صنایع شیمیاییعمومی

مواد نانو چه موادی هستند و چه کاربردی دارند؟

مواد نانو (Nanomaterials) از واحدهای کوچک ‌بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر حداقل در یک بعد تشکیل شده اند. مواد نانو در واقع مواد شیمیایی هستند که بدون تغییر ویژگی اصلی از جمله افزایش قدرت واکنش شیمیایی یا توانایی هدایت در مقیاس بسیار کوچک تولید می شوند. برای آگاهی بیشتر در رابطه با این مواد با ما در  ادامه مقاله با نشریه جهان شیمی فیزیک همراه باشید.

با اینکه این ترکیبات در حال حاضر بطور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند اما دانشمندان هنوز برای تعریف دقیق آنها به توافق نرسیده اند ولی قبول دارند که این مواد تاحدی ریز هستند که با مقیاس نانومتر اندازه گیری می شوند. نانومتر یک میلیونیوم میلی متر است یعنی می توان گفت تقریبا ۱۰۰۰۰۰ بار کوچکتر از قطر موهای انسان.

ذرات با اندازه نانو در طبیعیت وجود دارند و می توانند از محصولات مختلفی مانند کربن یا مینرال‌های مانند نقره ایجاد شوند ، اما مواد نانو از نظر تعریف باید حداقل یک بعد داشته باشند که  اندازه آن بطور تقریبی کمتر از ۱۰۰ نانومتر باشد. بیشتر مواد نانو برای دیدن با چشم غیر مسلح و حتی با میکروسکوپ های آزمایشگاهی معمولی بسیار کوچک هستند.

موادی که در چنین مقیاس کوچکی مهندسی می شوند اغلب به عنوان نانومواد مهندسی شده (ENM) نامیده می شوند که می توانند خصوصیات نوری ، مغناطیسی و الکتریکی منحصر به فردی بدست بیاورند.

این خواص ظریف، پتانسیل تأثیرات عالی در الکترونیک ، پزشکی و سایر زمینه ها را فراهم می کند که شامل موارد زیر است:
  • از فناوری نانو می توان برای طراحی داروهایی استفاده کرد که می تواند ارگان ها یا سلول های خاصی از بدن مانند سلول های سرطانی را هدف قرار دهد و باعث افزایش کارآیی درمانی شود.
  • مواد نانو همچنین می توانند به سیمان ، پارچه و سایر مواد اضافه شوند تا آنها را قوی تر و در عین حال سبک تر جلوه دهند.
  • اندازه این ترکیبات باعث می شود که آنها در الکترونیک بسیار مفید باشند  همچنین می توان از آنها برای ترمیم و خنثی کردن سموم در محیط زیست یا به عنوان پاک کننده استفاده کرد.
جالب است بدانید:

در حال حاضر تنها یک نوع خاص از مواد نانو وجود ندارد و  از نظر تئوری ، مواد نانو از مواد معدنی و تقریباً هر ماده شیمیایی ساخته می شوند و با توجه به ترکیب ، اندازه ذرات اولیه ، شکل ، پوشش سطحی و مقاومت پیوندهای ذرات می توانند، متفاوت باشند.

مواد نانو از انواع مختلفی ساختار نانو شامل خوشه ها ، نقاط کوانتومی ، نانو کریستال ها ، نانوسیم ها و نانولوله ها تشکیل شده است ، در حالی که مجموعه نانوساختارها شامل آرایه ها ، مجموعه ها و سوپر شبکه های حاصل از نانوساختارهای منفرد هستند.

خصوصیات مواد با ابعاد نانومتر با اتمها و مواد انبوه تفاوت قابل توجهی دارد زیرا سایز نانومتری مواد باعث ایجاد کسر بزرگی از اتم های سطحی ، انرژی سطحی بالا ، ساختار فضایی متفاوت و کاهش نقائص ماده می شود.

مواد نانو چه موادی هستند و چه کاربردی دارند؟
مواد نانو چه موادی هستند و چه کاربردی دارند؟
 بهتر است بدانید:

چند نمونه از فراوانترین ترکیبات نانو شامل نانوکریستال هاست که از یک نقطه کوانتومی احاطه شده توسط مواد نیمه هادی ، نقره در مقیاس نانو ، دندریمرها (مولکول هایی با شاخه های تکراری) و فولرن ها که مولکول های کربن به شکل کره توخالی، بیضوی یا لوله ای هستند ، تشکیل شده اند.

ابعاد کوچک مواد نانو نسبت به سطح ، حجم بزرگی به آنها می بخشد و باعث می شود کسر بزرگی از اتم ها در سطح یا فضای بینابینی قرار بگیرند که این مسئله بر کل ماده تاثیر می گذارد.

به عنوان مثال ، نانوذرات فلزی می توانند به عنوان کاتالیزور فعال و حسگرهای شیمیایی ساخته شده از نانوذرات و نانوسیمها استفاده شوند که دارای حساسیت و انتخاب پذیری بالاتری نیز هستند.

تاریخچه مواد نانو

اگرچه فناوری نانو تحول نسبتاً جدیدی در تحقیقات علمی است ، اما توسعه مفاهیم اصلی آن در مدت زمان طولانی تری رخ داده است. ظهور فناوری نانو در دهه ۱۹۸۰ با  پیشرفت های تجربی مانند اختراع میکروسکوپ تونلی در سال ۱۹۸۱ و کشف فولرن ها در سال ۱۹۸۵ ایجاد شد.

البته اولین شواهد از کاربرد فناوری نانو را می توان به نانولوله های کربن و نانوسیم های سیمانی که در ریزساختار فولاد wootz تولید شده در هند باستان که به ۶۰۰ سال قبل از میلاد مسیح  بر می گردد ، نسبت داد.

نکته:

اگرچه نانوذرات با علم مدرن در ارتباط هستند ، اما آنها تا قرن نهم در بین النهرین برای ایجاد جلوه ای درخشان بر سطح گلدان ها توسط صنعتگران استفاده می شدند.

این زمینه در اوایل دهه ۲۰۰۰ با بحث و گفتگوهای برجسته در مورد پیامدهای احتمالی استفاده از مواد نانو و همچنین امکان سنجی کاربردپذیری این ترکیبات توسط طرفداران فناوری نانو مورد توجه و آگاهی عمومی  قرار گرفت. البته همه دولت ها برای ترویج و سرمایه گذاری در بخش تحقیقات فناوری نانو تلاش بسیاری انجام دادند.

عوارض احتمالی استفاده از مواد نانو

در حال حاضر با اینکه نانو مواد مهندسی شده مزایای بسیار خوبی ارائه می دهند ولی ما در مورد اثرات بالقوه آنها بر سلامتی انسان و محیط زیست اطلاعات کمی داریم. حتی مواد شناخته شده ای مانند نقره نیز ممکن است هنگام مهندسی در اندازه نانو خطراتی را ایجاد کنند.

ذرات در اندازه نانو می توانند از طریق استنشاق ، بلع و از طریق پوست وارد بدن انسان شوند. تحقیقات نشان داده است كه نانومواد تشکیل شده از الیاف كربنی می تواند باعث التهاب ریه ها به روش هایی شبیه به آزبست شود.

برچسب ها

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا
بستن