نانو کربن و نانو تیوپ ها

نانولوله‌ های کربنی‌ که از صفحات کربن به ضخامت یک اتم و به شکل استوانه‌ای توخالی ساخته شده است در سال ۱۹۹۱ توسط سامیو ایجیما (از شرکت NEC ژاپن) کشف شد. خواص ویژه و منحصر به فرد آن ازجمله مدول یانگ بالا و استحکام کششی خوب از یک طرف و طبیعت کربنی بودن نانولوله‌ها (به خاطر این که کربن ماده‌ای است کم وزن، بسیار پایدار و ساده جهت انجام فرایندها که نسبت به فلزات برای تولید ارزان‌تر می‌باشد) باعث شده که در دهه گذشته شاهد تحقیقات مهمی در کارایی و پرباری روش‌های رشد نانولوله‌ها باشد. کارهای نظری و عملی زیادی نیز بر روی ساختار اتمی و ساختارهای الکترونی نانولوله متمرکز شده است. کوشش‌های گسترده‌ای نیز برای رسیدگی به خواص مکانیکی شامل مدول یانگ و استحکام کششی و ساز وکار عیوب و اثر تغییر شکل نانولوله‌ها بر خواص الکتریکی صورت گرفته است.می توان گفت این علاقه ویژه به نانولوله‌ها از ساختار و ویژگی‌های بی‌نظیر آن ها سرچشمه می‌گیرد.

نانولوله های خود هم راستا

به باور دانشمندان و مهندسان، نانولوله‌های کربنی با داشتن قابلیت‌های فوق‌العاده، اساس نسل آینده‌ی ابزارهای الکترونیکی و فوتونیکی کوچک و کارامد را تشکیل خواهند داد. 

 اگرچه هم‌اکنون انبوه این نانولوله‌ها به روش رسوب دهی شیمیایی بخار ممکن شده‌است؛ اما دستکاری و هم‌ردیف کردن نانولوله‌ها پس از رشد (به‌دلیل آنکه در هر لحظه تنها امکان دستکاری و هم‌جهت کردن تنها یک نانولوله‌ی کربنی وجود داشت) به‌رغم وجود ابزارآلات پیشرفته، پرهزینه و زمان‌بر بوده، عملاً کاربرد این مواد ارزشمند را جز در مصارف تحقیقاتی با چالش مواجه ساخته بود.

بیو نانو فناوری چیست؟

نانوبیوفناوری/بیونانوفناوری(nanobio/bionanotechnology)

چیست؟

این علم در واقع کاربرد علم نانوفناوری در علوم مربوط به زیست بوده و شامل دو دستاورد مهم می‌باشد، یکی از آن‌ها کاربرد ابزار در مقیاس نانو است که می‌تواند در سیستم‌های زیستی به کار رود و دیگری به کارگیری سیستم‌های زیستی به عنوان الگوی گسترش محصولات در مقیاس نانو می باشد.

چرا از نانوبیوفناوری استفاده می‌کنیم؟

1. طبیعت اولین مخترع آن بوده و میلیون‌ها سال است که به تولید نانوماشین‌ها و ... می‌پردازد. همانطور که حیوانات، گیاهان و دیگر موجودات زنده را از یک تک سلول بیلوژیکی به وجود می‌آورد.

2. علم زیست فناوری (بیوتکنولوژی) می تواند دنیای فیزیکی علومی چون الکترونیک، کامپیوتر، مواد و طریقه ساخت آن ها را تحت تاثیر قرار دهد در نتیجه می‌تواند با فناوری نانو مشترکاتی داشته باشد.

فناوری نانو و خودروهای امروز

در سال های اخیر گزارش هایی به گوش می رسد که نانوفناوری در حال دگرگون کردن دانش بشر است. هزینه های پژوهش و توسعه، به سوی توسعه ی نانوفناوری سرازیر شده اند. پتانسیل گسترده این شاخه از دانش، خودروسازان بزرگ دنیا را به سمت آغاز برنامه های پژوهش و توسعه در زمینه فناوری نانو سوق داده که این فعالیت ها اغلب با همکاری دانشگاه ها و صنایع دیگر همراه است.

اکنون به معرفی کوتاهی از نمونه های کاربرد فناوری نانو در صنعت خودرو می پردازیم:

• نانوکامپوزیت ها

مواد کامپوزیتی مواد مهندسی ای هستند که از دو یا چند جزء تشکیل شده اند به گونه ای که این مواد مجزا و در مقیاس ماکروسکوپی قابل تشخیص هستند. کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریکس(زمینه) و تقویت کننده(پرکننده) تشکیل شده است. ماتریکس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه می دارد و تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار می گردد.

یکی از گسترده ترین کاربردهای فناوری نانو در صنعت خودرو تا کنون ساخت نانو کامپوزیت ها بوده است. از آنجا که در نانوکامپوزیت ها، ذرات بسیار ریز (نانوذرات)، استحکام و دوام رزین را بسیار بالا می برند، جایگزین مواد مرسوم مانند میکا و تالک شده اند. اما علاوه بر ویژگی های فیزیکی بهتر، این کامپوزیت ها دارای دو برتری دیگر نیز می باشند:

نخست اینکه نانوذرات با ایجاد ماتریکس (زمینه) یکنواخت و هموار به طور قابل توجهی زیبایی بیشتر را فراهم می کنند و بنابراین نانو کامپوزیت ها سطح زیبا تر و رنگ های شفاف تری دارند.

نقش فناوری نانو در توسعة صنعت مغناطیس

یکی از حوزه هایی که انتظار می رود فناوری نانو اثر فراوانی بر پیشرفت آن داشته باشد، مغناطیس ها و مواد مغناطیسی است. با ورود نانوفناوری به علم و صنعت مغناطیس، بهبود زیادی درکیفیت مغناطیس ها ایجاد شده است و مغناطیس هایی با ابعاد کوچک و نیروی مغناطیسی بزرگ ساخته شده اند.

مغناطیس‌های کوچک و مثال موتور ساعت مچی

نانوفناوری با قابلیت ها و توانایی هایی که دارد، نقش مهمی را در توسعه و پیشرفت علوم و صنایع ایفا خواهد کرد و کارهایی را انجام خواهد داد که قبلاً انجام آن ممکن نبوده است؛ به عنوان مثال، شما می‌خواهید موتوری را برای یک ساعت مچی طراحی نمایید، طبعاً این موتور کوچک خواهد بود و اندازة اجزای آن نیز کوچک‌تر خواهد شد و نمی‌توان از مغناطیس‌های معمولی و بزرگ برای ساخت آن استفاده کرد. برای ساخت این موتور باید از مغناطیس‌های قوی و کوچک استفاده نمود. اما ساختن این مغناطیس‌های کوچک با فناوری معمولی ممکن نیست و احتیاج به فناوری پیشرفته‌تری دارد. یکی از توانایی‌هایی که نانوفناوری ایجاد می‌نماید، قابلیت ساختن مغناطیس‌های کوچک است. در بعضی از پودرهای مغناطیسی، کیفیت مغناطیسی با کاهش ابعاد ذره‌های پودر بهبود می‌یابد. فریت‌های مغناطیسی که مواد مغناطیسی سرامیکی هستند از این دسته‌اند. این فریت‌ها شامل مغناطیس‌های سخت (مغناطیس‌های دایمی) و مغناطیس‌های نرم (مغناطیس‌های موقتی) هستند. در این فریت‌ها، با کاهش ابعاد ذره‌های پودر تا ابعاد 500 تا 100 نانومتر، می‌توان به مغناطیس‌هایی با کیفیت بسیار خوب دست یافت.

در بعضی از پودرهای مغناطیسی، کیفیت مغناطیسی با کاهش ابعاد ذره‌های پودر بهبود می‌یابد. فریت‌های مغناطیسی که مواد مغناطیسی سرامیکی هستند از ین دسته‌اند. ین فریت‌ها شامل مغناطیس‌های سخت (مغناطیس‌های دیمی) و مغناطیس‌های نرم (مغناطیس‌های موقتی) هستند. در ین فریت‌ها، با کاهش ابعاد ذره‌های پودر تا ابعاد 500 تا 100 نانومتر، می‌توان به مغناطیس‌های با کیفیت بسیار خوب دست یافت.