معرفی نانو تکنولوژی

نانوتکنولوژی

مدتی از حضور محصولات تولید شده توسط فناوری نانو در بازار کشورمان می گذرد اما همچنان آگاهی کافی در خصوص ویژگی های این مواد وجود ندارد و گاهی از این نام برای بازاریابی محصولات قدیمی استفاده می شود .

سعی داریم در مجموعه مقالات ارائه شده در نماروز در ابتدا به معرفی مختصری در خصوص فناوری نانو پرداخته و سپس به صورت تخصصی به کاربردهای این فناوری در صنعت ساختمان بپردازیم .

فناوری نانو

اصطلاح فناوری نانو برای اولین بار درسال 1974 توسط نوریوتانیگوچی از دانشگاه توکیو برای اشاره به توانایی های مهندسی مواد با دقت بالا به جزئیات ماده به کار برده شد . علم مهندسی مواد، علمی است که در آن به طراحی، توصیف، تولید و کاربرد مواد پرداخته شده و به جز بررسی کاربرد مواد گوناگون به کاربرد هریک از آنها در صنعت و تحلیل دستگاه ها و سیستم ها هم میپردازد . فناوری نانو فناوری ای می باشد که اصول و پایه ی آن بر اندازه ی مواد و کنترل مواد در سطح مولکولی بنا شده است  و امکان طراحی و ساخت مواد، دستگاه ها و سیستم هایی با کنترل در ابعاد نانو متر را میسر میکند.

اصطلاح نانوتکنولوژی برای اشاره به این علم به کار برده شده و ویژگی مشترک هرمقوله ای که در این دسته بندی قرار بگیرد کنترل مواد در مقیاس نانو است.

ارتباط علم نانو و فناوری نانو

علوم نانو مجموعه ای جامع و تئوری از اطلاعات را به ما نشان می دهد که با آن میتوان یک فناوری را بوجود آورد . فرق علم نانو و فناوری نانو درست در همین قسمت است . علم نانو زمینه ساز فناوری نانو می باشد . لازم به ذکر است که ما برای توصیف و کنترل مواد در مقیاس نانومتر به دستگاه هایی مخصوص نیاز داریم که بتوانند عملیات نظارت و کنترل بر مواد نانو را به درستی و با دقت مناسب انجام دهند . فناوری نانو برخلاف چیزی که از آن یاد می شود جدید نیست و بشر از ابتدا و در سیر مسیر تکامل و پیشرفت بارها و بارها با آن دست و پنجه نرم کرده است .

در علوم فیزیک، شیمی، زیست شناسی و مکانیک کوانتوم بشر مدت هاست که با مواد در مقیاس بسیار کوچک و اتم ها و مولکول ها سرو کار داشته و دارد .

تفاوت علم نانو و علم شیمی

علم شیمی رقیبی قدرتمند برای برچسب فناوری نانوست با این وجود تفاوتی اساسی در رویکرد استفاده این دو وجود دارد . علم شیمی به دستکاری مواد و مولکول ها میپردازد وازین رو با ابعاد نانومتریک غریبه نیست . اما در علم شیمی ما برای تغییرات بر روی مولکول ها و اتم ها معمولا نیاز به شرایط آزمایشگاهی و دمای خاصی داریم،  مثلا چهار درجه ی سانتیگراد زیر صفر مطلق درصورتی که در علم نانو دستکاری های ما بر روی اتم ها و مولکول ها در شرایط نرمال و دمای محیط انجام می شود که این موضوع سبب ایجاد پایداری بالا برای ماده شده که  از این رو حایز اهمیت بسیاری برای ماست . مواد در ابعاد نانو از سرعت و دقت بیشتری برای تغییر پذیری و شکل گیری برخوردار هستند .

تاثیر علم و فناوری نانو بر زندگی بشر

 برای توصیف علم نانو و تاثیر آن بر زندگی انسان ها باید آن را در سه سطح تاثیر مستقیم، غیرمستقیم و مفهومی مورد پژوهش قرار داد، به عبارتی نانو تکنولوژی بر هرچیزی روی کره ی زمین تاثیر می گذارد .

استفاده از خصوصیات مواد در مقیاس نانو و بسط این خواص در سطح ماکروسکوپی، کوچک تر شدن فناوری های موجود را برای بشر در پی دارد و باعث ایجاد فرآیندهای جدیدی در تولید مواد می شود و تغییراتی اساسی بر مبنای حذف کمی ها و کاستی های مواد و رفع عیوب و نواقص هرماده بوجود می آورد .

همانطور که در سیستم های زنده ای مثل پروتئین ها که خود از ساختار نسبتا پیچیده ای برخوردار هستند (شامل آمینواسیدها می باشند) میتوان با استفاده از فناوری نانو سیستم های جدیدی برای الگوی سنتز پروتئین های جدید ایجاد کرد، چرخه های عمرانی جدید و یکپارچه و پیچیده تری در انتظار بشر قرار دارد که ما توسط آنها به درک جدیدتری از جهان و فرایندها و ساختارهای موجود درآن می رسیم که این کار سبب افزایش بهره وری مواد خواهد داشت .

تاثیر فناوری نانو بر علم پزشکی

تاثیر فناوری نانو بر پزشکی و استفاده از داروها یکی از تاثیرات شگرف نانوتکنولوژی بر زندگی انسان هاست که غیر قابل چشم پوشی می باشد .

 به طور مثال در رویکرد فعلی (درمان مبتنی بر داروها) دارو ها به صورت سیستماتیک عمل می کنند . به این صورت که دارو پس از مصرف برای تاثیر برعضوی مشخص مثلا قلب تاثیرات دیگری هم برسایر اعضای بدن خواهد داشت . اثرات جانبی داروها و تداخل دارویی ازین قضیه نشات میگیرد . به خاطر اینکه ما نمیتوانیم دارو را برای عضوی مشخص بفرستیم و پس از تاثیر آن بر کل بدن، عضو مورد نظر هم  متعاقبا دارو را دریافت خواهد کرد .فرض کنید با هواپیمایی مجبور باشید نامه ای را به قسمت خاصی از شهر مثلا یک خانه ی مخصوص برسانید، نامه ها در کل شهر پراکنده می شود و بقیه اهالی شهر مجبور می شوند که نامه ها را به دور بیندازند و برای آنها بلا استفاده است .

کاربرد دیگرنانوتکنولوژی بر علم پزشکی که بسیار برزندگی ما تاثیر دارد استفاده از میکرو چیپ هایی در مقیاس نانو است که به ما توانایی کنترل هر قسمت از بدن را که مایل به چک آپ آن باشیم می دهد . فرض کنید برای توصیف پارامترهای فیزیولوزیکی ای مثل ضربان قلب، فشار خون و اکسیژن رسانی به خون بتوانیم از میکروچیپ هایی استفاده کنیم که قادر باشد اطلاعات مورد نیاز ما را درکمترین زمان و با بیشترین دقت در هر لحظه به ما نشان دهند . در حال حاضر برای استفاده ازین میکروچیپ ها در بدن انسان ها نیاز به فناوری پیشرفته تری در زمینه کوچک تر شدن داریم . اگر بتوانیم این کار را انجام دهیم نه تنها در بیمارستان ها بلکه حتی در بدن هر انسان و در زندگی معمولی هر فردی میتوانیم خیلی زود به بیماری ها و نقطه ی آغاز آنها دست پیدا کرده و هرچه زودتر به کنترل شرایط موجود و بازگشت به شرایط عادی بپردازیم . تشخیص صحیح و به موقع توسط حسگرهای نانو و نانوذرات به منظور ارائه ی درمان درست تر و مناسب تر و به موقع در بسیاری از بیماری ها ازجمله سرطان، دیابت، پارکینسون و بسیاری دیگر از بیماری ها می تواند نقشی مهمی ایفا کند .

موضوع شگفت آور آن است که میتوانیم داروهای لازم برای غدد سرطانی را بدون تاثیرگذاری برسلول های سالم به طور منظم به سلول مورد نظر برسانیم و تومور ایجاد شده را به طور اختصاصی مورد درمان قرار دهیم . 

تاثیر فناوری نانو بر صنعت ساختمان

با پیشرفت تکنولوژی یکی از مواردی که تاثیر بسیاری بر زندگی انسان ها دارد نقش نانوتکنولوژی در بهبود مصالح ساختمانی و ایزوله کردن ساختمان است . فناوری نانو یکی از تکنولوژی های موثر در ارتقاء عملکرد مصالح است که نقش موثری در بالا بردن عمر سازه و ذخیره ی انرژی ایفا می کند . امروزه با افزایش جمعیت کره زمین و افزایش زندگی شهری، کمبود منابع انرژی بیش از پیش احساس میشود  و ذخیره آن مخصوصاً در حوزه ساختمان سازی اهمیت بسیار زیادی  دارد .

مهندسین و متخصصان حوزه عمران به منظور افزایش مقاومت ساختمان و عملکرد مصالح به افزودن نانوذرات به مصالح ساختمانی روی آورده اند . افزودن نانوذرات به مصالحی مانند فلز، سیمان و بتن ویژگی هایی نظیر مقاومت در برابر حرارت، مقاومت کششی، قابلیت تمیزشوندگی و خودترمیمی را تقویت می کند .

در مقالات بعدی به تاثیرات نانوتکنولوژی بر صنعت ساختمان خواهیم پرداخت .

 از نانو میتوان در فرایند های مختلف ساختمانی نظیر شستشوی نمای ساختمان و غیره استفاده کرد.