كاربرد مواد نانو در صنعت بتن

 

مواد نانو به عنوان موادي كه حداقل يكي از ابعاد آن (طول ، عرض ، ضخامت ) زير 100nm باشد تعريف شده اند ، يك نانومتر يك هزارم ميكرون يا حدود 100000 برابر كوچكتر از موي انسان است . به طور كلي ،در يك تقسيم بندي عمومي ، محصولات نانو مواد را مي توان به صورت هاي زير بيان كرد:

 

 • فيلمهاي نانو لايه ( Nano Layer Thin Films ) براي كاربردهاي عمدتاً الكترونيكي

 • نانو پوششهاي حفاظتي (Nano Coating ) براي افزايش مقاومت در برابر خوردگي ، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محيطي

 • نانو ذرات به عنوان پيش سازنده (Precursor) يا اصلاح ساز (Modifier) پديده هاي شيميايي و فيزيكي

 • نانو لوله ها (Nanotubes) منظور از يك ماده نانو ساختار يا واضح تر يك بدنه نانو ساختار ( Nanostructured Solid ) جامدي است كه

 در آن انتظام اتمي ، اندازه كريستالهاي تشكيل دهنده و تركيب شيميايي در سراسر بدنه در مقياس چند نانو متري گسترده شده باشد .

ادامه نوشته

طراحي يك ميكروابزار سيال براي تشخيص آنتي‌‌ژن‌هاي سرطاني

پژوهشگران مؤسسه فناوري ماساچوست(MIT ) در حال طراحي دستگاهي بسيار کوچک و قابل کاشت در بدن(Implant ) هستند که روزي به پزشکان اين امکان را مي‌دهد تا بتوانند ميزان رشد تومور و پاسخ‌دهي آن به روند شيمي‌درماني را در بيماران سرطاني، به‌سرعت ارزيابي نمايند.

اين دستگاه را که دو محقق به نام‌هاي ميخائيل سيما و رابرت لانگر ـ هر دو از مرکز همکاري‌هاي مشترک دانشگاه هاروارد و MIT براي پيشبرد مطالعات در زمينه کاربردهاي فناوري‌نانو در پزشکي ـ طراحي كرده‌اند، از نانوذراتي تشکيل شده‌است که مي‌توان آنها را براي آزمايش‌هاي تشخيصي مواد مختلف به کار برد که موادي چون آنتي‌ژن‌هاي سرطاني و متابوليت‌هايي مانند گلوکز و اکسيژن ـ که در رشد تومور لازمند ـ از اين دسته محسوب مي‌شوند.

ادامه نوشته

ستفاده از نانو مواد مستحكم‌تر و سبك‌تر در ساخت كشتي‌هاي كوچك

يك شركت آمريكايي از آغاز فعاليت اولين خط جهاني توليد عرشه و بدنه‌هاي كشتي‌هاي كوچك و مسافربري ساخته شده با يك ماده نانو مهندسي شده اختصاصي به نام "نانواكسل" (‪ (Nanoxcel‬خبر داد.

به گزارش ماهنامه فناوري نانو، اين نانو ماده با كاهش ‪ ۲۵‬درصدي وزن، عملكرد را به شدت افزايش مي‌دهد.

شركت "ياماها" قالب‌گيري بسيار فشرده و هنرمندانه‌اي را براي توليد اين عرشه‌ها و بدنه‌ي كشتي‌هاي كوچك و مسافربري خود بكار مي‌برد.

سرمايه‌گذاري در اين فرآيند بي‌نظير امكان بهره برداري از فناوري جديدي مانند فناوري نانو در اين زمينه را فراهم مي‌كند.

مهندسان ياماها در تلاش براي كاهش وزن و افزايش عملكرد از يك فرمول فناوري نانوي منحصر به فرد به نام نانواكسل در ساخت عرشه و بدنه كشتي‌هاي كوچك و مسافربري خود استفاده كردند.

ادامه نوشته

مروري بر ذخيره‌سازي متان در نانولوله‌هاي کربني

يکي از مسائلي که امروزه در مبحث انرژي مطرح است، چگونگي ذخيره سازي سوخت‌هاي پاکي مانند هيدروژن، متان و... براي كاربردهاي مختلف است. در حالت عمومي ذخيره سازي گاز طبيعي فشرده در وسايط نقليه در سيلندرهاي استيل سنگين و در فشارهاي بالا (20 تا 30 مگا پاسكال)صورت مي‌پذيرد در حاليكه ذخيره سازي گاز به روش ANG(adsorbed natural gas) در محفظه‌هاي سبك و با فشارهاي نسبتا پائيني (در حدود 4 مگا پاسكال)صورت مي‌پذيرد، بنابراين ذخيره سازي گاز طبيعي به روش ANG مي‌تواند يك انتخاب بسيار موثرتر باشد زيرا در فشارهاي پايين هزينه‌هاي كمتري صرف ذخيره سازي مي‌شود. امروزه جذب گاز متان با استفاده از جاذب‌هاي متنوعي مانند كربن فعال شده(AC)، كربن اشتقاقي كربيد(CDC)، زئوليت‌ها و نانولوله‌هاي كربني تك ديواره(SWCNT)، نانولوله‌هاي كربني چند ديواره(MWCNT)و... صورت مي‌پذيرد. در اين مقاله مروري داريم بر مكانيزم ذخيره سازي گاز متان با استفاده از نانولوله‌هاي كربني و در نهايت نتايج كار محققان مختلف را در زمينه ذخيره سازي گاز‌ها با استفاده از نانو ساختارهاي كربني، مورد ارزيابي و مقايسه قرار مي‌دهيم.

ادامه نوشته

کاربرد نانو مواد در مشبککاری(perforation) صنايع بالا دستي نفت

نانوتکنولوژي به مواد و سيستم‌هايي مربوط مي‌شود که ساختار و اجزاي آن به دليل ابعاد نانومتري، خواص، پديده‌هاي فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي، رفتار جديدي را نشان مي‌دهند. مواد داراي اندازه ذره نانومقياس در حوزه‌اي بين اثرات کوانتومي اتم‌ها و مولکول‌ها و خواص توده قرار مي‌گيرند. با توانايي ساخت و کنترل ساختار نانوذرات مي‌توان خواص حاصل را تغيير داده و خواص مطلوب را در مواد طراحي کرد. امروزه تاثيرگذاري نانوتکنولوژي بر همه صنايع همچنين صنعت نفت پوشيده نيست. مقاله ي ذيل به بررسي کاربردهاي نانوتکنولوژي در مشبك كاري صنايع بالادستي نفت مي پردازد.

مقدمه
به دلايلي نظير توليد از يك عمق خاص (جلوگيري از توليد آب يا گاز اضافي) و نه از تمام لايه و همچنين پايدارسازي دهانه چاه و جلوگيري از ارتباط لايه ها با يكديگر، مقابل لايه نفت يا گاز يك لوله جداري قرار داده مي شود و سپس مشبك كاري (Perforation) جهت مرتبط ساختن چاه و لاية مربوطه و در يك عمق خاص، انجام مي شود. با مشبك كاري، لولة جداري به همراه سيمان پشت آن و بخشي از لاية مربوطه سوراخ مي­شوند

ادامه نوشته

معماري تشكيل C60

علي‌رغم مطالعات زياد انجام گرفته روي مكانيزم تشكيل C60 و فولرين‌هاي بزرگتر مرتبط با آن، امّا هنوز اين مكانيزم به طور كامل شناخته نشده است. به منظور مشخص شدن مكانيزم خودآرايي اتمي اين مواد، يك شبيه‌سازي ديناميكي مولكولي شيمي كوانتومي در دماي بالا روي سيستم‌هاي مدل بخار كربني كه در ابتدا شامل مولكول‌هاي C2 بوده‌اند صورت گرفته است.
اين شبيه‌سازي يك مكانيزم پيوسته‌ را براي نحوه خودآرائي طبيعي قفس‌هاي بسيار منظم فولرين تحت شرايط غيرتعادلي آشكار مي‌سازد. اين

ادامه نوشته

استفاده از فناوري نانو براي ديرسوزكردن پليمرها

يكي از كاربردهاي مهم فناوري نانو بهبود خواص مواد پليمري از نظر آتش‌گيري و بالابردن مقاومت اين مواد در برابر آتش است. اين مواد عموماً در دماهاي بالا ايمن نيستند؛ اما با استفاده از فناوري نانو امكان ديرسوز نمودن آنها وجود دارد. در اين مطلب، نظرات مهندس صحرائيان،‌ عضو هيأت علمي پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران، در زمينة استفاده از فناوري نانو امده است. 

نانوكامپوزيت‌هاي ديرسوز

با توجه به اين كه امروزه حجم وسيعي از كالاهاي مصرفي هر جامعه‌اي را پليمرهايي تشكيل مي‌دهند كه به‌راحتي مي‌سوزند يا گاهي در مقابل شعله فاجعه مي‌آفرينند، لزوم تحقيق در خصوص مواد ديرسوز احساس مي‌شود. بر همين اساس، در كشورهاي صنعتي، تلاش گسترده‌اي براي ساخت موادي با ايمني بيشتر در برابر شعله آغاز شده است و در اين زمينه نتايج مطلوبي هم به دست آمده است.
انو در اين زمينه آورده شده است:

ادامه نوشته

ساخت باطري و ابرخازن نانولوله‌اي

محققان آمريکايي با استفاده از کاغذ و نانولوله‎هاي کربني، نوع جديدي افزاره ذخيره انرژي انعطاف‌پذير و قابل حمل ساخته‌اند.

رابرت لينهارد و همکارانش از مؤسسه پلي‌تکنيک رنسلار، با اشباع کردن کاغذ از نانومواد، موفق به ساخت باطري و ابرخازن شده‎اند. از اين فناوري تازه مي‌توان در مهيا ساختن انرژي براي افزاره‌هاي سيار، تجهيزات زيست‌پزشکي و باطري‌هاي تعرقي قابل استفاده در بيابان به استفاده كرد.

لينهارد، يکي از اين محققان، گفت: " ما يک باطري کاغذي، ابرخازن و يک افزاره هيبريدي باطري- ابرخازن ساخته‎ايم که بسيار کم‌وزن و انعطاف‌پذير است و از سلولز که يک ماده طبيعي است، تشکيل شده‌اند. آنها در محدوده دمايي 73تا 176 درجه سانتيگراد قابل کاربرد بوده، مي‌تواند در فريزرها و فرها استفاده شود"
 

ادامه نوشته

نانو و زیرساختارهای ان

متن حاضرضمن معرفي فناوري نانو يا همان نانوتکنولوژي ،زير ساختارها وشاخه هاي مختلف مطالعاتي اين فناوري وهمچنين کاربردهاي علمي، صنعتي وتجاري را بطورمختصر بيان ميکند.ٍِ

تعريف ناتوتکنولوژي

موسسه ملي پيشگامي نانوتکنولوژي در آمريکا www.nano.gov تعريف زير را ارائه ميدهد: توسعه تحقيقات و فناوري در سطوح اتمي، مولکولي، و ماکرومولکولي با طول تقريبي 1 تا 100 نانومتر ، به منظور فراهم آوردن شناخت اصولي از پديده ها و مواد در نانو مقياس و به منظور ايجاد و استفاده از ساختارها، قطعات و سيستم هايي که به خاطر اندازه کوچک و يا متوسط خود داراي خواص و عملکردهاي جديدي هستند.

 

زير ساختارها

1- مواد نانوساختارها: ماده نانوساختاري به هر ماده اي اطلاق ميشود که ابعاد آن در مقياس نانومتري باشد« مانند نانوذرات و نقاط کوانتومي » مواد در مقياس نانومتري رفتار کاملا متفاوتي از خود بروز ميدهند، مواد توده اي که ما بصورت معمول با آنها سرو کار داريم در مقياسهاي کوچک رفتارغيرکنترل شده و نامنظمي دارند. همانطور که ذرات کوچکتر ميشوند خواص ماده تغيير ميکند، فلزات سخت تر و سراميکها نرمتر، خصوصيت نور يا ديگر تابشهاي الکترومغناطيسي که بوسيله اندازه تحت تاثير واقع مي شوند نيز تغيير مي کند.

موادي که داراي ساختار دقيق اتمي هستند ( نظير نانولوله هاي کربني) نسبت به مواد توده اي مشابه که ساختار و ترکيب اتمي در آنها بصورت تصادفي تغيير ميکند. خواص کاملا متفاوتي دارند. يک لوله تو خالي منظم کوچک از کربنها (نانو لوله هاي کربني) بطرز شگفت انگيزي محکم است و خواص الکتريکي و گرمايي جالب توجه و مفيدي دارد.

 

 

2- مواد نانوبلوري:

 اگر اندازه دانه بلور در يک فلز به سمت نانو مقياس حرکت مي کند ، نسبت اتمهاي موجود بر روي مرزهاي دانه هاي اين جسم جامد افزايش پيدا مي کند و انها رفتاري  کاملاً متفاوت از اتمهايي که روي مرزها نيستند بروز مي دهند. رفتار آنها شروع به تحت تاثير قرار دادن رفتار ماده مينمايد. نتيجه آن در فلزات شامل افزايش استحکام، سختي، مقاومت الکتريکي، ظرفيت حرارتي ويژه، بهبود انبساط حرارتي و خواص مغناطيسي و کاهش رسانايي حرارتي است

ادامه نوشته

درباره کامپوزیتها بیشتر بدانیم

از آغاز تمدن، بشر به دنبال مواد سبك اما مستحكم بوده است. اين نياز او با دستيابى به تركيبى از مواد مختلف با مشخصات متفاوت و رسيدن به خواص مطلوب برآورده شد. كامپوزيت ها (مواد چند سازه) رده اى از مواد پيشرفته هستند كه در آنها از تركيب مواد ساده به منظور ايجاد موادى جديد با خواص مكانيكى و فيزيكى برتر استفاده شده است. اجزاى تشكيل دهنده ويژگى خود را حفظ كرده، در يكديگر حل نشده و با هم ممزوج نمى شوند. كامپوزيت داراى يك زمينه است كه با انواع مختلفى از الياف تقويت مى شود. وظيفه اصلى الياف تقويت كننده، تحمل بار است و زمينه، بار را از الياف به يكديگر انتقال مى دهد. استفاده از اين مواد در طول تاريخ نيز مرسوم بوده است؛ مانند آجرهاى گلى كه در ساخت آنها از تقويت كننده كاه استفاده مى شده است. هنگامى كه اين دو با هم مخلوط شده و در نهايت آجر پخته مى شود، ماده اى شكل مى گيرد كه بسيار ماندگارتر و مقاوم تر از هر دو ماده اوليه؛ يعنى گل و كاه است.
مواد كامپوزيت مهندسى بر اساس نوع زمينه به سه گروه اصلى كامپوزيت هاى زمينه سراميكى (CMC)، كامپوزيت هاى زمينه فلزى (MMC) و كامپوزيت هاى زمينه پليمرى (PMC) تقسيم مى شوند.

ادامه نوشته

پاشش حرارتي و نشست جت بخار

از اين روش هم براي توليد پودر هاي نانومتري و هم پوشش هاي نانومتري استفاده مي شود. در اينجا براي كنترل نهايي و ساختار آن از پودر به عنوان ماده اوليه استفاده مي كنند. پودر در اين روش به وسيله يك گاز مانند : هوا يا نيتروژن حمل مي شود، سپس اين پودرها در معرض شعله قرار گرفته و مواد زائد آنها سوخته و از بين مي رود.

 در اين روش شعله با استفاده از سوزاندن يك مخلوط گازي توليد خواهد شد براي مثال: استيلن با اكسيژن و يا هيدروژن با اكسيژن. شعله انرژي لازم براي تجزيه مواد اوليه را ايجاد مي كند. براي مثال با اين روش ZrO2 را با سوزاندن Zr(CH3CH2CH2O) به دست مي آورند.

 

ادامه نوشته

نانوتکنولوژی یعنی فناوری در سطح اتم

نانو از یک کلمه یونانی (به معنای چیزی کوچک تر از اندازه معمولی) گرفته شده است. واژه «نانوتکنولوژی» به معنی استفاده کردن از چیزهایی در گستره ابعادی بین یک الی ۱۰۰ نانومتر است. نانو از یک کلمه یونانی (به معنای چیزی کوچک تر از اندازه معمولی) گرفته شده است. واژه «نانوتکنولوژی» به معنی استفاده کردن از چیزهایی در گستره ابعادی بین یک الی ۱۰۰ نانومتر است. این فناوری هم مانند بسیاری دیگر از تعاریف تکنیکی، پرسش های بسیاری ایجاد کرده است که برای بسیاری از آنها هنوز پاسخ روشن و واضحی وجود ندارد در اصل یک نانومتر طولی است برابر با ۹-۱۰+۱ متر، به عبارت دیگر یک میلیاردم متر. برای درک بهتر این عبارت می توان به این نکته توجه داشت که قطر تار موی انسان برابر صد هزار نانومتر است یا به عنوان مثال، طول موج رنگ آبی برابر با ۵۰۰ نانومتر است یا میزان فاصله دیسک خوان کامپیوتر با صفحه دیسک در هنگام فعال بودن برابر با ۱۵ نانومتر است. تمام این مثال ها به این منظور است که به فوق العاده کوچک بودن مقیاس نانو پی ببریم، به طوری که می توان نانو را با ویروس ها و حتی تک مولکول های تشکیل دهنده آنها مقایسه کرد. امروزه موارد استفاده از نانوتکنولوژی زیاد شده است که بسیاری از این موارد از سال ۱۹۹۸ به این طرف در کنفرانس های علمی و مقاله های علمی رسانه ها انتشار یافته است. در حال حاضر از ذرات نانو سیلیکا (که یک نوع ماده معدنی شامل سیلیکونی و اکسیژن است) برای تولید رنگ های پوششی استفاده می شود که مزیت آنها الکترواستاتیک بودنشان است، در ضمن موجب پایداری و تقویت محصول نهایی نیز می شوند. این ذرات نخست در محلول رنگ به صورت شناور درآمده و سپس طی فرآیند خشک شدن با آرایش خاصی که به آن آرایش تقاطعی می گویند، به یکدیگر متصل می شوند. در نتیجه استفاده از ذرات نانو در رنگ های مختلف، پایداری آنها در مقابل آسیب پذیری، تقریباً چهاربرابر رنگ های معمولی می شود. شرکت امریکایی «هایپریون کاتالیست اینترنشنال» که در ایالت ویرجینیا واقع است و همواره در استفاده از نانوتکنولوژی پیشرو بوده است، به تازگی در ساخت خطوط انتقال سوخت (که به طور معمول از جنس پلاستیک است) از نانوتیوپ ها به عنوان حلقه های اتصال دهنده استفاده کرده است. این تیوپ ها در واقع رشته های ظریفی از کربن است و مانع تجمع بارهای الکتریکی می شود که وجود آنها ممکن است به تجهیزات الکترونیکی اتومبیل صدمه وارد کند. در حال حاضر کاربردهای نانوتکنولوژی را در بسیاری از ابزارها مشاهده می کنیم. از قطعات و تجهیزات خودرو گرفته تا حسگرهایی که وظیفه شان کنترل میزان انحراف خودرو است، از پرده های محافظ در برابر نور آفتاب گرفته تا توپ های فوتبال و بسکتبال، وجود نانو در همه جا موجب شده که ما دید بازتری نسبت به این فناوری داشته باشیم. «جورج همیلتون» یکی از محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) در این زمینه می گوید؛ «عادت کرده ایم که نانوتکنولوژی را شاخه ای از علم شیمی محسوب کنیم، در حالی که بین این دو زمینه تفاوت های عمیقی وجود دارد. میزان فضایی که نانوتکنولوژی در برمی گیرد و اشغال می کند چیزی است حدفاصل مشخصه های جمعی مواد و آنچه در سطح اتم آن ماده اتفاق می افتد. تغییرات در اندازه ای در این حد باعث می شود که ویژگی های هر ماده ای دچار دگرگونی های کلی شده و با مشخصات اولیه خود به طور کلی تفاوت داشته باشد.» به طور مثال می توان به عنصر طلا اشاره کرد که در حالت عادی عنصری است که هیچ گونه واکنش پذیری ندارد، اما ذرات نانوی طلا (NanoGold) فعال است و با استفاده از آنها می توان یک مبدل ارزشمند تولید کرد. مثال دیگر در این زمینه، عنصر کربن است. همان طور که می دانید الماس و گرافیت یا ذغال، اشکال ساخته شده این عنصر در حالت عادی هستند. اما علاوه بر اینها شکل شناخته شده دیگری از کربن وجود دارد که به آن «Bucky Ball» می گویند که تنها از اتم های کربن ساخته شده است و دارای فرمول شیمیایی C۶۰ است. از ذرات نانوی این ماده شیمیایی در طراحی و ساخت پانل های خورشیدی و داروهای ضدسرطان استفاده می شود. در سال گذشته میلادی، سنای ایالات متحده بودجه ای دو میلیارد دلاری را به بودجه قبلی طرح پژوهش های نانوتکنولوژی اختصاص داد. ضمن اینکه بخش قابل توجهی از این مبلغ به وسیله شرکت ها یا سازمان هایی مانند بنیاد ملی علوم، سازمان ملی انرژی و موسسه ملی استانداردها هزینه خواهد شد. موسسه ملی نانوتکنولوژی در ایالات متحده که با سازمان های ذکر شده در زمینه شناخت و توسعه فناوری نانو همکاری های نزدیکی دارد؛ حدود ۱۴ درصد از بودجه سالانه خود را به تحقیق در خصوص بهداشت و محیط زیست اختصاص داده است. در ژاپن، شرکتی به نام «Datsu» (که متعلق به گروه صنعتی میتسوبیشی است) در تولید نوعی کربن خاص به نام فولورین پیشگام است. در حال حاضر این شرکت ژاپنی ظرفیت تولید سالانه ۳۰ تن از این نوع کربن را دارد که ۶۰ درصد آن را هم صادر می کند. این شرکت تلاش می کند ظرفیت تولید خود را به ۷۰ تن برساند. ضمن اینکه این شرکت همراه با چندین شرکت دیگر و نیز چند دانشگاه ژاپن تحقیقات گسترده ای را در زمینه نانوروبات ها انجام داده است و همکاری های نزدیکی با وزارت اقتصاد، تجارت و صنعت دارد تا برای مسائل مربوط به ایمنی و بهداشت قبل از آنکه اتفاق غیرمنتظره ای رخ دهد، راه حلی بیابد. اما همان طور که گفته شد، یکی از مهم ترین دغدغه های ژاپنی ها نانوروبات ها هستند، نانوروبات ها ذرات ریزی هستند که پیوسته در حال رشد و توسعه و تکثیرند. این مساله تنها یک تخیل علمی نیست، بلکه ایده آن از ترکیب دو واژه به وجود آمده است که عبارتند از قابلیت خودتکثیری و خودمونتاژی که ساختار پایه ای نانوروبات ها است. به گفته ریچارد ویلیامز محقق دانشگاه برکلی که در زمینه نانوروبات ها فعالیت می کند، خودمونتاژی، طبیعت بسیاری از چیزها است. به طور نمونه سدیم و کلر را در کنار یکدیگر قرار دهید، ملاحظه خواهید کرد که با ترکیب شدن یا به عبارتی خودمونتاژ شدن، تشکیل کریستال می دهند. ضمن اینکه این نوع فناوری کاملاً قابل کنترل و کاربردی است. نانوکریستال هایی که قابل جاسازی در مواد رسانای جریان الکتریسیته هستند، می توانند شرایط لازم را برای تولید برق از خورشید با هزینه بسیار مناسبی به وجود آورند. در این پلاستیک ها، مواد پلاستیکی بین الکترودها به صورت لایه لایه قرار داده می شود سپس با یک لایه نازک پوشیده می شوند و می توانند درصد بسیار بالایی از انرژی خورشید را جذب کنند. در حال حاضر تحقیق در زمینه فناوری نانو در همه نوع محیط و زمینه ای وجود دارد. از تولید انرژی گرفته تا علم مواد، پزشکی و حتی حمل و نقل که بسیار حائز اهمیت است.محققان دانشگاه آریزونا در این زمینه پوشش هایی تولید کرده اند که شامل گرافیت، الماس و کربن به صورت ذرات بدون شکل و در نهایت به صورت حباب های نانو می شود. به این ترتیب تنوع مواد کربنی در ساخت پوشش های مختلف، به این مواد خواص استثنایی می بخشد. به طور مثال ماده ای به نام CDC وجود دارد که از کربن ساخته شده است و نسبت به ساییدگی، فوق العاده مقاوم است و ویژگی های اصطکاک آن بسیار پایین است. این ماده هم اکنون به وسیله شرکت های خودروسازی امریکا و ژاپن به صورت گسترده در صنایع خودروسازی استفاده می شود. جالب اینکه می توان از حسگرهای نانو در تولید پارچه یا دیگر مواد مشابه استفاده کرد و به این ترتیب آنها را هوشمند کرد تا بتوانند چنانچه تحت فشار یا استفاده غلط پاره شدند به کاربران خود اطلاعات انتقال دهند. این ویژگی در صنایع نظامی کاربردهای بسیار سودمندی دارد و در حال حاضر بر روی این طرح کار می شود. ضمن اینکه این حسگرهای نانو هم اکنون نیز در صنایع پزشکی به کار می روند و به آنها بیوچیپس می گویند. این بیوچیپس ها موجب می شوند سرعت تحقیق بر روی داروها افزایش یافته و پاسخی که از انجام آزمایش های خون به دست می آید، بسیار دقیق تر و سریع تر از روش های فعلی باشد. باید به این نکته هم توجه داشت از آنجایی که ذرات نانو به اندازه ویروس ها هستند، می توانند به راحتی به درون سلول های زیستی رخنه کرده و احتمالاً اثرات مخربی هم به دنبال داشته باشند. آزمایش هایی که در این زمینه انجام شده است، بیانگر این است که موش هایی که در مجاورت مقادیر زیادی از نانوکربن قرار گرفته اند، به صدمات شدید ریوی دچار شده اند. بنابراین در این مورد که ذرات نانو از رنگ های پوششی یا دیگر مواد استفاده شده از آن جدا شده و خود موجب آلودگی شوند، نگرانی هایی وجود دارد. در این مورد می توان گفت مثلاً زمانی که نوعی الیاف به نام«Azbest» تولید شد، به آن الیاف معجزه گر می گفتند، در حالی که امروزه این الیاف به عنوان الیاف خطرناک مطرح شده است و بسیاری از کشورها استفاده از آن را ممنوع کرده اند. معمولاً ایمنی یک ماده تحت تاثیر آرایش شیمیایی آن است. در حالی که مواد نانو اغلب با تغییر اندازه، تغییر می کنند. برای مثال محققان اعلام کرده اند ذرات نانو که در اثر تنفس وارد ریه می شوند، خطرناک تر از موادی هستند که اندازه شان بزرگ تر است. ضمن اینکه این تفاوت در میزان سمی بودن سطح نانو هم اتفاق می افتد. یعنی درجه سمی بودن می تواند از یک نانومتر شروع شده و تا دو هزار نانومتر افزایش یابد. البته جنبه مثبت در این مورد هم قابل بررسی است، زیرا محققان دریافته اند که اگر ذرات نانو تجمعی به اندازه ۵/۱ میلیون داشته باشند، این توانایی را دارند تا باکتری هایی به نام «Escherichia» را از بین ببرند و به طور کلی نانوکریستال های فولورین (نوعی کربن خاص) آنتی بیوتیک های مفید و قدرتمندی هستند. مقام های دولتی، صنایع، انجمن های علمی در سراسر جهان همگی با نگاهی کنجکاوانه به نانوتکنولوژی نگاه می کنند و البته نقطه نظرات مختلفی هم دارند. انجمن سلطنتی مهندسان حرفه ای بریتانیا که طی بیش از یک سال و تحقیقات مفصلی در زمینه شناخت و کاربرد نانو داشته اند، معتقدند که با طبقه بندی کردن این مواد در گروه موادشیمیایی جدید، می توان استفاده های مفید و موثری از آنها داشت. حال آنکه گروه های دیگری از محققان این نظر را دارند که باید تا قبل از تدوین استانداردهای لازم، شناخت کامل و مفصلی از ذرات نانو به ویژه نانوروبات ها به دست آورد زیرا به هر ترتیب این نانوروبات ها راه را برای توسعه بیشتر نانو و افزایش کاربردهای آن باز کرده است. [ جرج گراهام ] مترجم : علیرضا سزاوار بنیاد آینده نگر ایران

كاربرد نانو ذرات به عنوان افزودنی به روانكارها

در گذشته برای روانكاری از روغن های پایه استفاده می شد، ولی امروزه با به وجود آمدن موتورهای سبك و تندرو، استفاده از روغن های پایه جوابگوی نیاز دستگاهها نیست. به همین منظور و برای ساخت یك روغن كه بتواند مشخصات لازم را بر حسب عملكرد مورد نظر، داشته باشد، روغن پایه و مواد افزودنی با یكدیگر مخلوط می شود تا بتوان شرایط لازم برای كار موتور و همچنین محافظت از موتور را به وجود آورد. افزودنی ها برحسب كاركردشان انواع مختلفی دارند كه برخی از آنها عبارتند از: ▪ افزودنی ضد اصطكاك، ▪ ضد سایش، ▪ ضد اكسیدكنندگی، ▪ پاك كننده، ▪ پراكنده كننده و غیره. در زیر به بررسی روان كنندهW۵۲ كه هم به صورت مستقیم به عنوان روان كننده استفاده می شود و هم به صورت افزودنی به سایر روان كننده ها و به منظور جلوگیری از سایش قطعات درگیر موتور و همچنین كاهش اصطكاك به كار می رود، پرداخته می شود. ● مشكلات روان كننده های رایج W۵۲ روان كننده های رایج W۵۲ دارای ساختاری شبیه به گرافیت بوده و با لغزیدن لایه ها روی همدیگر، سبب كاهش اصطكاك می شوند. لبه های این لایه ها فعال بوده و سبب می شود كه این مواد به آرامی تجزیه شده یا در اثر حرارت و فشار بالا وارد واكنش شده و با سطح فلز تركیب و واكنش دهند. همچنین این لایه ها، به خاطر بزرگ بودن نمی توانند در ترك ها و منافذ موجود در روی سطح وارد شوند و بنابراین روی هم انباشته شده و به سطح می چسبند وبه این ترتیب بعد از مدتی از روان كنندگی مناسب جلوگیری می كنند. این عوامل سبب می شوند كه روان كننده ها توانایی خود را از دست داده و اصطكاك میان دو سطح فلز افزایش یابد، بنابراین نیاز به ذرات كوچكتر و مقاومتر وجود دارد. ● استفاده از نانو ذرات W۵۲ امروزه برای روانكاری قطعات درگیر- به منظور كاهش بیشتر اصطكاك و ساییدگی- از نانو ذراتW۵۲ استفاده می شود. نانو ذرات W۵۲ ذرات كروی شكلی هستند كه از آنها در تولید محصولی به اسم Nanolub استفاده می شود. این محصول كه بسیار بهتر از روان كننده های معمولی عمل می كند سبب كاهش اصطكاك و سایش، به خصوص در مواقع بارگیری زیاد شده و علاوه برآن سبب افزایش طول عمر دستگاه و كاهش هزینه های نگهداری و تعمیرات می شود. همچنین این روان كننده قابل استفاده در ماشین ها و دستگاههای صنعتی و هواپیما است. نانو ذرات كروی شكل موجود در Nanolub بسیار ریز هستند و می توان گفت هنگام قرار گرفتن بین دو سطح به صورت بلبرینگ های بسیار كوچك عمل می كنند. آزمایش های بسیاری نشان می دهند كه این روان كننده تا حد بسیار زیادی سبب كاهش اصطكاك، ساییدگی و دما شده و بسیار بهتر از سایر روان كننده های جامد عمل می كند به خصوص در مواقعی كه بار زیادی روی سیستم وجود دارد. همچنین این روان كننده از سوختن و بهم چسبیدن و پوسته پوسته شدن سطح فلز جلوگیری می كند. روان كننده Nanolub به صورت افزودنی به روان كننده های مایع، گریس ها، به صورت پودر جامد، پوشش نازك كامپوزیتی روی فلز و به صورت لایه پلمیری كامپوزیتی می تواند مورد استفاده قرار گیرد. روان كننده دارای نانو ذرات W۵۲ ، در روی سطوح زبر به خوبی عمل می كنند. این امر به این معنی است كه سطوحی كه روی هم می لغزند دیگر لازم نیست به صورت كاملاً یكنواخت و صاف باشند در صورتی كه در روش های رایج برای كاهش اصطكاك، به جلا دادن و صاف كردن سطح تا حد بسیار زیادی نیاز وجود دارد كه این امر مستلزم هزینه زیاد و دقت بالایی است. با استفاده از روان كننده Nanolub ، سطوح در تماس با یكدیگر بعد از مدتی توسط خودشان و به صورت خودكار جلا داده می شوند، چرا كه روان كننده در منافذ بین سطوح به دام می افتد و به تدریج با ساییده شدن زبری های بزرگ سطح، آزاد شده و عمل روان كنندگی را انجام می دهند و از ایجاد اصطكاك در بین سطوح تا حد زیادی جلوگیری می كنند. در روان كننده های معمولی با افزایش بارگذاری، ضریب اصطكاك بعد از مدتی به طور ناگهانی افزایش می یابد. در حالی كه این افزایش، هنگام استفاده از نانو ذرات W۵۲ در بارگذاری های بسیار بالا دیده می شود و میزان افزایش ضریب اصطكاك نیز بسیار كم است. در حال حاضر نانو ذرات W۵۲ در۴شكل، شامل افزودن به روغن، افزودنی به گریس، قرار گرفتن در لایه های كامپوزیتی پلیمر و پوشش های كامپوزیت های فلزی مورد استفاده قرار می گیرد. خصوصیات برجسته Nanolub ، عبارتند از قابلیت نفوذ در منافذ ریز، جلوگیری از Build up سطوح و امكان ایجاد سطوح خود روان كننده. ویژگیها و مزیت های دیگر نانو لوب ها عبارتند از: ▪ كاهش اصطكاك و ساییدگی در بارگذاری بالا ( بهتر از سایر روان كننده های رایج) ▪ طولانی بودن طول عمر روان كننده ▪ توانایی تحمل بارگذاری بسیار زیاد ▪ پایداری شیمیایی و فیزیكی بالای نانو ذرات ▪ صرفه جویی در مصرف انرژی و كاهش آلودگی ▪ سازگاری با محیط زیست ▪ حفط دقت بالای اجزای مختلف دستگاه بعد از كاركردن طولانی ▪ كاهش هزینه تهیه و ساخت اجزای ماشین ها و دستگاه ها به دلیل كاركرد مناسب روی سطوح زبر. ماهنامه نفت پارس