موضوع : هوای پاک با فناوری نانو
توضیح : این فایل به صورت ورد و آماده چاپ می باشد
مقدمه
افزایش مشکل دی اکسید کربن در هوا یکی از مشکلات اساسی در سطح جهان است. اميد مي رود كه با استفاده از كشف منابع جديد روزي برسد كه از مصرف سوخت هاي فسيلي بي نياز شويم و در هوايي عاري از دي اكسيد كربن و انواع آلودگي ها تنفس كنيم.
فناوري نانو از جمله فناوريهايي است كه به كمك حل اين مسئله آمده است و اين امكان را به وجود آورده است تا به سوي ساخت انرژيي ارزان تر و پاكيزه تر از سوخت هاي فسيلي نزديك شويم .
هواي پاك با فن اوري نانو
محققان در دانشگاه ملي اوك ريج موفق به ساخت نانوكريستالي شده اند كه ما را در داشتن هوايي پاك تر كمك مي كنند. نانوكريستال درست مانند يك كاتاليزور عمل مي كند، هنگامي كه دي اكسيد كربن هوا بر روي اين نانوكريستال كه داراي كادميوم، سيلينيوم و ايديوم است مي نشيند، يك الكترون به دي اكسيد كربن مي دهد تا در مجاورت ساير اجزاي دود واكنش نشان دهد و بي ضرر شود. اگر فيلترهاي متشكل از اين نانوكريستال ها را بتوان با قيمت مناسب تري ساخت و آنها را در دودكش ها نصب كرد مي توان تا حد زيادي از انتشار و خروج دي اكسيد كربن در هوا جلوگيري كرد .
ذره معلق مضرر ديگري كه دانشمندان اميدوارند تا با استفاده از نانوكريستال بتوانند آنرا خنثي و يا از بين ببرند، بخار جيوه است. تجهيزاتي كه با زغال سنگ كار مي كنند از مهمترين عوامل توليد بخار جيوه و انتشار آن در هوا هستند. يك روش جلوگيري از انتشار جيوه، استفاده از نانوكريستال هاي اكسيد تيتانيوم است كه بخار جيوه را مي توانند به اكسيد جيوه جامد تبديل نمايند .
اگر تاكنون در ترافيك در مجاورت اگزوز و يا دود اتوبوس و يا يك كاميون قرار گرفته باشيد حتما اكسيد نيتروژن را استشمام كرده ايد. موتورهاي ديزلي (گازوئيل سوز) از جمله مهمترين منابع آلوده كننده هوا با اكسيدهاي نيتروژن مي باشند . شركت «بيوفرندلي» با كمك آژانس حفاظت محيط زيست و دريافت كمك مالي از ايالت تگزاس، موفق به ساخت نانوكريستالي شده است كه با افزودن آن به گازوئيل مي تواند از توليد اكسيد نيتروژن جلوگيري كند و سبب شود تا سوخت كامل بسوزد .
تصور نكنيد كه صنايع توليد تميز مانند صنايع توليد تراشه هاي كامپيوتري به عنوان آلوده كننده هاي محيط زيست به شمار نمي آيند بلكه برعكس اين صنايع به علت استفاده از مواد شيميايي آلي در فرايندهاي توليد منشا توليد بخارات آلي هستند كه خود مضرر مي باشند. محققان آزمايشگاه ملي شمال غربي اقيانوس آرام در حال بررسي نانوموادي هستند كه با استفاده از آن در فيلترها مي توانند از انتشار بخارات آلي اين دسته از كارخانجات جلوگيري كنند.
شايد در آينده نه چندان دور ديگر چيزي در خصوص ميزان آلودگي هاي هوا در اخبار روزانه نشنويم تا با خيالي آسوده بتوانيم در هوايي پاك تنفس كنيم .
ايجاد باشگاه دانش اموزي نانو فنا وري ستاد ويژه توسعه فناوري‌نانو به منظور ارتقاي آشنايي دانش‌آموزان با علوم و فناوري نانو و زمينه‌سازي تحقيق و پژوهش دانش‌آموزي در اين حوزه اقدام به تأسيس «باشگاه دانش‌آموزي نانو» كرده است.
باشگاه دانش‌آموزي نانو فناوري سعي دارد در طي يك فرآيند آموزشي، دانش آموزان را از يادگيري مفاهيم اوليه اين فناوري تا خلق ايده‌هاي دانش محور هدايت كند. با اين هدف كه پس از فارغ‌التحصيلي، آموخته‌ها و پژوهش‌هاي باشگاه، پايه پژوهش‌هاي دانشگاهي شود.
از مهمترين اصول مطرح در باشگاه دانش‌آموزي نانو، فراهم‌سازي امكان تجربه كار گروهي است. ترسيم ماهيت بين رشته‌اي علوم و فناوري نانو، مفهومي است كه در جريان فعاليت در باشگاه به طور تجربي به دانش‌آموز منتقل مي‌شود.
نانو » فناوري امروز زندگي فردا
هفت ـ هشت سال پيش هنگامي كه نام نانو فناوري در مراكز دانشگاهي كشور ما بر سر زبانها افتاده بود از دوستي دانشگاهي پرسيدم اين فناوري جديد چه كاربردي دارد او نيز كه از جزئيات فناوري جديد بي خبر و فقط اسمش را شنيده بود گفت : فكر مي كنم به فناوريهايي كه در آن « نان » باشد نانو فناوري مي گويند!!
او آن روز اين مساله را البته به شوخي گفته بود ولي امروز اين شوخي رنگ واقعي تر به خود گرفت زيرا فناوري جديد « نانو » براي بسياري از كشورها به منبعي براي درآمدهاي كلان اقتصادي تبديل شده كه هم « نان و هم آب » براي آنها دارد كه اكنون مورد غبطه بسياري ديگر از كشورها شده كه در اين حوزه علمي پيشرفتي نداشته اند .
انسان ذاتا علاقمند به تعالي و پيشرفت است و اين موضوع تازه اي هم نيست با خلقت آدمي اين ويژگي در نهادش قرار داده شده كه در زمينه هاي مختلف به كمال فكر كند چرا كه مسير همه امور به سوي پروردگار مي رسد كه خود كمال مطلق است و ابداعات و اختراعات و پيشرفت هاي بشر هم در همين مجرا شكل گرفته است .
در اين رويكرد 10 تا 20 سال پيش كمتر كسي حتي اسم نانو و نانو فناوري را مي شنيد چرا كه يا هنوز بشر به آن نرسيده بود و يا اگر رسيده بود در پستوهاي آزمايشگاههاي خاص زمزمه آن مطرح بود. ولي اكنون كمتر كسي است كه نداند اين فناوري جديد چه افق چشم انداز وسيعي پيش روي بشر باز كرده است و كشورها هم رقابت وحشتناكي را براي در اختيار گرفتن اين فناوري در پيش گرفته اند زيرا به درستي فهميده اند كه بزرگراهي به نام نانو فناوري آنها را به توسعه يافتگي قرن آينده در عرصه صنعت پزشكي كشاورزي و حتي بازرگاني و خدمات خواهد رساند .
حال اگر بخواهيم به طور ساده بدانيم نانو فناوري چيست بايد بگوئيم كه اين فناوري فناوري ذرات و مولكولهاست . تاكنون درباره ميكرو شنيده ايم كه مولكولهاي هر ماده اي با ميكروسكوپ ديده مي شود. اما نانو واحد اندازه گيري قوي تري است كه ذرات مولكولي را تا حد بسيار ريزتر مي بيند يعني « هر نانو متر برابر با يك ميليارديوم متر » است . پس اگر هر 100 سانت يك متر مساحت را در خود جاي مي دهد يك ميليارد نانو متر مي تواند در يك متر مساحت جاي بگيرد كه بشر با استفاده از اين فناوري براي خود نانو پودرها نانوذرات نانورنگ ها نانولوله ها نانوكامپوزيت ها نانوسيم ها نانو حسگرها و نانو ترانزيستورها را ساخته است كه كاربردهاي گسترده اي در بسياري از علوم دارد كه مي تواند استحكام يك نخ نانويي را تا يك ميليارد برابر نخ هاي معمولي برساند.
بشر امروز از اين فناوري در توليد لوازم و تجهيزات الكتريكي صنايع فلزي و شيميايي پزشكي كشاورزي و حتي در موارد بسيار زيادي در بخش هوا و فضا استفاده مي برد كه ندانستن آن به نوعي بي سوادي دانشمندان يك كشور محسوب شود .
اين حساسيت مرا بر آن داشت در اولين نمايشگاه فناوري نانو در دانشگاه تربيت مدرس تهران شركت كنم و ضمن معرفي بخشي از فعاليت نانو فناوري در كشور ضمن گفت و گو با محققان مخترعان و اساتيد اين فن و رشته به اين پاسخ برسيم كه آيا كشور ما خود را به اين فناوري مجهز كرده است آيا مي توان فوايد كاربردي اين علم را براي مردم هم قابل لمس و استفاده كرد يا اينكه صرفا در گوشه كتابخانه ها و آزمايشگاهها به كار گرفته خواهد شد
حساسيت من از اين بابت است كه بدانم چرا كشورهاي ديگر با كاربردي كردن علوم براي خود مزيت اقتصادي و درآمد مالي ايجاد مي كنند اما در كشور ما اين درست كه به دنبال علم مي رويم اما از آن انتظار درآمد مادي نداريم و هزينه هاي جاري خود را كماكان با فروش نفت تامين مي كنيم . اما بقيه كشور با به كارگيري نانو فناوري در الكترونيك تجهيزات ريزي توليد مي كنند كه ما مجبوريم آن را به قيمت گزاف خريداري نمائيم و... بسياري موارد كه شرح آن به درازا خواهد كشيد .
غرفه هاي اين نمايشگاه اگرچه به صورت فعاليت هاي دانشجويي درآمده بود اما سخنان فعالان اين بخش در خصوص تحقيقات انجام شده و نتايج به دست آمده بسيار شنيدني تر است .
آريا احمدوند دانشجو و مخترع سه نوع متحول كننده دوام بتن با استفاده از نانو فناوري درباره كاربرد نانو فناوري در استحكام بتن مي گويد : در يكي از تحقيقات من با به كارگيري مواد افزودني نانوسيليس دوام بتن را افزايش دادم و همزمان با كاهش نفوذپذيري در برابر آب و گاز و مايعات در بتن موفق به ثبت بتن خود تراكم اليافي با مقاومت فوق العاده بالا در برابر زلزله انفجار و تركش شدم .
وي ادامه مي دهد : هنگامي كه علم نانو فناوري آمد بسياري از شركت ها نمي دانستند از اين مواد در كدام بخش استفاده كنند و ما تحقيق كرديم كه در بتن چگونه مي توان از فناوري نانو استفاده كرد كه پس از تحقيق به ژنتيك بتن رسيديم . همانطور كه مي دانيم هنگامي كه در بتن ريزتر مي شويم به خمير سيمان مي رسيم . خمير سيمان از ژل سيليكات كلسيم نامحلول در آب و هيدروكسيد كلسيم (آهك آزاد) محلول در آب تشكيل مي شود اولين لايه تركيبي حاصل از واكنش شيميايي يا هيدراسيون سيمان با آب يك لايه نيمه تراوا به ضخامت حدودا يك نانو متر است و زير سيستم مخلوط سنگدانه ها به گونه اي نسبت بندي مي شود كه بيشترين تراكم را به وجود مي آورد و وجود حداقل مقدار سيمان سنگدانه ها را احاطه كرده و چسبندگي مناسبي را ايجاد مي كند.
وي ادامه مي دهد : يكي از معايب خمير سيمان شوره زدگي است كه به دليل همان آهك آزاد است آهك آزاد وقتي با سيليس تركيب مي شود اين تركيب از بين مي رود و دوباره به سيليكات كلسيم تبديل مي شود حال اگر از نانو سيليس استفاده كنيم باعث كاهش مقدار مصرف آب كاهش نفوذپذيري افزايش دوام و مقاومت ساختار بتن مي گردد كه استفاده از بتن با نفوذپذيري كم در ساخت سازه هاي بتني در محيط هاي فعال مانند فاضلاب و اسيدها افزايش دوام مقاومت و طول عمر مفيد سازه هاي بتني را به همراه دارد .
وي ادامه مي دهد : در اين تحقيق ما متوجه شديم كه ذرات نانو سيليس به علت زيردانگي با ذرات هيدروكسيد كلسيم درون خمير سيمان واكنش كاملتر و سريعتري انجام مي دهد كه باعث ايجاد ژلي نانومتر مي گردد در حاليكه در حالت قبلي كه با ميكرو سيليس تركيب مي شد در حد ميكرون بود.
آقاي احمدوند ادامه مي دهد : اينها تنها بخش محدودي از مزاياي استفاده از فناوري نانو در زمينه بتن است در عين حاليكه مي دانيم در صدها و هزاران مورد مي توان با انجام تحقيقات دامنه استفاده از نانو فناوري را افزايش داد كه اگر شركت هاي ايراني بتوانند در توليد مواد خام نانو هم فعال شوند به سودآوري بسيار زيادي خواهند رسيد .
وي ادامه مي دهد : در زندگي هر موادي را كه در صنعت استفاده مي كنيم مي توانيم با توليد نانويي آن مواد از مزاياي فراوان آن بهره مند شويم در همين زمينه اگر سازه هاي ساختماني سدها و نيروگاهها و... با استفاده از بتن نانو فناوري ساخته شود ضمن كمك به طول عمر بنا هزينه هاي خوردگي فرسايش را نيز به مراتب كاهش خواهيم داد زيرا هم اكنون يكي از مشكلات فراوان سازه هاي دريايي ايران در شمال و جنوب خوردگي لوله هاي نفت و گاز و تاسيسات دريايي است كه با
فهرست مطالبمقدمه 1
هواي پاك با فن اوري نانو 1
نانو » فناوري امروز زندگي فردا 2
توليد نيمه صنعتي قرصهاي برقگير نانو 8
كاهش دوز مصرفي داروهاي ضد سرطان 9
چه انتظاري بايد از نانوتكنولوژي داشت : 13
وضعيت ابتدايي 18
فناوري نانو؛ الزامي براي شركت‌هاي خودروسازي 19
توسعه تحقيقات و پيدايش مواد نانو ساختار 20
استفاده از نانو ذرات اهن 21
نانو سريعترين موتور جهان 22
انقلاب نانو تکنولوژی 22
نانوتکنولوژي دنيا را نامرئي مي کند 27
موادي که سطح بيروني جسم مورد نظ 29
یک نانومتر چقدر است؟ 30
منافع نانوتکنولوژی چیست؟ 32
قابلیتهای محتمل تکنیکی نانوتکنولوژی 32
مدلسازی مولکولی و نانوتکنولوژی 33