تحقیق درباره فناوری نانو

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 34

فناوری نانو

مقدمه

افزایش مشکل دی اکسید کربن در هوا یکی از مشکلات اساسی در سطح جهان است. امید می رود که با استفاده از کشف منابع جدید روزی برسد که از مصرف سوخت های فسیلی بی نیاز شویم و در هوایی عاری از دی اکسید کربن و انواع آلودگی ها تنفس کنیم.

فناوری نانو از جمله فناوریهایی است که به کمک حل این مسئله آمده است و این امکان را به وجود آورده است تا به سوی ساخت انرژیی ارزان تر و پاکیزه تر از سوخت های فسیلی نزدیک شویم .

هوای پاک با فن اوری نانو

محققان در دانشگاه ملی اوک ریج موفق به ساخت نانوکریستالی شده اند که ما را در داشتن هوایی پاک تر کمک می کنند. نانوکریستال درست مانند یک کاتالیزور عمل می کند، هنگامی که دی اکسید کربن هوا بر روی این نانوکریستال که دارای کادمیوم، سیلینیوم و ایدیوم است می نشیند، یک الکترون به دی اکسید کربن می دهد تا در مجاورت سایر اجزای دود واکنش نشان دهد و بی ضرر شود. اگر فیلترهای متشکل از این نانوکریستال ها را بتوان با قیمت مناسب تری ساخت و آنها را در دودکش ها نصب کرد می توان تا حد زیادی از انتشار و خروج دی اکسید کربن در هوا جلوگیری کرد . ذره معلق مضرر دیگری که دانشمندان امیدوارند تا با استفاده از نانوکریستال بتوانند آنرا خنثی و یا از بین ببرند، بخار جیوه است. تجهیزاتی که با زغال سنگ کار می کنند از مهمترین عوامل تولید بخار جیوه و انتشار آن در هوا هستند. یک روش جلوگیری از انتشار جیوه، استفاده از نانوکریستال های اکسید تیتانیوم است که بخار جیوه را می توانند به اکسید جیوه جامد تبدیل نمایند .اگر تاکنون در ترافیک در مجاورت اگزوز و یا دود اتوبوس و یا یک کامیون قرار گرفته باشید حتما اکسید نیتروژن را استشمام کرده اید. موتورهای دیزلی (گازوئیل سوز) از جمله مهمترین منابع آلوده کننده هوا با اکسیدهای نیتروژن می باشند . شرکت «بیوفرندلی» با کمک آژانس حفاظت محیط زیست و دریافت کمک مالی از ایالت تگزاس، موفق به ساخت نانوکریستالی شده است که با افزودن آن به گازوئیل می تواند از تولید اکسید نیتروژن جلوگیری کند و سبب شود تا سوخت کامل بسوزد . تصور نکنید که صنایع تولید تمیز مانند صنایع تولید تراشه های کامپیوتری به عنوان آلوده کننده های محیط زیست به شمار نمی آیند بلکه برعکس این صنایع به علت استفاده از مواد شیمیایی آلی در فرایندهای تولید منشا تولید بخارات آلی هستند که خود مضرر می باشند. محققان آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام در حال بررسی نانوموادی هستند که با استفاده از آن در فیلترها می توانند از انتشار بخارات آلی این دسته از کارخانجات جلوگیری کنند.

شاید در آینده نه چندان دور دیگر چیزی در خصوص میزان آلودگی های هوا در اخبار روزانه نشنویم تا با خیالی آسوده بتوانیم در هوایی پاک تنفس کنیم .

ایجاد باشگاه دانش اموزی نانو فنا وری ستاد ویژه توسعه فناوری‌نانو به منظور ارتقای آشنایی دانش‌آموزان با علوم و فناوری نانو و زمینه‌سازی تحقیق و پژوهش دانش‌آموزی در این حوزه اقدام به تأسیس «باشگاه دانش‌آموزی نانو» کرده است.

باشگاه دانش‌آموزی نانو فناوری سعی دارد در طی یک فرآیند آموزشی، دانش آموزان را از یادگیری مفاهیم اولیه این فناوری تا خلق ایده‌های دانش محور هدایت کند. با این هدف که پس از فارغ‌التحصیلی، آموخته‌ها و پژوهش‌های باشگاه، پایه پژوهش‌های دانشگاهی شود.

از مهم‌ترین اصول مطرح در باشگاه دانش‌آموزی نانو، فراهم‌سازی امکان تجربه کار گروهی است. ترسیم ماهیت بین رشته‌ای علوم و فناوری نانو، مفهومی است که در جریان فعالیت در باشگاه به طور تجربی به دانش‌آموز منتقل می‌شود.

نانو » فناوری امروز زندگی فردا

هفت ـ هشت سال پیش هنگامی که نام نانو فناوری در مراکز دانشگاهی کشور ما بر سر زبانها افتاده بود از دوستی دانشگاهی پرسیدم این فناوری جدید چه کاربردی دارد او نیز که از جزئیات فناوری جدید بی خبر و فقط اسمش را شنیده بود گفت : فکر می کنم به فناوریهایی که در آن « نان » باشد نانو فناوری می گویند!!

او آن روز این مساله را البته به شوخی گفته بود ولی امروز این شوخی رنگ واقعی تر به خود گرفت زیرا فناوری جدید « نانو » برای بسیاری از کشورها به منبعی برای درآمدهای کلان اقتصادی تبدیل شده که هم « نان و هم آب » برای آنها دارد که اکنون مورد غبطه بسیاری دیگر از کشورها شده که در این حوزه علمی پیشرفتی نداشته اند .

انسان ذاتا علاقمند به تعالی و پیشرفت است و این موضوع تازه ای هم نیست با خلقت آدمی این ویژگی در نهادش قرار داده شده که در زمینه های مختلف به کمال فکر کند چرا که مسیر همه امور به سوی پروردگار می رسد که خود کمال مطلق است و ابداعات و اختراعات و پیشرفت های بشر هم در همین مجرا شکل گرفته است .

در این رویکرد 10 تا 20 سال پیش کمتر کسی حتی اسم نانو و نانو فناوری را می شنید چرا که یا هنوز بشر به آن نرسیده بود و یا اگر رسیده بود در پستوهای آزمایشگاههای خاص زمزمه آن مطرح بود. ولی اکنون کمتر کسی است که نداند این فناوری جدید چه افق چشم انداز وسیعی پیش روی بشر باز کرده است و کشورها هم رقابت وحشتناکی را برای در اختیار گرفتن این فناوری در پیش گرفته اند زیرا به درستی فهمیده اند که بزرگراهی به نام نانو فناوری آنها را به توسعه یافتگی قرن آینده در عرصه صنعت پزشکی کشاورزی و حتی بازرگانی و خدمات خواهد رساند .

حال اگر بخواهیم به طور ساده بدانیم نانو فناوری چیست باید بگوئیم که این فناوری فناوری ذرات و مولکولهاست . تاکنون درباره میکرو شنیده ایم که مولکولهای هر ماده ای با میکروسکوپ دیده می شود. اما نانو واحد اندازه گیری قوی تری است که ذرات مولکولی را تا حد بسیار ریزتر می بیند یعنی « هر نانو متر برابر با یک میلیاردیوم متر » است . پس اگر هر 100 سانت یک متر مساحت را در خود جای می دهد یک میلیارد نانو متر می تواند در یک متر مساحت جای بگیرد که بشر با استفاده از این فناوری برای خود نانو پودرها نانوذرات نانورنگ ها نانولوله ها نانوکامپوزیت ها نانوسیم ها نانو حسگرها و نانو ترانزیستورها را ساخته است که کاربردهای گسترده ای در بسیاری از علوم دارد که می تواند استحکام یک نخ نانویی را تا یک میلیارد برابر نخ های معمولی برساند. بشر امروز از این فناوری در تولید لوازم و تجهیزات الکتریکی صنایع فلزی و شیمیایی پزشکی کشاورزی و حتی در موارد بسیار زیادی در بخش هوا و فضا استفاده می برد که ندانستن آن به نوعی بی سوادی دانشمندان یک کشور محسوب شود .

این حساسیت مرا بر آن داشت در اولین نمایشگاه فناوری نانو در دانشگاه تربیت مدرس تهران شرکت کنم و ضمن معرفی بخشی از فعالیت نانو فناوری در کشور ضمن گفت و گو با محققان مخترعان و اساتید این فن و رشته به این پاسخ برسیم که آیا کشور ما خود را به این فناوری مجهز کرده است آیا می توان فواید کاربردی این علم را برای مردم هم قابل لمس و استفاده کرد یا اینکه صرفا در گوشه کتابخانه ها و آزمایشگاهها به کار گرفته خواهد شد حساسیت من از این بابت است که بدانم چرا کشورهای دیگر با کاربردی کردن علوم برای خود مزیت اقتصادی و درآمد مالی ایجاد می کنند اما در کشور ما این درست که به دنبال علم می رویم اما از آن انتظار درآمد مادی نداریم و هزینه های جاری خود را کماکان با فروش نفت تامین می کنیم . اما بقیه کشور با به کارگیری نانو فناوری در الکترونیک تجهیزات ریزی تولید می کنند که ما مجبوریم آن را به قیمت گزاف خریداری نمائیم و... بسیاری موارد که شرح آن به درازا خواهد کشید . غرفه های این نمایشگاه اگرچه به صورت فعالیت های دانشجویی درآمده بود اما سخنان فعالان این بخش در خصوص تحقیقات انجام شده و نتایج به دست آمده بسیار شنیدنی تر است . آریا احمدوند دانشجو و مخترع سه نوع متحول کننده دوام بتن با استفاده از نانو فناوری درباره کاربرد نانو فناوری در استحکام بتن می گوید : در یکی از تحقیقات من با به کارگیری مواد افزودنی نانوسیلیس دوام بتن را افزایش دادم و همزمان با کاهش نفوذپذیری در برابر آب و گاز و مایعات در بتن موفق به ثبت بتن خود تراکم الیافی با مقاومت فوق العاده بالا در برابر زلزله انفجار و ترکش شدم . وی ادامه می دهد : هنگامی که علم نانو فناوری آمد بسیاری از شرکت ها نمی دانستند از این مواد در کدام بخش استفاده کنند و ما تحقیق کردیم که در بتن چگونه می توان از فناوری نانو استفاده کرد که پس از تحقیق به ژنتیک بتن رسیدیم . همانطور که می دانیم هنگامی که در بتن ریزتر می شویم به خمیر سیمان می رسیم . خمیر سیمان از ژل سیلیکات کلسیم نامحلول در آب و هیدروکسید کلسیم (آهک آزاد) محلول در آب تشکیل می شود اولین لایه ترکیبی حاصل از واکنش شیمیایی یا هیدراسیون سیمان با آب یک لایه نیمه تراوا به ضخامت حدودا یک نانو متر است و زیر سیستم مخلوط سنگدانه ها به گونه ای نسبت بندی می شود که بیشترین تراکم را به وجود می آورد و وجود حداقل مقدار سیمان سنگدانه ها را احاطه کرده و چسبندگی مناسبی را ایجاد می کند.

وی ادامه می دهد : یکی از معایب خمیر سیمان شوره زدگی است که به دلیل همان آهک آزاد است آهک آزاد وقتی با سیلیس ترکیب می شود این ترکیب از بین می رود و دوباره به سیلیکات کلسیم تبدیل می شود حال اگر از نانو سیلیس استفاده کنیم باعث کاهش مقدار مصرف آب کاهش نفوذپذیری افزایش دوام و مقاومت ساختار بتن می گردد که استفاده از بتن با نفوذپذیری کم در ساخت سازه های بتنی در محیط های فعال مانند فاضلاب و اسیدها افزایش دوام مقاومت و طول عمر مفید سازه های بتنی را به همراه دارد .

وی ادامه می دهد : در این تحقیق ما متوجه شدیم که ذرات نانو سیلیس به علت زیردانگی با ذرات هیدروکسید کلسیم درون خمیر سیمان واکنش کاملتر و سریعتری انجام می دهد که باعث ایجاد ژلی نانومتر می گردد در حالیکه در حالت قبلی که با میکرو سیلیس ترکیب می شد در حد میکرون بود.آقای احمدوند ادامه می دهد : اینها تنها بخش محدودی از مزایای استفاده از فناوری نانو در زمینه بتن است در عین حالیکه می دانیم در صدها و هزاران مورد می توان با انجام تحقیقات دامنه استفاده از نانو فناوری را افزایش داد که اگر شرکت های ایرانی بتوانند در تولید مواد خام نانو هم فعال شوند به سودآوری بسیار زیادی خواهند رسید .

وی ادامه می دهد : در زندگی هر موادی را که در صنعت استفاده می کنیم می توانیم با تولید نانویی آن مواد از مزایای فراوان آن بهره مند شویم در همین زمینه اگر سازه های ساختمانی سدها و

تحقیق درباره فناوری نانو

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 44

مقدمه:

رایانه‌ها اطلاعات را تقریباً بدون صرف هیچ هزینه‌ای باز تولید می‌کنند. اقداماتی در دست اجراست تا دستگاههایی ساخته شوند که تقریباً بدون هزینه - شبیه عمل بیتها در رایانه - اتمها را به صورت مجزا بهم اضافه کنند (کنار هم قرار دهند). این امر ساختن خودکار فراورده‌ها را بدون نیروی کار سنتی همانند عمل کپی در ماشینهای زیراکس میسر می‌کند. صنعت الکترونیک با روند کوچک‌سازی احیاء می‌گردد و کار در ابعاد کوچکتر منجر به ساخت ابزاری می‌شود که قادر به دستکاری اتم‌های منفرد مثل پروتئین‌ها در سیب‌زمینی و همانندسازی اتم‌های خاک، هوا و آب از خودشان می‌گردد.

نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاهها و سیستمها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و پدیده‌های نو ظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته‌اند

نانو تکنولوژی به زبان ساده

nano کلمه‌ای یونانی به معنی کوچک است و برای تعیین مقدار یک میلیاردیم یا 10 9-یک کمیت استفاده می‌شود. چون یک اتم تقریبا 10 نانو متر است، این اصلاح برای مطالعه عمومی روی ذرات اتمی و مولکولی بکار برده می‌شود.

نانو تکنولوژی مطالعه ذرات در مقیاس اتمی برای کنترل آنهاست. هدف اصلی اکثر تحقیقات نانو تکنولوژی شکل‌ دهی ترکیبات جدید یا ایجاد تغییراتی در مواد موجود است. نانو تکنولوژی در الکترونیک، زیست ‌شناسی، ژنتیک، هوانوردی و حتی در مطالعات انرژی بکار برده می‌شود.

در نیم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوری عمده بودیم، که باعث پیشرفتهای عظیم اقتصادی در کشورهای سرمایه گذار و ایجاد فاصله شدید بین کشورهای جهان شد. متأسفانه در کشور ما بدلیل فقدان جرات علمی و عدم تصمیم گیری بموقع، به این فرصتها پس از گذشت سالیان طلائی آن بها داده می‌شد که البته سودی هم برای ما به ارمغان نمی آورد، همچون فنآوری الکترونیک و کامپیوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه علیرغم توانائی دانشگاهی و داشتن تجهیزات آن، هیچگونه حضور تجاری در بازارهای چند صد میلیاردی آن نداریم. فناوری نانو جدیدترین این فرصتهاست، که کشور ما باید برای حضور یا عدم حضور در آن خیلی سریع تصمیم خود را اتخاذ کند.

علم و فناوری نانو (نانو علم و نانو تکنولوژی) توانائی بدست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری (ملکولی) و بهره برداری از خواص و پدیده‌های این بعد در مواد، ابزارها و سیستمهای نوین است. این تعریف ساده خود در برگیرنده معانی زیادی است. به عنوان مثال فناوری نانو با طبیعت فرا رشته‌ای خود، در آینده در برگیرنده همه فناوریهای امروزین خواهد بود و به جای رقابت با فن آوریهای موجود، مسیر رشد آنها را در دست گرفته و آنها را بصورت «یک حرف از علم» یکپارچه خواهد کرد.میلیونها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری (ملکولی) _مثل یک درخت یا یک میکروب_ ساخته می‌شود.

علم بشری اینک در آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهائی بی‌نظیر بسازد که در طبیعت نیز یافت نمی‌شوند. فناوری نانو کاربردهای را به منصه ظهور می‌رساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهائی را در جامعه بر جا می‌گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است.

به عنوان مثال:

ساخت مواد بسیار سبک و محکم برای مصارف مرسوم یا نو

ورشکستگی صنایع قدیمی همچون فولاد با ورود تجاری مواد نو

کاهش یافتن شدید تقاضا برای سوختهای فسیلی

همه گیر شدن ابر کامپیوترهای بسیار قوی، کوچک و کم مصرف

سلاحهای سبکتر، کوچکتر، هوشمندتر، دور بردتر، ارزانتر و نامرئی‌تر برای رادار

شناسائی فوری کلیه خصوصیات ژنتیکی و اخلاقی و استعدادهای ابتلا به بیماری

ارسال دقیق دارو به آدرسهای مورد نظر در بدن و افزایش طول عمر

از بین بردن کامل عوامل خطرناک جنگ شیمیائی و میکروبی

از بین بردن کامل ناچیزترین آلاینده‌های شهری و صنعتی

سطوح و لباسهای همیشه تمیز و هوشمند

تولید انبوه مواد و ابزارهائی که تا قبل از این عملی و اقتصادی نبوده‌اند

و بسیاری از موارد غیر قابل پیش بینی دیگر!

دکترDrexler در همایش جهانی نظام علمی در زمینه نانوتکنولوژی اظهار کرده است: "در جهان اطلاعات، تکنولوژیهای دیجیتالی کپی‌ برداری را سریع، ارزان، کامل و عاری از هزینه‌بری یا پیچیدگی محتوایی نموده‌اند. حال اگر همین وضعیت در

تحقیق درباره فناوری نانو

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 48

فهرست

فهرست

1

چکیده

2

مقدمه:

4

نانو تکنولوژی چیست؟

5

سر منشا ایده فن آوری نانو:

7

نانو تکنولوژی وکاربرد های آن:

9

نگاهی به وضعیت جهانی نانو تکنولوژی:

11

روند رشد نانو تکنولوژی:

13

نانو تکنولوژی وصنایع نظامی:

14

کاربردهای نانو تکنولوژی در حوزهء سیستمهای دفاعی هوشمند:

15

توجه جهانی به نانو تکنولوژی دفاعی:

23

نانو تیوپهای کربنی:

25

روشهای تولید نانو تیوب کربنی:

26

روش قوس الکتریکی:

28

روش Magnetic Field:

30

روش Under de-ionized Water:

31

دارو رسانی به وسیله نانو تیوبهای کربنی:

32

پارچه های خود پاک کننده:

34

آیا سرانجام روزی خواهدر سید که تراشه های سیلیکونی طبابت کنند؟

35

تراشه های سلامتی:

36

سیلیکونهای نانو ساختاری:

37

زیست کنش وزیست فروپاشی :

38

نتیجه گیری وپیشنهاد :

40

منابع :

41

فناوری نانو

چکیده

درک ماهیت مواد چگونگی ساختار آنها همیشه از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده است. بشر در ابتدای تاریخ توجهی به ساختار های خیلی بزرگ ویا خیلی کوچک نداشته بلکه تمامی همت خودرا معطوف ساخت وساز در محدوده عادی ودر دسترس نموده است.

اما این روند که انسان تا به امروز دنبال میگرد،دیگر جواب گوی نیاز بشر امروزی نیست وبرای حل مشکلی به بزرگی کوچک کردن اندازه در حد اتم نانو تکنولوژی دست یافت.

نانو تکنولوژی به هر حال که در اندازه ی اتمی ومولکولی انجام میگیرداطلاق میشود. در این تکنولوژی میتوان با اعمال کنترل کامل بر ساختار ماده ی فیزیکی در سطوح اتمی ومولکولی به مواد جدید دست یافت.

در این نوشتار سعی شده است کاربرد های این فن آوری را مورد بررسی قرار دهیم اما بهتر است بدانیم به موزات پیشرفتهای شگرفی که دراین زمینه حاصل شده است برخی ایده های خطرناک نیز شکل گرفته اند ،مانند ساختن ماده ای به نامGray gooکه در صورت کنترل نکردن صحیح آن می تواند

در عرض هفتادودو ساعت تمامی جهان را احاطه کند وباعث به وجود آمدن ترس وواهمه در میان جوامع نسبت به ناتو تکنولوژیست ها واهدافشان شده است .

مقدمه:

در قرن که ما در آن بسر می برییم یعنی قرن بیست ویکم جنگ اتمی وآلودگی محیط زیست بزرگترین تهدید برای بشریت محسوب نمیشود .ظهور ماشین های بینهایت کوچک به اندازه یک سر سوزن ویا نقطه ای که درآخر سطر گذاشته شده یا حتی در اندازه مولکولی بیشتر از آنها بشریت را تهدید میکند زیرا این ماشینها قادرند با تغییر اتم های یک ماده به یک ماده دیگر یک نوع بازسازی تازه انجام دهند که اگر کوچکترین حالت آن کنترل خارج شود تمام گیاهان .وجانوران وانسانها طی دو روز به عنوان ماده خام ماشین ها مصرف شده واز بین میروند

دانشمندان این مسائله را گری گو یا احساس تلخ واندوه می نامند وطرفداران حفظ محیط زیست را وادار میکند که بطور جدی در مقابل آن بایستند به همین سبب بود که در آوریل سال 2003 پرنس چارلز ولیعهد انگلستان واز حامیان حفظ محیط زیست آن کشور از انجمن سلطنتی محیط زیست انگلستان خواست .در برنامه های خود در مورد نانو تکنولوژی کمال دقت را کرده همه خطرات آن مورد توجه کامل قرار دهند

روزی که این ماشین ها از تخلیل به واقعیت بپیوند رشته نانو تکنولوژی به سرعت سیر تکاملی را خواهد پیمود وهم اکنون که حدود 450 شرکت  و270دانشگاه در آمریکا واروپا وژاپن به تحقیق در این زمینه بپردازد تنها در یک سال 2/2 میلیارد دلار صرف این برنامه میشود.اما طبق تخمین سرمایه داران سرمایه گذارای در

تحقیق درباره فناوری نانو

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 44

مقدمه:

رایانه‌ها اطلاعات را تقریباً بدون صرف هیچ هزینه‌ای باز تولید می‌کنند. اقداماتی در دست اجراست تا دستگاههایی ساخته شوند که تقریباً بدون هزینه - شبیه عمل بیتها در رایانه - اتمها را به صورت مجزا بهم اضافه کنند (کنار هم قرار دهند). این امر ساختن خودکار فراورده‌ها را بدون نیروی کار سنتی همانند عمل کپی در ماشینهای زیراکس میسر می‌کند. صنعت الکترونیک با روند کوچک‌سازی احیاء می‌گردد و کار در ابعاد کوچکتر منجر به ساخت ابزاری می‌شود که قادر به دستکاری اتم‌های منفرد مثل پروتئین‌ها در سیب‌زمینی و همانندسازی اتم‌های خاک، هوا و آب از خودشان می‌گردد.

نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاهها و سیستمها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و پدیده‌های نو ظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته‌اند

نانو تکنولوژی به زبان ساده

nano کلمه‌ای یونانی به معنی کوچک است و برای تعیین مقدار یک میلیاردیم یا 10 9-یک کمیت استفاده می‌شود. چون یک اتم تقریبا 10 نانو متر است، این اصلاح برای مطالعه عمومی روی ذرات اتمی و مولکولی بکار برده می‌شود.

نانو تکنولوژی مطالعه ذرات در مقیاس اتمی برای کنترل آنهاست. هدف اصلی اکثر تحقیقات نانو تکنولوژی شکل‌ دهی ترکیبات جدید یا ایجاد تغییراتی در مواد موجود است. نانو تکنولوژی در الکترونیک، زیست ‌شناسی، ژنتیک، هوانوردی و حتی در مطالعات انرژی بکار برده می‌شود.

در نیم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوری عمده بودیم، که باعث پیشرفتهای عظیم اقتصادی در کشورهای سرمایه گذار و ایجاد فاصله شدید بین کشورهای جهان شد. متأسفانه در کشور ما بدلیل فقدان جرات علمی و عدم تصمیم گیری بموقع، به این فرصتها پس از گذشت سالیان طلائی آن بها داده می‌شد که البته سودی هم برای ما به ارمغان نمی آورد، همچون فنآوری الکترونیک و کامپیوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه علیرغم توانائی دانشگاهی و داشتن تجهیزات آن، هیچگونه حضور تجاری در بازارهای چند صد میلیاردی آن نداریم. فناوری نانو جدیدترین این فرصتهاست، که کشور ما باید برای حضور یا عدم حضور در آن خیلی سریع تصمیم خود را اتخاذ کند.

علم و فناوری نانو (نانو علم و نانو تکنولوژی) توانائی بدست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری (ملکولی) و بهره برداری از خواص و پدیده‌های این بعد در مواد، ابزارها و سیستمهای نوین است. این تعریف ساده خود در برگیرنده معانی زیادی است. به عنوان مثال فناوری نانو با طبیعت فرا رشته‌ای خود، در آینده در برگیرنده همه فناوریهای امروزین خواهد بود و به جای رقابت با فن آوریهای موجود، مسیر رشد آنها را در دست گرفته و آنها را بصورت «یک حرف از علم» یکپارچه خواهد کرد.میلیونها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری (ملکولی) _مثل یک درخت یا یک میکروب_ ساخته می‌شود.

علم بشری اینک در آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهائی بی‌نظیر بسازد که در طبیعت نیز یافت نمی‌شوند. فناوری نانو کاربردهای را به منصه ظهور می‌رساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهائی را در جامعه بر جا می‌گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است.

به عنوان مثال:

ساخت مواد بسیار سبک و محکم برای مصارف مرسوم یا نو

ورشکستگی صنایع قدیمی همچون فولاد با ورود تجاری مواد نو

کاهش یافتن شدید تقاضا برای سوختهای فسیلی

همه گیر شدن ابر کامپیوترهای بسیار قوی، کوچک و کم مصرف

سلاحهای سبکتر، کوچکتر، هوشمندتر، دور بردتر، ارزانتر و نامرئی‌تر برای رادار

شناسائی فوری کلیه خصوصیات ژنتیکی و اخلاقی و استعدادهای ابتلا به بیماری

ارسال دقیق دارو به آدرسهای مورد نظر در بدن و افزایش طول عمر

از بین بردن کامل عوامل خطرناک جنگ شیمیائی و میکروبی

از بین بردن کامل ناچیزترین آلاینده‌های شهری و صنعتی

سطوح و لباسهای همیشه تمیز و هوشمند

تولید انبوه مواد و ابزارهائی که تا قبل از این عملی و اقتصادی نبوده‌اند

و بسیاری از موارد غیر قابل پیش بینی دیگر!

دکترDrexler در همایش جهانی نظام علمی در زمینه نانوتکنولوژی اظهار کرده است: "در جهان اطلاعات، تکنولوژیهای دیجیتالی کپی‌ برداری را سریع، ارزان، کامل و عاری از هزینه‌بری یا پیچیدگی محتوایی نموده‌اند. حال اگر همین وضعیت در

تحقیق درباره فناوری نانو

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 6

مقدمه:

فناوری نانو و تولید مواد در ابعاد نانومتری موضوع جذابی برای تحقیقات است که در دهه اخیر توجه بسیاری را به خود معطوف داشته است. نانوکامپوزیتها نیز به عنوان یکی از شاخه های این فناوری جدید، اهمیت بسیاری یافته است و یکی از زمینه هایی است که کاربردهای صنعتی پیدا کرده است. تلاش های اولیه موفقیت آمیز در تهیه نانوکامپوزیتها به دهه های شصت و هفتاد قرن بیستم میلادی باز می گردد. اما در ۱۹۸۰ با تهیه نانوکامپوزیتهای بر پایه نایلون۶- خاک رس به صورت تجاری به وسیله شرکت تویوتای ژاپن، تحقیقات برای ساخت این مواد شدت و سرعت بیشتری پیدا کرد و شرکت های یوبی، یونی کیتا، هانی ول و بایر نیز نانوکامپوزیتهایی را بر پایه نایلون ۶ ارائه نمودند که عمده کاربرد آنها در خودروسازی و صنایع بسته بندی بود. از آن به بعد تعداد دیگری از شرکتها، نانوکامپوزیتها را به منظور تجاری مورد مطالعه قرار دادند و در اواخر سال ۲۰۰۱ میلادی شرکتهای جنرال موتورز و باسل اولین کاربرد نانوکامپوزیتها بر پایه اولین گرمانرم را در قطعات خارجی اتومبیل ارائه نمودند.

تعریف نانوکامپوزیتها

نانوکامپوزیتها شامل ترکیب ذرات در حوزه مولوکولی یا نانو در زمینه پلیمری، فلزی یا سرامیکی می باشد. در همه موارد مشاهده می شود که مقدار نانو ذرات در این زمینه ها می تواند به طور کامل خواص این مواد را تغییر دهد این ذرات به عنوان تقویت کننده زمینه و همچنین تغییر دهنده رفتار الکتریکی مواد پایه به کار می روند.

باید توجه کرد که تنها با اضافه کردن نانو ذرات به یک زمینه به خواص فوق العاده نمی رسیم بلکه در این ترکیب باید شرایطی را رعایت کرد. مثلا فرض کنید یکسری ورق های پرکننده ای را به کامپــوزیتها اضافه کرده باشیم، اگر ورق های کوچک معدنی به صورت متــراکم به هم چسبیده باشند رفتارشان خیلی متفاوت از مواد کامپوزتی معمولی نمی باشد.

اما به عنوان یک تعریف، نانو کامپوزیت، مواد مرکبی هستند که لااقل یکی از اجزاء تشکیل دهنده آنها دارای ابعادی در محدوده نانومتری، در محدوده nm ۱۰۰- ۱/۰ باشد؛ اما یکسری پودرهای نانوکامپوزیت نیز داریم که این پودرها شامل ذرات با ابعادی مختلف در محدوده نانومتری هستند.

در مواد نانو کامپوزیت ، به جزء پخش شونده که به صورت الیاف، صفحات، مسطح ریز، ذرات و یا حتی حفره ها، ترکها و غیره در ابعاد نانومتری و یا بالاتر باشد فاز زمینه می گویند.

دسته بندی نانو کامپوزیتها

در دسته ای از مواد نانو کامپوزیت، فاز دوم، موادی با دمای ذوب بالا مانند سرامیک ها و یا فلزات بوده، فاز زمینه ماده ای با دمای ذوب پایین مانند پلیمر و سرامیک و فلز با دمای ذوب پایین است. اما در دسته دیگر، فاز زمینه ماده ای سرامیکی یا فلزی با دمای ذوب بالا و فاز دوم ماده ای پلیمری یا سرامیکی و یا فلزی با دمای ذوب پایین تر است. به همین ترتیب، مواد نانو کامپوزیت، از نظر نوع مواد تشکیل دهنده، حداقل دارای سه گروه زیر هستند:

الف) مواد نانو کامپوزیت سرامیک- فلز: این نوع مواد نانو کامپوزیت، عمدتا دارای جریی سرامیکی با دمای ذوب بالا و جزیی فلزی با دمای ذوب نسبتا پایین هستند و در ساخت قطعات عملیاتی کاربرد دارند.

ب) مواد نانو کامپوزیت پلیمر- سرامیک(یا فلز): این نوع مواد نانو کامپوزیت که دارای فاز زمینه آلی(پلیمری) و فاز دوم نانومتری غیر آلی(سرامیکی یا فلزی) هستند بیشتر تحت عنوان مواد نانو کامپوزیت هیبریدی آلی- غیر آلی شناخته می شوند.

ج) مواد نانوکامپوزیت سرامیک- سرامیک: مـــواد نانوکامپـــوزیت ســرامیک- سرامیک که دمای ذوب یک جزء بالاتر از جزء دیگر است، عمدتا دارای چگالی بالا و میزان تخلخل پایین هستند. (شکل روبرو نانوکامپوزیتهای AIN/SIC را نشان می دهد.)

از دیگر دسته های نانوکامپوزیت می توان به موارد زیر اشاره کرد:

مواد نانوکامپوزیت سرامیکی

نانوکامپوزیت های سرامیک – فلز

نانو کامپوزیت های زمینه فلزی

نانو کامپوزیت های فیلم نازک

نانو کامپوزیت های بر پایه نانو لوله کربنی

بهبود خواص در نانو کامپوزیتها

خواصی که بر اثر وجود نانو مواد درکامپوزیتها بهبود می یابند عبارتند از: خواص فیزیکی مثل دمای واپیچش گرمایی، پایداری حرارتی، شفافیت، و خواص مکانیکی مثل خواص کششی، خواص خمشی و غیره.

کاربرد نانو کامپوزیت ها

کاربرد نانو کامپوزیتها در تهیه بخش های خارجی خودرو بر پایه اولفین های گرمانرم نظیر پروپلین، در فیلم های بسته بندی نایلونی،در بطری های نگهداری مواد نوشیدنی، در لوله های پلیمری و در پوشش های کابل و سیم و غیره در حال گسترش است.

اخیـــرا جنــــرال موتـورز تهیه اولیــــن قطعات نانوکامپــوزیت پلی اولفینی (PO- خاک رس) را که حاوی تنها ۵/۲ درصد پر کننده معدنی است، گزارش کرده است. این محصول از لحاظ سفتی معادل اولفین گرمانرم حاوی ده برابر پر کننده تالک است و موجب ۲۰درصد صرفه جویی در وزن می شود. این قطعات در صفحات خارجی استیشن های مدل ۲۰۰۲ استفاده شده است. برآورد شده که استفاده گسترده نانوکامپوزیتها در خودروها تنها در آمریکا می تواند ۵/۱ میلیارد لیتر در سوخت سالیانه صرفه جویی کند و باعث کاهش تولید دی اکسیدکربن به میزان ۵ میلیارد کیلوگرم شود.

شرکت آرگون، خواص عبوردهی نانو کامپوزیت های استفاده شده در بسته بندی را تا حدود ۲۵۰۰ درصد اصلاح می کند. یک نوع جدید از این مواد موم های از جنس نانوکامپوزیت است که می تواند به خوبی کاغذ، جهت روکش تجهیزات استفاده گردد.

از دیگر زمینه های کاربرد نانوکامپوزیت ها می توان زیر اشاره کرد:

ضد حریق کردن پلاستیکها، تهیه الیاف و فیلمها، کاربردهای الکتریکی، سامانه های انتقال دارو، مهندسی بافت، ساختمان سازی، لوازم خانگی و غیره.

مزایا و معایب نانوکامپوزیتها

ظهور مواد نانوکامپوزیت ها، تحولی اساسی در خواص مکانیکی و حرارتی ایجاد کرده است. خواص منحصر بفرد مواد نانوکامپوزیت را می توان به صورت زیر بیان کرد:

- پودرهای نانوکامپوزیت نسبت سطح به حجم بالایی دارد. این نسبت در حالت بی شکل نسبت به حالت بلوری، بیشتر است.

- کسر زیادی از اتمها در سطح ذرات پودرهای نانوکامپوزیت و یا در مرز دانه های ریز ساختار نانوکامپوزیتها قرار دارند.

به دلیل دو خاصیت اخیر، پودر های نانوکامپوزیت، قابلیت تفت جوشی(زینتر) بالایی دارند. در ساخت نانو کامپوزیتها از پودرهای نانوکامپوزیت یا پودرهای نانومتری، به دلیل کنترل فرآیند در مقیاس نانومتری، ریز ساختاری کاملا یکنواخت به دست می آید. نانو کامپوزیت ها خواص فیزیکی و مکانیکی از قبیل استحکام، سختی، چقرمگی و مقاومت حرارتی بالایی در محدوده وسیعی از دما دارند. افزودن ۵ تا ۱۰ درصد حجمی فاز دوم به فاز زمینه، باعث افزایش چشمگیری در خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت ها می شود. لذا جدیدترین فناوری ها، مربوط به طراحی ریز ساختاری نانوکامپوزیتها برای بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی آن می باشد.

در مقابل خواص منحصر بفرد مواد نانوکامپوزیت،در ساخت نانو کامپوزیتها مشکلات فرآیندی قابل توجهی وجود دارد که نقش تعیین کننده ای دارند. از اساسی ترین این مشکلات می توان به موارد زیر اشاره کرد:

- عدم توزیع یکنواخت فاز دوم در فاز زمینه در نانو کامپوزیت ها،خواص مکانیکی نانوکامپوزیتها را کاهش می دهد.تجمع ذرات پودر بسیار ریز در نانوکامپوزیتها موجب افزایش انرژی سطحی آنها شده، کاهش خواص مکانیکی کاهش خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ها را به دنبال دارد.

- همچنین استفاده از مواد شیمیایی گران قیمت برای توزیع یکنواخت فاز دوم در داخل فاز زمینه و جلوگیری از به هم چسبیدن ذرات پودر نانوکامپوزیتی وساخت نانوکامپوزیتهایی با ریز ساختاری همگن و خواص مکانیکی بالا، باعث غیر اقتصادی شدن و همچنین پیچیده تر شدن فرآیند می گردد.

ایده های مطرح شده در هم اندیشی

در تعریف، نانوکامپوزیت عبارت است از یک ماده ای دو فازی یا مواد مرکبی که حداقل یکی از اجزاء تشکیل دهند آن دارای ابعادی در محدوده nm 100- 1 (محدوده نانو متری) باشد. با توجه به تعریف ارائه شده، در ذیل برخی ایده های مرتبط با موضوع تقویت پلیمرها و کامپوزیتها که در جلسه هم اندیشی ارائه گردید، آورده شده است:

۱)    افزایش استحکام کامپوزیت با افزودن نانو ذرات خاک رس به آن:

مهمترین نوع نانوکامپوزیت های پلیمری، از اختلاط یک پلیمر با پرکننده نانو ذرات خاک رس بدست می آید. علت آن این است که خاک رس ساختار لایه ای دارد و این پر کننده استعداد زیادی برای پذیرش زنجیره های پلیمری بین لایه های ورقه ای خود( به صورت ورقه های کاغذ) دارد. نانو ذرات خاک رس دارای لایه هایی است که ابعاد نانومتری دارد و با ورود زنجیره پلیمری بین آن، برهمکنش قوی بین خاک رس و زنجیره پلیمری تشکیل می شود. بنابراین افزودن۳ تا۵ درصد نانوذرات خاک رس، سبب افزایش استحکام مکانیکی و افزایش مدول الاستیک معادل ۴۵ درصد کربن جامد خواهد شد. علت استقبال صنعت خودرو از نانوکامپوزیت، توانایی ایجاد موادی با وزن کمتـــر و استحکام بالاتر و فراینــــدپذیری بیشتر است که با افزودن مقدار کم از پرکننــده ها محقق می شود.

۲) استفاده از فناوری نانو در بهبود صنعت بسته بندی: