا با کمک آن ها میکرو چیپ ها و دستگاه های کوچک تر، سریع تر و کارآمدتر و همچنین نانو سیم های کوانتومی سبک تر، رساناتر و مستحکم تر ایجاد شود.

خصوصیات منحصر به فرد گرافن آن را به عنوان یک کاندید ایده آل برای صفحه های لمسی انعطاف پذیر تبدیل کرده است.

۲. انرژی

نانو تکنولوژی در زمینه تولید انرژی نیز تاثیر بسزایی داشته و می تواند به کاهش هزینه ها و افزایش تولید انرژی کمک کند.

به عنوان مثال یک نیمه هادی جدید که توسط دانشگاه کیوتو ساخته شده می تواند پنل های خورشیدی ایجاد کند که میزان تبدیل نور خورشید به برق را دو برابر کند، نانو تکنولوژی همچنین قادر است توربین های بادی قوی تر و سبک تر ایجاد کند، راندمان سوخت را بالاتر ببرد و به لطف عایق کاری گرمایی بعضی نانو اجزا انرژی ذخیره کند.

۳. زیست پزشکی

خصوصیات برخی نانو مواد آن ها را برای تشخیص زود هنگام و درمان به موقع بیماری های عصبی یا سرطان ایده آل ساخته است، آن ها می توانند بدون آسیب به سایر سلول های سالم به سلول های سرطانی حمله کنند.

از برخی نانو ذرات نیز برای تقویت داروها و محصولات دارویی مانند ضد آفتاب ها استفاده می شود.

۴. محیط زیست

تصفیه هوا با یون ها، تصفیه آب و فاضلاب ها با نانو حباب ها یا سیستم های نانو فیلتر برای فلزات سنگین برخی کاربردهای مهم زیست محیطی نانو فناوری هستند. نانو کاتالیست ها نیز واکنش های شیمیایی را اثر بخش تر و آلودگی را کاهش می دهند.

۵. تغذیه

از کاربردهای نانو در زمینه صنایع غذایی می توان به استفاده از حسگرهای نانو برای تشخیص وجود عوامل بیماری زا در مواد غذایی و نانو کامپوزیت ها برای بهبود تولید محصولات غذایی با افزایش مقاومت مکانیکی و حرارتی و کاهش انتقال اکسیژن به بسته های غذایی اشاره کرد.

۶. صنعت پارچه و پوشاک

فناوری نانو امکان ساخت پارچه های هوشمندی را فراهم کرده که لکه دار یا چروک نمی شوند، همچنین مواد اولیه محکم تر، سبک تر و با دوام تر برای ساخت کلاه های ایمنی موتور سیکلت ها و تجهیزات ورزشی ایجاد کرده است.

۷. کشاورزی

نانو تکنولوژی تاثیر مهمی در زمینه کشاورزی داشته است، به عنوان مثال با کمک نانو حسگرها می توان مشخص کرد بخش های مختلف مزارع به چه مقدار سموم و کودهای شیمیایی نیاز دارند، با این روش مقدار محصولات کشاورزی افزایش یافته و راهکارهای مورد استفاده درصد کارایی بیشتری خواهند داشت.

نانو تکنولوژی به تغییر دی ان ای و تولید محصولات متفاوت و اصلاح شده ژنتیکی کمک می کند.

این فناوری نقش خوبی در تولید کودهای شیمیایی سازگار با محیط زیست برای گیاهان زراعی دارد و به کاهش استفاده از آفت کش ها، بهبود بسته بندی محصولات کشاورزی، طعم دار کردن مواد غذایی، کاهش آلودگی ها و غیره کمک می کند.

۸. ساختمان و معماری

فناوری نانو این پتانسیل را دارد که ساخت و سازها را سریع تر، ارزان تر، ایمن تر و متنوع تر انجام دهد و باعث ایجاد خانه های پیشرفته تا آسمان خراش های عظیم در مدت زمان کمتر و با هزینه بسیار کمتر شود.

در آینده ای نزدیک از این فناوری برای یافتن ترک های موجود در فونداسیون معماری و ارسال نانو بوت هایی برای ترمیم آن ها استفاده خواهد شد.

از نانو می توان در مهندسی عمران و مصالح ساختمانی بهره برد و زیر ساخت هایی مستحکم تر ایجاد کرد.

از جمله این کاربردهای می توان به استفاده از نانو ذراتی همچون آلومینا و سیلیس اشاره کرد، امروزه محققان در حال تحقیق درباره روش های تولید نانو سیمان می باشند، اگرچه مواد نانو نسبت به مصالح معمولی هزینه بالاتری داشته و احتمالا در مواردی که نیاز به حجم بالایی از مصالح می باشد از نظر هزینه چندان به صرفه نخواهند بود.

آینده نانو تکنولوژی

درباره استفاده از فناوری نانو در آینده موارد مبهم زیادی وجود دارد، از یک سو با توجه به پیشرفت های تکنولوژی، افزایش حمایت دولت ها، افزایش سرمایه گذاری در بخش خصوصی و افزایش تقاضا برای دستگاه های کوچک تر انتظار می رود این حوزه در سطح جهانی رشد کند و از سوی دیگر نگرانی هایی درباره خطرات زیست محیطی، بهداشتی و ایمنی فناوری نانو و همچنین تجاری سازی آن می تواند وجود داشته باشد که باید به آن ها توجه شود.

منابع: iberdrola