متالورژی: علم، صنعت،پژوهش و....

تاكنون در دنيا در صنايع پليمري تحقيقات بسيار زيادي انجام شده است. از جمله آنها تحقيقات در زمينه فناوري نانو در صنعت لاستيك است. موارد استفاده از فناوري نانو اعم از نانوفيلرها و نانوكامپوزيت است كه به لاستيكها خواص ويژه اي مي دهد.

بازار نانوكامپوزيت در 2005 به ميزان 200 بيليون يورو و در سال 2015 بر اساس آمارBSF به ميزان 1200 بيليون يورو پيش بيني شده است. در سال 2002 كشوري مثل ژاپن 1500 ميليون يورو در تحقيقات در زمينه فناوري نانو صرف كرده است. تحقيقات در زمينه فناوري نانو را بدون شك نمي توانيم رها كنيم. اكثر كشورهاي دنيا تحقيقات و فعاليت در زمينه نانو را شروع كرده است، به عنوان مثال كشور هند توليد نانوكامپوزيت SBR را شروع كرده است.

همچنين صنايع خودرو در دنيا به سمت استفاده از نانو) PP نانوپلي پروپيلن( سوق پيدا كرده است و علت اصلي آن خواص مناسب از جمله سبكي، مقاومت حرارتي و مقاومت ضربه اينگونه مواد است. بنابراين رسيدن به خواص مطلوب ضرورت توجه به آن را بيش از هرچيز ديگر براي ما نمايان مي سازد.

2- مقدمه (کاربردهاي فناوري نانو در صنعت لاستيک):

با توجه به تحقيقات به عمل آمده چهار ماده نانومتري هستند كه كاربرد فراواني در صنعت لاستيك سازي پيدا كرده اند. چهار ماده موردنظر عبارتنداز : اكسيدروي نانومتري(NanoZnO)، نانوكربنات كلسيم، الماس نانومتري، ذرات نانومتري خاك رس.

با اضافه كردن اين مواد به تركيبات لاستيك، به دليل پيوندهايي كه در مقياس اتمي بين اين مواد و تركيبات لاستيك صورت مي گيرد، علاوه بر اين كه خواص فيزيكي آنها بهبود مي يابد، مي توان به افزايش مقاومت سايش، افزايش استحكام، بهبود خاصيت مكانيكي، افزايش حد پارگي و حد شكستگي اشاره كرد.در زيبايي ظاهري لاستيك نيز تاثير گذاشته و باعث لطافت، همواري، صافي و ظرافت شكل ظاهري لاستيك مي گردد. همه اينها به نوبه خود باعث مي شود كه محصولات نهايي، مرغوبتر، با كيفيت بالا، زيبايي و در نهايت بازارپسند باشند و توانايي رقابت در بازارهاي داخلي و جهاني را داشته باشند.

3- كاربرد اكسيدروي نانومتري (NanoZnO) درلاستيك:

اكسيدروي نانومتري مادهاي غيرآلي و فعال است كه كاربرد گسترده اي در صنعت لاستيك سازي دارد.كوچكي كريستالها و خاصيت غيرچسبندگي آنها باعث شده كه اكسيدروي نانومتري به صورت پودرهاي زردرنگ كروي و متخلخل باشد.
از خصوصيات استفاده از اين تكنولوژي در صنعت لاستيك، مي توان به پايين آمدن هزينه ها، بازدهي بالا، ولكانيزاسيون(Volcanization) خيلي سريع و هوشمند و دامنه دمايي گسترده اشاره كرد.
اثرات سطحي و فعاليت بالاي اكسيدروي نانومتري ناشي از اندازة بسيار كوچك، سطح موثر خيلي زياد وكشساني خوب آن است.
استفاده از اكسيد روي نانومتري در لاستيك باعث بهبود خواص آن ميشود از جمله ميتوان به زيبايي و ظرافت بخشيدن به آن، صافي و همواري شكل ظاهري، افزايش استحكام مكانيكي لاستيك، افزايش مقاومت سايشي (خاصيت ضد اصطكاكي و سايش)، پايداري دمايي بالا، طول عمر زياد و همچنين افزايش حد پارگي تركيبات لاستيك اشاره كرد كه همگي اينها بصورت تجربي ثابت شده است.

براساس نتايج بدست آمده ميتوان نتيجه گرفت بهبود يافتن خواص فيزيكي لاستيك در اثر اضافه شدن ZnO ناشي از پيوند ساختار نانومتري اكسيد روي با مولكولهاي لاستيك است كه در مقياس اتمي صورت مي گيرد.

اكسيد روي نانومتري در مقايسه با اكسيد روي معمولي داراي اندازة بسيار كوچك ولي در عوض داراي سطح موثر بسيار زيادي مي باشد. از لحاظ شيميايي بسيار فعال و همچنين به دليل اينكه پيوندهاي بين اكسيدروي نانومتري و لاستيك در مقياس مولكولي انجام مي گيرد، استفاده از اكسيدروي نانومتري خواص فيزيكي و خواص مكانيكي از قبيل حد پارگي، مقاومت سايشي و ... تركيبات لاستيك را بهبود مي بخشد.

4- كاربرد نانوكربنات كلسيم در لاستيك:

نانوكربنات كلسيم به طور گسترده اي در صنايع لاسيتك به كار مي رود، زيرا اثرات خيلي خوبي نسبت به كربنات معمولي بر روي خواص و كيفيت لاستيك دارد.

استفاده از نانوكربنات كلسيم در صنايع لاستيك باعث بهبود كيفيت و خواص تركيبات لاستيك مي شود. از جمله مزاياي استفاده از نانوكربنات كلسيم مي توان به توانايي توليد در مقياس زياد، افزايش استحكام لاستيك، بهبود بخشيدن خواص مكانيكي )افزايش استحكام مكانيكي) و انعطاف پذير شدن تركيبات لاستيك اشاره كرد. همچنين علاوه بر بهبود خواص فيزيكي، تركيبات لاستيك در شكل ظاهري آنها نيز تاثير مي گذارد و به آنها زيبايي و ظرافت مي بخشد كه اين خود در مرغوبيت كالا و بازارپسند بودن آن تاثير بسزايي دارد.
نانوكربنات كلسيم سبك بيشتر در پلاستيك و پوشش دهي لاستيك به كار ميرود.

براي به دست آوردن مزاياي ذكر شده، نانوكربنات كلسيم به لاستيكهاي طبيعي و مصنوعي از قبيلNP، EPDM ،SBS ،BR ،SBR اضافه مي گردد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه استحكام لاستيك بسيار بالا مي رود.

استحكام بخشي نانوكربنات كلسيم برخواسته از پيچيدگي فيزيكي ناشي از پيوستگي در پليمرهاي آن و واكنشهاي شيميايي ناشي از سطح تعميم يافته آن است.
نانوكربنات كلسيم سختي لاستيك و حد گسيختگي پليمرهاي لاستيك را افزايش داده و حداكثر تواني كه لاستيك مي تواند تحمل كند تا پاره شود را بهبود مي بخشد. همچنين مقاومت لاستيك را در برابر سايش افزايش مي دهد.

به كار بردن نانوكربنات كلسيم هزينه ها را پايين مي آورد و سود زيادي را به همراه دارد و همچنين باعث به روز شدن تكنولوژي و توانائي رقابت در عرصه جهاني مي گردد.
به طور كلي نانوكربنات كلسيم در موارد زيادي به طور كلي يا جرئي به تركيبات لاستيك جهت افزايش استحكام آنها افزوده مي شود.

5- كاربرد ساختارهاي نانومتري الماس در لاستيك:

الماس نانومتري به طور گسترده اي در كامپوزيت ها و از جمله لاستيك در مواد ضد اصطكاك، مواد ليزكننده به كار مي رود. اين ساختارهاي نانومتري الماس از روش احتراق توليد مي شوند كه داراي خواص برجسته اي هستند از جمله مي توان به موارد زير اشاره كرد:
1) ساختار كريستالي( بلوري)
2) سطح شيميايي كاملا ناپايدار
3) شكل كاملا كروي
4) ساختمان شيميايي بسيار محكم
5) فعاليت جذب سطحي بسيار بالا
در روسيه، الماس نانومتري با درصدهاي مختلف به لاستيك طبيعي ، Poly Soprene Rubber و FluorineRubber براي ساخت لاستيك هايي كه در صنعت كاربرد دارند از قبيل كاربرد در تاير اتومبيل، لوله هاي انتقال آب و ... مورد استفاده قرار مي گيرد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه با اضافه كردن ساختارهاي نانومتري الماس به لاستيك ها خواص آنها به شكل قابل توجهي بهبود مي يابد از جمله مي توان به :
1) 4 الي 5 برابر شدن خاصيت انعطاف پذيري لاستيك
2) افزيش 2 الي 5/2 برابري درجه استحكام
3) افزايش حد شكستگي تا حدود 2 Kg/cm700-620
4) 3 برابر شدن قدرت بريده شدن آنها
و همچنين به اندازة خيلي زيادي خاصيت ضدپارگي آنها در دماي بالا و پايين بهبود مي يابد.

6- كاربرد ذرات نانومتري خاك رس در لاستيك:

يكي از مواد نانومتري كه كاربردهاي تجاري گسترده اي در صنعت لاستيك پيدا كرده است و اكنون شركت هاي بزرگ لاستيك سازي بطور گسترده اي از آن در محصولات خود استفاده مي كنند، ذرات نانومتري خاك رس است كه با افزودن آن به لاستيك خواص آن بطور قابل ملاحظه اي بهبود پيدا مي كند كه از جمله مي توان به موارد زير اشاره كرد :
1) افزايش مقاومت لاستيك در برابر سايش
2) افزايش استحكام مكانيكي
3) افزايش مقاومت گرمايي
4) كاهش قابليت اشتعال
5) بهبود بخشيدن اعوجاج گرمايي

7- ايده هاي مطرح شده:

1-7) افزايش دماي اشتعال لاستيك : تهيه نانوكامپوزيت الاستومرها از جملهSBR مقاوم، به عنوان مواد پايه در لاستيك سبب بهبود برخي خواص از جمله افزايش دماي اشتعال و استحكام مكانيكي بالامي شود و دليل اصلي آن حذف مقدار زيادي از دوده است.

2-7) كاهش وزن لاستيك : تهيه و بهينه سازي نانوكامپوزيت الاستومرها با وزن كم از طريق جايگزين كردن اين مواد با دوده در لاستيك، امكان حذف درصد قابل توجهي دوده توسط درصد بسيار كم از نانوفيلر وجود دارد. بطوريكه افزودن حدود 3 تا 5 درصد نانوفيلر مي تواند استحكام مكانيكي معادل 40 تا 45 درصد دوده را ايجاد كند. بنابراين با افزودن 3 تا 5 درصد نانوفيلر به لاستيك، وزن آن به مقدار قابل توجهي كاهش مي يابد.

3-7) افزايش مقاومت در مقابل نفوذپذيري گاز : نانوكامپوزيت الاستومرها بويژه EPDM بدليل دارا بودن ضريب عبوردهي كم نسبت به گازها بويژه هوا مي توانند در پوشش داخلي تاير و تيوب ها مورد استفاده قرار مي گيرد. زيرا يكي از ويژگيهاي نانوكامپوزيت EPDM مقاومت بسيار بالاي آن در برابر نفوذ و عبور گازها مي باشد. بنابراين اين نانوكامپوزيت ها مي تواند جايگزين مواد امروزي گردد. همچنين اين نانوكامپوزيت ها از جمله الاستومرهايي است كه مي تواند در آلياژهاي مختلف با ترموپلاستيكها كاربردهاي وسيعي را در صنعت خوردو داشته باشد.

4-7) قطعات لاستيكي خودرو : نانوكامپوزيت ترموپلاست الاستومرها مي تواند به عنوان يك ماده پرمصرف در صنايع ساخت و توليد قطعات خوردو بكار رود. از ويژگي هاي اين مواد، بالا بودن مدول بالا ، مقاومت حرارتي، پايداري ابعاد، وزن كم، مقاومت شعله مي باشد. لذا نانوكامپوزيت ترموپلاستيك الاستومرهاي پايهEPDM و PP مي توانند تحول چشمگيري را در ساخت قطعات خوردو ايجاد نمايد.

5-7) افزايش مقاومت سايشي لاستيك : استفاده از نانوسيليكا و نانواكسيدروي در تركيبات تاير سبب تحول عظيمي در صنعت لاستيك مي شود. بطوريكه با افزودن اين مواد به لاستيك علاوه بر خواصي ويژه اي كه اين مواد به لاستيك مي دهند، امكان افزايش مقاومت سايشي اين لاستيكها وجود دارد.

6-7) نسبت وزن تاير به عمر آن : با افزودن ميزان مصرف يكي از نانوفيلرها مي توان مصرف دوده را پايين آورد. به عبارت ديگر اگر وزن تاير كم شود، عمر لاستيك افزايش مي يابد. بنابراين جهت بالا بردن عمرلاستيك كافي است با افزودن يك سري مواد نانومتري به لاستيك عمر آن را افزايش داد.

منبع : باشگاه نانو

برای بررسی ارتباط نانو فناوری و علم مواد (Nano Tchnology & Material Science) باید ابتدا به تاریخچه فناوری نانو پرداخت. پیشینه فناوری نانو به پیش از قرون وسطی باز می گردد. جام لیکرگوس که در قرن چهارم پس از میلاد ساخته شده، نمونه ای از استفاده از نانو فناوری است. این جام در نور روز، رنگ سبز و در هنگام تابش نور مستقیم، رنگ قرمز و صورتی دارد. در قرون وسطی نیز برای تهیه شیشه های رنگی کلیسا، از ذرات نانومتری طلا استفاده می شده است.در سال 1960 ریچارد فاینمن که فیزیکدانی برجسته و برنده جایزه نوبل بود، سخرانی را در جامعه فیزیک آمریکا ارائه داد که انقلابی در علم و فناوری ایجاد نمود. او در سخرانی خود به این نکته اشاره کرد که می توان دایرةالمعارف بریتانیکا را روی یک سنجاق، ارائه کرد و ابعاد آن را به میزان 25000 برابر کوچک نمود. پیشنهاد فاینمن این بود که می توان اتم های مجزا را دستکاری کرده و ساختار های جدید ایجاد کرد که خواص متفاوتی دارند. اما واژه فناوری نانو نخستین بار توسط نوریوتاینوچی مطرح شد. اگرچه در دهه های 50 و 60 میلادی تحقیقات گسترده ای روی ذرات فلزی کوچک و سیال مغناطیسی در حال انجام بود، ولی این پژوهش ها در حیطه فناوری نانو قرار نمی گرفت. علم نانو، به مطالعه و بررسی مولکول ها و ساختارهایی با ابعاد 1 تا 100 نانومتر می پردازد. واژه نانو در مقیاس های علمی برابر یک میلیاردیم است. شکل زیر با مقایسه مقیاس ها، تصور واضح تری از مقیاس نانو، ارائه می دهد.نانو فناوری توانایی تولید مواد، ابزار ها و سیستم های جدید با کنترل مولکول ها و اتم ها و استفاده از خواص آن ها در مقیاس نانو است. در واقع فناوری نانو، یک رشته مجزا نیست، بلکه یک رویکرد جدید در تمامی رشته هاست. نانو فناوری در زمینه های مختلف مانند صنایع غذایی، داروسازی، پزشکی، الکترونیک، کامپیوتر، انرژی، محیط زیست، هوا- فضا و سایر رشته ها کاربرد دارد.



مطالعه نانومواد حاکی از این مطلب است که هنگامی که اندازه ذرات به کمتر از 100 نانومتر می رسد، خواص فیزیکی و شیمیایی آن ها تغییر می کند. به عنوان مثال نقطه ذوب و خواص نوری تحت تاثیر اندازه و شکل مواد تغییر می کنند.



دسته بندی نانو مواد



نانو مواد دارای چشم انداز ویژه ای هستند که می تواند در زمینه های وسیعی از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. از مهم ترین خواص مواد نانو سایز، ابعاد آن ها می باشد. موادی به عنوان مواد نانو نامبرده می شوند که یکی از بعاد خطی آن ها کمتر از 100 نانو متر باشد. مواد نانو سایز با خوشه ای از مولکول ها در حد یک نانومتر یا کمتر و یا با چند عدد کریستال که دارای ابعاد کمتر از 100 نانومتر هستند، می باشند. اگر اندازه دانه با اندازه ذره یکی باشد به ذره نانو، تک کریستال گویند. ذرات نانو بسته به ابعادشان به چهار دسته تقسیم می شوند:- ذرات صفر بعدی (مانند ذرات کروی که قطر آن ها زیر 100 نانو متر باشد.)- ذرات یک بعدی (مانند نانو وایرها)- ذرات دو بعدی (مانند فیلم نازک)
- ذرات سه بعدی (مانند مواد با ساختار نانو)

نانو مواد را می توان به شکل زیر نیز تقسیم بندی کرد: - مواد نانوساختار توده ای - نانوذرات (ذرات کوانتومی یا نقاط کوانتومی) - نانوسیم ها - نانولوله ها - نانوالیاف - مواد نانو حفره ای - فولرین ها

روش های سنتز نانو مواد



به طور کلی روش های سنتز نانو مواد را می توان به دو دسته بالا به پایین و پایین به بالا تقسیم بندی کرد.
- روش های بالا به پایین: در این روش، ابعاد یک ماده توده ای کاهش پیدا می کند تا به ابعاد مورد نظر برسد. از جمله روش های بالا به پایین می توان به لیتوگرافی و فعال سازی مکانیکی اشاره کرد.-روش های پایین به بالا: در این روش با کنترل آرایش و چیدمان اتم ها و مولکول ها می توان به محصول مورد نظر دست یافت. از جمله روش های پایین به بالا می توان به رسوب شیمیایی از فاز بخار و سل – ژل اشاره کرد.

منبع:ویکی پی جی

در این مقاله به کاربرد فناوری نانو در لاستیک خودرو اشاره شده است . اهمیت استفاده از نانوذرات و مزایای استفاده از آن ها در صنعت لاستیک به طور خلاصه در ابتدا بیان شده است . سپس به کاربرد نانو ذرات اکسید روی ، الماس ، نانو رس در لاستیک خودرو اشاره شده است .
 

مقدمه


برطبق آمارهای ارائه شده صنعت خودروسازی در سال 2004 بازاری حدود 54.2 بیلیون دلار آمریکا را داشته است که در سال 2015 این رقم به 137.4 بیلیون دلار خواهد رسید . 8.6 بیلیون دلار از این حجم معاملات با استفاده از فناوری نانو حاصل می شود که صنعت لاستیک سازی از استفاده کنندگان اصلی این فناوری به حساب می آید.
موارد استفاده از فناوری نانو در لاستیک خودرو اعم از نانوفیلرها و نانوکامپوزیت است که به لاستیک ها خواص ویژه ای می دهد. همچنین صنایع خودرو در دنیا به سمت استفاده از نانو PP ( نانوپلی پروپیلن) سوق پیدا کرده است و علت اصلی آن خواص مناسب از جمله سبکی، مقاومت حرارتی و مقاومت ضربه اینگونه مواد است. بنابراین رسیدن به خواص مطلوب ضرورت توجه به آن را بیش از هرچیز دیگر برای ما نمایان می سازد.


نانوذرات در لاستیک


چنانچه بخواهیم لاستیک ها را مورد مطالعه قرار دهیم خواهیم دید که انواع و اقسام لاستیک ها در کاربردهای مختلف استفاده می شود و هر کدام خصوصیات مربوط به خود را دارد. لاستیک دوچرخه ، تراکتور، کامیون، خودروهای سواری ، موتورها و ... همه در خصوصیات با هم متفاوتند. اما در یک بررسی کلی می توان اجزای لاستیک را مورد بررسی قرار داد. لاستیک از آج، شیارها، برجستگی های میانی، شیارهای مقابل هم و سوراخ های کوچک و همچنین نگهدارنده داخلی تشکیل شده است.



 

شکل1- هر یک از قسمتهای لاستیک برای کار خاصی در نظر گرفته شده اند و هر کدام ویژگیهای مختص به خود را دارد.
 

در سال های اخیر، افزودن نانو ذرات ترکیبات مختلف به منظور بهبود خواص لاستیک ها و به طور خاص تایرها، کاربرد فراوانی پیدا کرده است. حضور نانو ذرات به دلیل پیوندهایی که در مقیاس اتمی بین آنها و ترکیبات لاستیک صورت می گیرد، علاوه بر این که خواص فیزیکی آنها بهبود می یابد باعث افزایش مقاومت سایشی ، افزایش استحکام (بهبود خاصیت مکانیکی ) ، بهبود خواص حرارتی ، افزایش حد پارگی و حد شکستگی و زیبایی ظاهری لاستیک می شوند. همچنین همواری ، صافی و ظرافت شکل ظاهری تایر را سبب می شوند. همه این عوامل موجب ایجاد محصولی مرغوب، با کیفیت عالی، زیبا و بازارپسند که توانایی رقابت در بازارهای جهانی را داشته باشد، می شود. بر اساس تحقیقات به عمل آمده چندین ماده نانومتری در صنایع لاستیک سازی کاربرد فراوانی یافته اند که از این جمله می توان به نانوذرات اکسید روی ، نانوذرات کربنات کلسیم ، نانوذرات آلومینا ، نانوذرات الماس، نانورس و فولرین ها اشاره نمود که در این بین، نانو ذرات کلسیم کربنات (CaCO3) به دلیل صرفه اقتصادی، دسترسی فراوان و نسبت ابعاد به حجم قابل قبول، گسترش بیشتری یافته اند. حضور این مواد در ترکیبات لاستیک با توجه به ایجاد پیوندهایی که در مقیاس اتمی بین این مواد و ترکیبات لاستیک ایجاد می شود، خواص فیزیکی ترکیبات لاستیک حاصل را بسیار بهبود می بخشد.


امروزه الاستومرهایی مانند لاستیک های طبیعی (NR) ، پلی ایزوپروپن، لاستیک های بوتادین استایرن، لاستیک های بوتیل، Poly crylic ، الاستومرهای فلوئوری و ... گستره وسیعی در تولید تایرها، لوله های داخلی، قطعات خودرو، لوازم خانگی و ساختمانی، تجهیزات کشاورزی و روکش مخازن و... دارند. الاستومرها معمولاً با کربن یا سیلسیم به عنوان پرکننده ، تقویت می شوند. این تقویت خواص، عمدتا بر اساس فعل و انفعالات فیزیکی بین زمینه و فیلرها صورت می گیرد.


یکی از بزرگ ترین تولیدکنندگان تایر به نام Cabot با موفقیت نانوذرات کاربیدسیلیکا را که توسط Nanoproducts Corporation Colorado ، با نام تجاری Pure Nano طراحی شده بود، تست نمود. با افزودن این نانوذرات به تایر، سایش 50 % کاهش یافت. کمپانیهایی آمریکایی مانند Nanocor و Inmat نانوذرات خاک رس تولید می کنند که می تواند با لاستیک مخلوط شود . آنها قراردادی را با Michelin (یکی از مهم ترین تولیدکنندگان) تایر نیز امضاء کرده اند . با استفاده از این نانوذرات، مقدار لاستیک بوتیل موردنیاز تایرها کاهش می یابد و تایرها سبک تر و ارزانتر خواهند شد و در حین حرکت خنک تر می مانند.
شرکت Mars Lander از آیروژل که از میلیونها نانوحباب هوا تشکیل شده ، در تایر استفاده کرده است که قسمت اعظم آن (98%) از هوا تشکیل شده است. بنابراین لاستیک تماماً با نانو مواد فوق سبک جایگزین می شود.کمپانی آمریکایی Good Year نیز در این زمینه از آئروژل های سیلیکا در تایرها استفاده کرده است.


نانوذرات اکسید روی


اکسید روی عمدتاً در صنعت لاستیک سازی استفاده می شود و باید میزان ناخالصی های مس و منگنز و آهن موجود در آن به حداقل رسیده باشد. مصارف زیاد اکسید روی مربوط به عایق بودن آن در مقابل جریان الکتریسیته و هدایت الکتریکی ، ظرفیت حرارتی زیاد، خاصیت چسبندگی خوب، قدرت پوشش عالی، مقاومت کافی در مقابل اشعه مخصوصاً اشعه ماوراء بنفش و داشتن ثابت دی الکتریک متوسط آن است . اکسیدروی در صنعت لاستیک سازی نقش شایانی داشته و یکی از معمول ترین فعال کننده ها است و سبب کاهش زمان پخت شده و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. و در ضمن فعال کنندگی مقاومت حرارتی را نیز افزایش می دهد.


نانوذرات اکسیدروی (NanoZnO) ذراتی غیرآلی وبه دلیل سطح موثر بسیار زیاد از لحاظ شیمیایی بسیار فعال هستند. کوچکی کریستال ها و خاصیت غیرچسبندگی آنها باعث شده که نانوذرات اکسیدروی به صورت پودر زردرنگ کروی و متخلخل باشد. استفاده از این نانوذرات در لاستیک باعث صافی و همواری شکل ظاهری ، زیبایی و ظرافت بخشیدن به آن، افزایش دوام لاستیک و حفظ استحکام در دمای بالا و بهبود حد پارگی، طول عمر زیاد ، مقاومت سایشی(خاصیت ضد اصطکاکی و سایش)، و ... می شود که همگی اینها به صورت تجربی ثابت شده است. بهبود خواص فیزیکی لاستیک در اثر اضافه شدن نانوذرات اکسید روی ، ناشی از پیوند ساختار نانوذرات اکسیدروی(ZnO) با مولکول لاستیک است که در مقیاس اتمی صورت میگیرد.

شکل2- نانوذرات اکسید روی

از دیگر خصوصیات استفاده از این تکنولوژی در صنعت لاستیک، می توان به پایین آمدن هزینه ها، بازدهی بالا، ولکانیزاسیون (Volcanization) خیلی سریع و هوشمند و دامنه دمایی گسترده اشاره کرد. اثرات سطحی و فعالیت بالای اکسیدروی نانومتری ناشی از اندازه بسیار کوچک، سطح موثر خیلی زیاد وکشسانی خوب آن است .






آشنایی با نانو الماس


پودر نانومتری الماس نوع جدیدی از پودرهای سنتزی نانومتری بسیار سخت(SuperHard) محسوب میشود. از بررسیهای میکروسکوپی انجام شده بر روی پودر نانومتری الماس مشخص شده است که ذرات پودر نانومتری الماس به صورت یک مجموعه (Cluster) بوده و شکل ذرات نانو الماس کروی است (شکل 3) . در واقع، یک ذره الماس از یک هسته فشرده بلورین از جنس الماس و یک لایه سست خارجی حاوی انواع پیوندهای کربن - کربن و پیوندهای غیرهمجنس(Heterobonds) تشکیل شده است.

 

شکل3- ذرات کروی نانو الماس

30 درصد نانو اتمهای الماس روی سطح آن قرار گرفتهاند و همین مسئله خواص ویژهای به آن داده است. حداکثر اندازه تک دانههای نانوالماس 10 نانومتر و متوسط اندازه ذرات بین 4 تا 6 نانومتر است. همچنین بررسیهای انجام شده با استفاده از اشعه ایکس (XRD) بر روی پودر نانومتری الماس نشان میدهد که ذرات موجود در این پودر از جنس الماس با ساختار مکعبی میباشند. مطالعات مربوط به شناسایی کیفیت سطح پودر نشان میدهند که سطح ذرات با گروههای عامل پوشیده شده است که نوع و مقدار این گروهها در محصولات مختلف متفاوتند . این گروهها اغلب از نوع گروه های اکسیژنداری هستند که بر روی سطوح ذرات ، بار منفی ایجاد میکنند.


پودر نانومتری الماس در هوا تا دمای ºC 500 و در خلاء یا محیط الکلی تا دمای 1000 درجه سانتیگراد الی 1100 درجه سانتیگراد مقاوم است. دمای ºC 1100 دمای شروع تبدیلشدن الماس به گرافیت است . این پودر نانومتری الماس از نظر شیمیایی در برابر محیطهای اسیدی ، قلیایی ، مواد اکسیدکننده و حلالهای آلی در شرایط محیطی و دمای بالا مقاوم است . نتایج بررسی وضعیت ناخالصیهای احتمالی موجود در پودر نانومتری الماس نشان میدهد که میزان ناخالصی موجود در هر پودر نانومتری الماس به نوع آن پودر بستگی دارد و بر اساس شرایط فنی تولید بین 1 الی 3 درصد وزنی متغیر است . ناخالصیهای غیرکربنی که معمولاً شامل آهن ، مس ، کلسیم ، سیلیکون ، کروم ، تیتانیم و همچنین مقادیر جزئی از سایر فلزاتی است که به نحوی در فرآیند تولید و تخلیص نانوالماس حضور دارند ، معمولاً بر اساس خاکستر باقیمانده پس از سوزاندن تعیین میشوند . مواد کربنی غیر از الماس، ناخالصی محسوب نشده و ترکیبات مفیدی برای کاربردهای نانوالماس محسوب میشوند. در جدول1، برخی از خصوصیات پودر نانومتری الماس ارائه شده است.

 

جدول 1- ویژگیهای نانوالماس

نانوالماس در لاستیک


نانوالماس در کامپوزیت ها ، لاستیک ها ، مواد ضد اصطکاک و روان کننده ها به کار می رود. این ساختارهای نانومتری الماس با روش احتراق، تولید می شوند . نانو الماس دارای خواص برجستهای است که ساختار کریستالی (بلوری)، شکل کاملا کروی ، قدرت شیمیایی بسیار بالا(سطح شیمیایی کاملا ناپایدار) ، ساختمان شیمیایی بسیار محکم و فعالیت جذب سطحی بسیار بالا از جمله این خواص هستند . نانوالماس با درصدهای ترکیب مختلف به انواع لاستیک ها اضافه می شود. از این لاستیک در صنعت خودرو و لوله های انتقال آب استفاده می گردد. با اضافه کردن ساختارهای نانوالماس به لاستیک ها خواص زیر تغییر می کند :


1- افزایش 4 الی 5 برابری خاصیت انعطاف پذیری لاستیک
2- افزایش 2 الی 2/5 برابر درجه استحکام
3- افزایش حد شکستگی تا حدود Kg/Cm2 700-620
4- ۳ برابر شدن قدرت بریده شدن آنها
5- افزایش خاصیت ضد پارگی در دمای بالا و پایین
در روسیه، الماس نانومتری با درصدهای مختلف در لاستیک طبیعی، Poly Soprene Rubber FluorineRubber با هدف ساخت لاستیک هایی که در صنعت کاربرد دارند (تایر خودروها، لوله های انتقال آب و ...) مورد استفاده قرار می گیرد .

نانوکامپوزیت های سیلیکاتی


با به کار بردن نانوکامپوزیت های سیلیکاتی در آمیزه ی لاستیک ها، موجب افزایش طول عمر و کاهش وزن لاستیک می شود. افزایش استحکام لاستیک از اهمیت ویژه ای در صنایع خودروسازی برخوردار است و از دیرباز دوده به عنوان کاربردی ترین تقویت کننده درآمیزه های لاستیکی مطرح بوده است . ولی معایبی مانند رنگ همواره مشکی، وابستگی به منابع نفتی وکاهش فرآیندپذیری آمیزه با افزایش مقدار آن و افزایش چگالی ماده را به همراه دارد. استفاده ازنانوسیلیکات های لایه ای به عنوان تقویت کننده های قدرتمند و چند منظوره برای تهیه نانوکامپوزیت های پلیمری، در سا لهای اخیر مورد توجه بسیاری قرار گرفته است.
استفاده از نانوسیلیکات لایه ای منجر به کاهش مقدار دوده مصرفی در آمیزه ی لاستیک می شود و چگالی آمیزه را کاهش می دهد ، به این طریق می توان فراورده هایی با وزن کمتر تولید نمود. با کاهش وزن تایرها، مصرف سوخت در وسیله ی نقلیه کاهش می یابد و موجب کاهش آلودگی محیط و صرفه جویی در مصرف انرژی می گردد. سایر ویژگی ها و خواص نهایی آمیزه هم بهبود می یابد و موجب افزایش طول عمر تایر می شود .


نانورس


یکی از مواد نانومتری که کاربردهای تجاری گسترده ای در صنعت لاستیک پیدا کرده است و اکنون شرکت های بزرگ لاستیک سازی به طور گسترده ای از آن در محصولات خود استفاده می کنند ، ذرات نانومتری خاک رس است که با افزودن آن به لاستیک خواص آن به طور قابل ملاحظه ای بهبود پیدا می کند که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:


1) افزایش مقاومت لاستیک در برابر سایش
2) افزایش استحکام مکانیکی
3) افزایش مقاومت گرمایی
4) کاهش قابلیت اشتعال
5) بهبود بخشیدن اعوجاج گرمایی
6) پایداری ابعادی در برابر گرما


لاستیک هایی که خاک رس نانویی به آ نها افزوده شده به وسیله کمپانی ExxonMobil توسعه پیدا کرده و به صورت تجاری درآمده است. این محصول تا 50 درصد بیشتر از لاستیک های هالوبوتیل توانایی محبوس نگاه داشتن هوا را دارد و به مرور زمان با نرخ کمتری کم باد می شوند.
استفاده از نانومواد به شکل برخی از انواع خا ک رس لایه نظیر خاک رس Montmorillonite به وسیله شرکت Pirelli،توسعه یافته است . استفاده از این نانوساختارها منجر به ایجاد رفتار همگن و یکنواخت طولی و عرضی لاستیک خودرو می شود که این خاصیت باعث افزایش استحکام ، افزایش پایداری خاصیت ترموپلاستیک و کاهش نرخ پوسیدگی لاستیک می شود.


 

• 1 - محسن نهاوندی (نویسنده اول) - دانشجوی دکتری تخصصی - مهندسی فناوری نانو - دانشگاه شیراز دانشکده مهندسی بخش مهندسی مواد

پژوهش ریز فناوری در ناسا

در سالهای اخیر مرکزهای پژوهشی فراوانی در موضوع بکار گیری ریز فناوری در صنعت هوا - فضا به ویژه در ناسا بوجود آمده است. بخشهای پژوهشی ریز ناوری ناسا و سرمایههای مربوط به آن شامل موارد زیر است:

 

• تحقیقات در زمینه ی مواد توسط آزمایشگاهی لانگلی با سرمایه گذاری 11 میلیون دلار
• تحقیقات ر زمینه ی الکترونیکو داده پردازی توسط آزمایشگاه ایمز با سرمایه گذاری 15 میلیون دلار
   
• تحقیقات در زمینه ی حسگرها و اجزا توسط آزمایشگاه رانش جت با سرمایه گذاری 10 میلیون دلار

بسیاری از مطالعات ریز فناوری ناسا دارای هدف بلند مدت میباشد. یکی از هدفهای مهم و اصلی ، افزایش امکانات فضاپیما و کاهش وزن سامانههای فضایی است. در صورتی که کارآیی این دستگاهها با کاربرد ریزفناوری بالاتر رود، مشکلات بیشتری در زمینه فضا حل خواهد شد. دسترسی بلند مدت پژوهشهای ریز فناوری ناسا حتی بیشتر از این است. ناسا سعی کرده است که با راهبردی موسوم به پایین به بالا روی این پایهای سرمایه گذاری کند. به پژوهش در زمینه ساختارها و سازههایی با ابعاد مولکولی پژوهشهای ریز فناوری مولکولی گفته میشود که ناسا سرمایه گذاری زیاد بر روی آن کرده است. پژوهش در زمینه ریز فناوری در ناسا -که آزمایشگاههای گوناگونی برای آن ایجاد شده- دارای بخشهای ویژهای است که مهمترین آنها عبارتند از:

 

• ریز مواد: موادی با قدرت بسیار بالا و قابل برنامه ریزی.
   
• ریز الکترونیکها ، داده پردازی ، سامانههای ارتباطی با مصرف انرژی کم.
   
• ریز ابزارها برای کوچک سازی سامانههای فضایی و ... .
   
• ریز فناوری زیست مولکولی ، سامانههای لب آن چیپ ، برای زیست درمانی و درمان فضانوردان بهصورت خود درمانی و ... .
  
  از فعالیت سایر کشورها نیز میتوان کشورهای ارو1ایی و ژاپن را نام برد که به عنوان مال پروژه ریز ماهواره قرص سیلسیومی از پروژههای کشور ژاپن است.

نمونههای بکار گیری ریز فناوری در هوا - فضا

با کمک ریز فناوری ، سامانههای ویژه ای ایجاد شده و دستگاههای جدیدی ساخته شدهاند که هر کدام به عنوان راه حلی یا چند مشکل دیرینه موجود در صنعت هوافضا به حساب میآیند. برای شناخت بیشتر دستگاهها و فناوریهای بکار رفته در آنها به بررسی چند مورد میپردازیم:

پیلهای سوختی

[Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...] سامانههایی هستند که به علت دارا بودن توانایی ذاتی خاص و فشردگی و کم حجم به عنوان یکی از روشهای کار آمد برای تبادلهای انرژی شیمیایی در فضا مطرح میباشند. به علت عملکرد پاک این پیلها ، سرمایه گذاریهای زیاد برای تولید آنها انجام شده است. البته این پیلها کاربردهای دیگری نیز در وسایل نقلیه فضایی مثل تولید الکتروشیمیایی اکسیژن در ایستگاههای فضایی دارند.
 

ریزماهوارهها

همانطور که پیش از این توضیح داده شد محیط فضا به گونهای است که تشعشعهای صادر شده از آن ، به ویژه برای دستگاهها و انسانهایی که برای مدت طولانی در فضا میمانند زیان بار است. حتی مشکلات بیش تری هم وجود دارد که ریزفناوری ماهواره در حل این مشکلات نقشم مهمی بازی میکند. ماهواره ژنست-1 یک ریز ماهوره است که وزنی حدود 10 کیلوگرم دارد و از سه ماهواره مکعبی کوچکتر متصل به هم ساخته شده است. این ماهواره بسیار کوچک ، سریع و ارزان کارش مقابله با اثرات زیستی فضا است. ریزماهوره ژنست-1 در حال ساخت است و به زودی پرتاب خواهد شد. ناسا برای تولید این ریز ماهواره در 2.5 سال گذشته حدود 6 میلیون دلار هزینه کرده است.

ریز حسگرها
در آینده نه چندان دور ، حسگرهایی به اندازه مولکول ساخته خواهند شد. این ریز حسگرها داخل [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...] قرار میگیرند تا به محض احساس ضربات تشعشعهای فضایی ، هشدارهای لازم را جهت حفظ سلامت فضانوردان ارسال کنند. البته این فناوری هنوز هم جای پبشرفت دارد و دانشمندان و محققان ناسا برای پیشرفت آن در حال کوشش هستند. وجود چنین حسگرهایی موجب افزایش ایمنی بدن فضانوردان خواهد شد، به گونهای که به محض مشاهده کوچکترین علایم بیماری زا ، حتی قبل از بروز علائم ظاهری ، سلولهای بدن فضانوردان توسط همین ریز حسگرها برانگیخته خواهند شد.

برای مثال وقتی که یک موتور بسیار کوچک ، ولی زیان بار ، در حال رشد در بدن فضانورد باشد، بلافاصله شناسایی و علائم لازم توسط ریز حسگرها ارسال خواهد شد. توانایی یافتن تغییرات میکروسکوپی داخل سلولها یک لطف بزرگ و پزشکی فضایی است. دانشمندان می خواهند هنگامی که بدن یک فضانورد در وضعیت بدی قرار گرفته، یا وقتی که فعالیت ویروس مهاجم در مراحل اولیه فعالیت است ریز حسگرها علایم لازم را ارسال کنند تا پیشگیریهای لازم صورت پذیرد. شاید وجود چنین امکاناتی گره گشای بسیاری از مشکلات فضانوردانی باشد که برای مدتهای طولانی در [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...] ، [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...] و یا [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...] ماندگار خواهند بود.

ریز لولههای کربنی
ریز لولههای کربنی نیز از دستاوردهای ریز فناوری هستند. این مواد بسیار سبک ، دارای قابلیتهای زیادی از جمله ذخیره انرژی زیاد و مقاوم به تشعشعات گوناگون هستند. یکی از محققان موفق به تولید ورقههای شفافی از ریز لوله کربنی شدهاند که از ورقههای فولادی هم وزن بسیار مستحکمتر میباشند. ریز لولههای کربنی ذرات بسیار کوچکی هم مانند رشتههای نامرئی هستند. میلیونها قطعه از این رشتههای نامرئی باهم ترکیب میشوند و مواد مفید و قابل مشاهدهای بوجود میآورند. خواص مفید مکانیکی و الکتریی زیادی در این مواد نهفته است که در صنعت فضا بسیار کاربرد دارند. به عنوان مثال ساخت فضاپیمای سبک ، قوی و مقاوم در برابر تشعشعهای فضایی با چنین موادی امکان پذیر شده است.

پرندههای جاسوسی کوچک (ریز پرندهها)

برای تولید پرندههای جاسوسی ، سرمایه گذاریهای زیادی انجام شده است. دانشمندان با الگو برداری از حرکات انواع پرندگان و حشرات در صدد تولید پرندههای جاسوسی کوچک موسوم به ریز پرنده هستند. ریز فناوری در تولید چنین موجودات ریز بسیار کاربرد دارد. محققان دانشگاه فلوریدا در پژوهشی که انجام دادهاند، موفق به ساخت یک هواپیمای جاسوسی شدهاند که از حرکات یک نوع پرنده دریایی تقلید میکند. این هواپیمای جاسوسی بدون سرنشین ، فقط 50 گرم وزن دارد و سازندگان این پرنده ترجیح میدهند برای کامل کردن آن از تجهیزاتی متشکل از ریز مواد ، ریز حسگرها و دیگر محصولات ریز فناوری استفاده کنند. این ریزپرنده قابلیت پرواز در مناطق تنگ را داشته و میتواند با توجه به وضعیتهای گوناگون ، حالت بالهایش را تغییر دهد. برای اعزام این پرنده چابک به مأموریتهای داخل شهر ، مجموعه کاملی از دوربینهای مجهز و کوچک نیز روی آن کار گذاشته خواهد شد.

مقدمه
مواد نانو به عنوان موادی که حداقل یکی از ابعاد آن ( طول ، عرض ، ضخامت ) زیر nm100 باشد تعریف شده اند. یک نانومتر یک هزارم میکرون یا حدود 100000 برابر کوچکتر از موی انسان است. به طور کلی در یک تقسیم بندی عمومی ، محصولات نانو مواد را می توان به صورت های زیر بیان کرد :

فیلم های نانو لایه برای کاربردهای عمدتا" الکترونیکی
نانو پوشش های حفاظتی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی ، حفاظت در برابر عوامل مخرب محیطی
نانو ذرات به عنوان پیش سازنده یا اصلاح ساز پدیده های شیمیایی و فیزیکی
نانو لوله ها منظور از یک ماده نانو ساختار یا واضح تر یک بدنه نانو ساختار جامدی است که در آن انتظام اتمی ، اندازه کریستالهای تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی در سراسر بدنه در مقیاس چند نانو متری گسترده شده باشد.
خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو ( در شکل و فرم های متعددی که وجود دارند از جمله ذرات ، الیاف ، گلوله و ... ) در مقایسه با مواد میکروسکپی تفاوت اساسی دارند. تغییرات اصولی که وجود دارند نه تنها از نظر کوچکی اندازه بلکه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می باشد .
هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو ، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا می باشد ، که آنها را می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره اطلاق نمود. منظور از عملکرد چند منظوره با ظهور خواص جدید و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولی می باشد به گونه ای که مصالح بتوانند کاربدهای گوناگونی را ارائه نمایند. در مطلب بعدی که خواهد آمد مواد نانو ساختاری معرفی خواهند شد که با توجه به نوظهور بودن چنین موادی می توانند تحولی شگرف در صنعت ساختمان سازی و صنایع وابسته به آن ایجاد کنند.


1- مواد نانو کمپوزیت
مواد نانو کمپوزیت بر پایه پلیمر ( ماتریس پلیمری ) اولین بار در سالهای 70 معرفی شده اند که از تکنولوژی سول – ژل ( Sol-Gel ) جهت انتشار دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است . هرچند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شرکت تویوتا در ژاپن در اواخر سالهای 80 صورت گرفته است ، ملی رشته نانو کمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه است. در این شرایط نانو آلومینا ، بهترین ساختار نانوئی است که افق جدیدی را در صنعت سرامیک نوید می دهد. زیرا کاربرد این مواد پدیده ای است که از نظر مکانیکی ، الکتریکی و خواص حرارتی بطور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف کاربرد دارد. از جمله می توان به چند نمونه اشاره کرد : تکنولوژی نانو فلز آرتوناید که اخیرا" بطور تجاری ، الیاف نانویی آلومینا ، انقلابی در رشته سرمیک بوجود آورده است . ذرات نانویی غیر فلز مانند سیلیکا ، نانو زیرکونیا و مواد دیگر اصلاح کننده سرامیک ها می باشد.


2- بتن با عملکرد بالا HPC
یکی از چالشهایی که در رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است ، بتن با عملکرد بالا می باشد. این نوع بتن مقاوم یکی اانواع مصالح کامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح کامپوزیت و چند فلز مرکب و پیچیده می باشد. خواص ، رفتار و عملکرد بتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد که چسبندگی ، پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد.
بنابراین مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و کاربرد آنها بسیار حائز اهمیت می باشد.
روش معمولی برای توسعه بتن با عملکرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلفی اتز جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع الیاف می باشد . در مورد بتن به طور خاص ، علاوه بر عملکرد با دوام و خواص مکانیکی بهتر ، بتن با عملکرد بالای چند منظوره خواص اضافه دیگری را دارا می باشد. از جمله می توان به خاصیت الکترومغناطیسی، قابلیت به کارگیری در سازه های اتمی ( محافظت از تشعشعات ) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمانها و ... را نام برد.


3- نانو سیلیس آمورف
در صنعت بتن ، سیلیس یکی از معروفترین موادی است که نقش مهمی در چسبندگی و پرکنندگی بتن با عملکرد بالا ایفا می کند.
محصول معمولی همان سیلیکافیوم یا میکروسیلیکا می باشد که دارای قطری در حدود 0.1 تا 1 میلی متر می باشد و دارای اکسید سیلیس حدود 90% می باشد. می توان گفت که میکروسیلیکا محصولی است که در محدوده بالای اشل اندازه نانومتر جهت افزایش عملکرد کامپوزیت مواد سیمانی به کاربرده می شود.
محصول نانو سیلیس متشکل از ذراتی هستند که دارای شکل گلوله ای بوده و با قطر کمتر از nm 100 یا بصورت ذرات خشک پودر یا به صورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می باشد ، که مایع آن معمول ترین نوع محلول نانو سیلیس می باشد ، این نوع محلول در آزمایشات مشخص در بتن خود تراکم SCC به کارگرفته شده است . نانو سیلیس معلق کاربردهای چند منظوره از خود نشان می دهد مانند : خاصیت ضد سایش – ضد لغزش – ضد حریق – ضد انعکاس سطوح
آزمایشات نشان داده اند که واکنش مواد نانو سیلیس با هیدرواکسیدکلسیم در مقایسه با میکروسیلیکا بسیار سریع تر انجام گرفته و مقدار بسیار کم این مواد همان تاثیر پوزولانی مقدار بالای میکروسیلیکا را در سنین اولیه دارا می باشد. تمام کارهای انجام یافته برروی کاربرد مواد نانو سیلیس کلوئیدی در بخش اصلاح خواص ریولوژی ، کارپذیری و مکانیکی خمیر سیمان بوده است . آنچه که در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده 5 تا 10 نانومتر می باشد.


4- نانو لوله ها
همانگونه که در مقدمه مقاله مطرح شد معمولا" الیاف برای مسلح کردن و اصلاح عملکرد مکانیکی بتن بکار برده می شود. امروزه از الیاف فلزی ، شیشه ای ، پلی پروپلین ، کربن و ... در بتن برای مسلح کردن استفاده می شود ولیکن تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله کربنی انتشار نیافته است تا بتوان از نتایج آن برای مسلح کردن بوسیله نانو لوله ها استفاده کرد.
نانو لوله کربنی توسط LUIMA در سال 1991 کشف شده است و کارهای بسیاری بر روی ساختار نانو در بخش فیزیک کوانتوم انجام یافته است بطوریکه تحقیقات نوین بر روی تکنولوژی و مهندسی نانو در سطح جهانی نقش اساسی و اصلی بازی می کند. کربن 60 و نانو لوله های نوین دارای ساختاری هستند که آنها را از فولاد قوی تر و بسیار سبک می کند بطوریکه می توانند خمیدگی و کشش را بدون شکستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف کربن خواهند شد که در کامپوزیت ها به کار برده می شوند.
نانو لوله ها با توجه به تحقیقات انجام شده در مرکز تحقیقات بتن ( وابسته به موسسه ACI شاخه ایران ) ، دارای مقاومت کششی بیش از هر نوع الیاف بتنی شناخته شده می باشند و نیز نانو لوله ها خواص ویژه قابل ملاحظه حرارتی و الکتریکی از خود نشان می دهند. بطوریکه هادی بودن حرارت آنها بیش از دو برابر الماس و هادی بودن الکتریکی آنها در حدود 1000 برابر فلز مس می باشد.
نانو لوله ها طبقه بندی جدیدی از محصولات می باشند که انقلابی جدید در زمینه مصالح و مواد پیشرفته را بوجود آورده اند. یک نسل جدید از نانو کامپوزیت های چند منظوره می توانند به عنوان نانو لوله های کربنی در نقش الیاف مسلح کننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرند. بنابرین نانو لوله های کربنی از اجزای کلیدی بدست آوردن هدف اصلی ذکر شده در فوق بهنوان مصالح ساختمانی با عملکرد بالای چند منظوره را بازی می کنند.


منبع : سایت علمی واطلاع رسانی عمران ایران

63پروژه مشترک ENIAC ( برنامه فناوری مشترک در حوزه نانو الکترونیک)که از طریق 9 فراخوان آزاد و رقابتی برای ارائه طرحهای تحقیق و توسعه در حوزه نانوالکترونیک انتخاب شده بودند، با اعتباری بالغ بر 2.86 میلیارد یورو آغاز به کار کردند. 490 میلیون یورو از اعتبار پروژههای مذکور توسط کشورهای عضو اتحادیه اروپا و 444 میلیون یورو نیز توسط همکاران پروژه مذکور، تامین میشود.

برنامه ENIAC که در سال 2008 میلادی آغاز شده است، یک پیشگامی فناوری مشترک در حوزه نانوالکترونیک محسوب میشود که در قالب برنامه ویژه «Cooperation»، در برنامه هفتم توسعه تحقیقات و فناوری (FP7) اتحادیه اروپا انجام میگردد. سال 2013 میلادی، آخرین سال حمایتهای مالی برنامه مذکور در حوزه نانوالکترونیک محسوب میشد. برنامه ENIAC از طریق سه طرح، تامین مالی میشود: بخش خصوصی، اعضای ENIAC که نمایندگان 22 کشور عضو کمیسیون اروپا هستند و 4 کشوری که عضو اتحادیه اروپا نیستند.

ENIAC به طور موفقیتآمیزی یک چارچوب و روش عملیاتی ارائه نمود که در قالب آن تمام اکوسیستم نانوالکترونیک میتوانست در هدف مشترک افزایش سرمایهگذاری دراین فناوری توانمندساز کلیدی (KET) با اثرات راهبردی و نظاممند غیرموازی مشارکت نمایند. سازمانهای همکار این برنامه شامل24 درصد شرکتهای بزرگ، 45 درصد شرکتهای کوچک و متوسط، و نیز 31 درصد دانشگاهها و موسسات تحقیقاتی بودهاند.

ENIAC مصمم به پیگیری انجام تمامی پروژههای آغاز شده خود است تا آنها را به برنامه مشترک ARTEMIS و برنامه EPoSS که پیشبینی میشود برای دوره زمانی 2014 تا 2020 انجام شوند، متصل نماید.

فیزیکدانان دانشگاه آرکانزاس موفق به ایجاد فازهای الکترونیکی و مغناطیسی جدیدی در فیلمهای بسیار نازک از مواد مغناطیسی شدند.

به گزارش سرویس علمی ایسنا، جک چاخالیان از محققان این پروژه میگوید: فشار ابزاری مناسب برای تغییر خواص برخی مواد است، اما چگونه باید فشار را به مواد در مقیاس نانو وارد کرد. ما موفق به ارائه روشی برای اعمال فشار روی نانومواد نازک شدیم. با این کار میتوان فازهای مغناطیسی و الکترونیکی جدیدی در این مواد ایجاد کرد. در واقع با این کار دستهای جدید از مواد تولید میشود که میتواند برای ساخت ادوات الکترونیکی جدید مورد استفاده قرار گیرد.

به نوشته سایت نانو، جک چاخالیان و همکارانش موفق به یافتن راهی برای اعمال فشار روی مواد مغناطیسی شدند؛ این کار با تغییر فاصله میان اتمهای موجود در نمونه و زیرلایه انجام میشود. این گروه تحقیقاتی دریافته است که اعمال فشار روی بلورهای بزرگ نمیتواند تغییر موردنظر را بوجود آورد. به همین دلیل پژوهشگران این پروژه، روی اعمال فشار کنترل شده بر لایههای نانومقیاس مطالعه کردند.

به گفته این محققان، طبیعت بهترین معلم ماست، اگر مادهای رسانای الکتریکی باشد، صرفنظر از ابعاد آن، میتواند جریان الکتریکی را از خود عبور دهد. در دهه 1990 مشخص شد که اگر ابعاد یک ماده کوچک شود، برخی از خواص آن به شدت تغییر میکند. به همین دلیل تحقیقات به سمتی رفت که بتوانیم ذرات را کوچک کنیم، این کار به قدری پیش رفت که در حال حاضر میتوان نانوساختارها را تولید کرد. پژوهشگران در سراسر جهان به دنبال بررسی دلیل تغییر خواص ماده با کوچکتر شدن ابعاد هستند.

این گروه تحقیقاتی در راستای پاسخ به این سوالات روی رفتار لایههایی با ضخامت چند آنگستروم مطالعه کردند. این سومین مقالهای است که توسط این گروه در نشریه Nature به چاپ رسیده است.

کاربردهای نانوتکنولوژی همه جا همراه با هزینه کمتر، دوام و عمر بیشتر، مصرف انرژی پایینتر، هزینه نگهداری کمتر و خواص بهتر است. یکی از چشماندازهای امیدوارکنندة این تکنولوژی پیشرفته تحول در صنعت خودروسازی میباشد. یکی از اصلیترین موضوعات نانوتکنولوژی، ساخت مواد با خواص جدید است. این مواد ارزش افزوده بسیار بالا و کارایی بالاتری در تمام صنایع خواهند داشت که صنعت خودرو نیز از آن مستثنی نمیباشد.

ساخت بدنههای سبکتر و مقاومتر برای خودرو، ساخت لاستیکهایی با مقاومت سایشی بهتر، ساخت قطعات موتور با عمر چند برابر، کاهش مصرف سوخت خودرو، ساخت باتریهایی با انرژی بالا و دوام بیشتر، نانوساختارهایی مبتنی بر کربن به عنوان سوپر اسفنج هیدروژنی در خودروهای پیلسوختی، ساخت حسگرهای چند منظوره برای کنترل فرایندهای مختلف در خودرو، ساخت کاتالیزورهای اگزوز خودرو جهت کاهش آلودگی هوا، لایههای خیلی محکم با خصوصیات ویژهای مثل الکتروکرومیک (رنگپذیری الکتریکی) یا خودپاککنندگی برای استفاده در شیشهها و آینههای خودرو و سازگار کردن خودرو با محیطزیست و بسیاری از موارد دیگر از جمله کاربردهایی هستند که نانوتکنولوژی در صنعت خودرو خواهد داشت .در این گزارش پس از بررسی کاربردهای نانوتکنولوژی در صنعت خودرو شرکتهای فعال در این زمینه معرفی شده و نمونه ای از فعالیتهای تجاری در صنعت خودرو ارائه می گردد .

شرکت جیتی ادونسد تکنولوژیز (GT Advanced Technologies) اعلام کرده که حق استفاده از فناوری لایهنشانی پلاسمایی از فاز بخار (PVD) را از شرکت کیما تکنولوژیز (Kyma Technologies) خریداری کرده است. این فناوری جدید یک سیستم لایهنشانی نانوستونی موسوم به PVDNC™ بوده که توسط شرکت کیما ارائه شدهاست. با استفاده از این روش میتوان هستهزایی نیترید آلومینیوم با کیفیت بالا روی ویفرها انجام داد؛ این کار قبل از لایهنشانی نیترید گالیم انجام میشود. جیتی قصد دارد تا ابزار PVD را تجاریسازی کرده و همچنین از آن بهعنوان یک فرآیند مکمل برای سیستم اپیتاکسی فاز بخار هیبریدی (HVPE) استفاده کند. لازم به ذکر است فناوری HVPE در حال حاضر توسط شرکت جیتی در حال توسعه و تکامل است.
ترکیب این دو فناوری به تولیدکنندگان LED امکان تولید محصولات بیشتری را فراهم کرده و همچنین هزینه تولید را کاهش میدهد. این فناوری یک روش ارزان برای ایجاد الگو روی ویفرها بوده تا نیترید گالیم بتواند به خوبی روی ویفر قرار داده شود.
جیتی در حال حاضر نسخه اولیه ابزار تولید انبوه ویفرهای الگودار را ساخته و انتظار میرود در نیمه اول سال 2015 این دستگاه به بازار عرضه شود.
تام گوتیزر مدیر عامل شرکت جیتی میگوید: فناوری PVDNC شرکت کیما یکی از قطعات اصلی در دستگاه تولید LED ما است. هدف ما این است که بتوانیم ابزاری برای تولید LEDها ارائه کنیم که با هزینه کم و کیفیت بالا این کار را انجام دهد. با ترکیب فناوری PVDNC و سیستم HVPE، ما میتوانیم دستگاهی به بازار عرضه کنیم که مشتریان ما با استفاده از آن قادر به تولید ویفرهای اپیتاکسی ارزان قیمت باشند.
کیث ایوانس مدیر عامل شرکت کیما میگوید: ما خوشحالیم که شرکت جیتی تصمیم به تجاریسازی فناوری PVDNC ما گرفته است. طی سالهای گذشته که ما روی این روش جدید کار میکردیم مطمئن بودیم که میتوان آن را برای تولید ویفرهای مورد استفاده در صنعت LED به کار گرفت.
در حال حاضر ویفرهای اپیتاکسی مورد استفاده در LEDها با قیمت بسیار بالایی تولید میشود که این فناوری جدید میتواند هزینه آن را برای تولیدکنندگان کاهش دهد.

به گزارش شرکت مخابراتی تیسیال (TCL) با همکاری شرکت پیتوآی (P2i) سال گذشته موفق به ارائه نازکترین تلفن هوشمند به بازار شد، این کار موجب شد تا سال 2013، سال بسیار موفقی برای این دو شرکت باشد. در این تلفن هوشمند از "فناوری نانوپوشش ضد سیالات" استفاده شده است. این محصول مجهز به هِدسِ با مارک تجاری پلانترونیک است.

استفان کانلسون از مدیران این شرکت میگوید: ما در مرحلهای هستیم که تلفنهای هوشمند و تبلتها در حال وارد شدن به زندگی شخصی افراد هستند. به سرعت بالای پیشرفت سختافزارها نگاه کنید، ما در حال وارد شدن به دورهای هستیم که پتانسیلهای صنعت تلفن همراه بیحد و مرز خواهد شد. تلفنهای همراه تبدیل به ابزاری بسیار مهم و حیاتی برای مشتریان خواهد شد، با این اهمیتی که تلفنهای همراه پیدا کردهاند تصور کنید که ریختن مقدار کمی آب، بارش باران یا وجود مقداری رطوبت موجب خواهد شد تا این ابزارها به کلی خارج از سرویس شوند. ما با افتخار اعلام میکنیم که وارد همکاری مشترک با شرکت مخابراتی تیسیال شدیم تا راهکاری را برای این مشکل پیدا کنیم.

دن دری از مدیران بازاریابی شرکت مخابراتی تیسیال میگوید: ما از فناوری نانوپوشش شرکت P2i برای ساخت تلفنهای هوشمند ضد آب استفاده کردیم؛ با این فناوری جدید توانستیم به نیاز مشتریان خود پاسخ دهیم. ما از اهمیت تلفنهای همراه در زندگی روزمره مردم با خبر هستیم، نیک میدانیم که سیالات میتواند صدمات جبران ناپذیری را به این ابزار مهم وارد کند. به همین دلیل با کمک فناوری نانوپوشش، یک لایه محافظ به تلفنهای هوشمند افزودیم تا آنها را از گزند سیالات مصون داریم. با این فناوری ما آرامش خاطری به مشتریان خود دادهایم.

این نانوپوشش در یک مخزن خلاء به تلفن همراه افزوده میشود که این کار موجب تشکیل پیوند مولکولی میان نانوپوشش و تلفن همراه خواهد شد. این پوشش تمام بخشهای تلفن همراه را می پوشاند بنابراین، کاربر از محافظت کامل تلفن همراه مطمئن خواهد شد. این پوشش به قدری نازک است که با چشم غیرمسلح نمیتوان آن را دید از سوی دیگر هدایت الکتریکی دستگاه را دستخوش تغییر نمیکند.

روشي ساده و ارزان براي پوششدهي بستر الياف پشم شيشه با نانونقره در دانشگاه صنعتي شريف ارايه شد. خانم نفيسه شريفي، دانشجوي دکتري دانشگاه صنعتي شريف، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژهي توسعهي فناوري نانو گفت: «روشهاي بالا به پاييني که براي توليد نانومواد فلزي به کار ميروند (مانند کندوپاش ليزري)، روشهاي گراني محسوب ميشوند. در اين پژوهش، با در نظر گرفتن کشش سطحي ميان پوشش نقره و الياف پشم شيشه، نانوجزاير نقره روي بستر پشم شيشه با روشي ارزان ايجاد شدهاست».

الياف پشم شيشه به علت نسبت سطح به وزن بالايي که دارند، در سيستمهاي تصفيه هوا به کار ميروند. نانوذرات نقره نيز خاصيت ضدباکتري از خود نشان ميدهند که همراه کردن اين الياف با نانوساختارهاي نقره قابليت حذف باکتري از محيطهاي مختلف (به خصوص بيمارستانها) را ايجاد ميكند.

در اين کار پژوهشي، ابتدا پوششي يکنواخت روي بستر پشم شيشه به روش شيميايي ايجاد شدهاست که در آن به کمک ساکارز، کمپلکس نقره روي سطح پشم شيشه احيا ميشود. بعد از تشکيل اين لايهي يکنواخت، با حرارتدهي آن، نانوجزاير نقره روي بستر پشم شيشه شکل گرفتهاند.

گفتني است كه ميزان غلظت مواد اوليه و دماي حرارتدهي روي مورفولوژي نانوجزاير مؤثر است. خانم شريفي، غلظت و دماي حرارتدهي را بهينه كردهاست که بيشترين جدايش ميان جزاير وجود داشته باشد و نفوذ جزاير به داخل بستر روي ندهد.

اين پژوهش قابليت تجاري شدن، دارد ولي با توجه به زيرساختهاي موجود در كشور، امکان عملي شدن آن در حال حاضر وجود ندارد.

جزئيات اين پژوهش -که با همکاري دکتر نيما تقوينيا انجام شده،- در مجلهي Materials Chemistry and Physics (جلد 113، صفحات 66- 63، سال 2009) منتشر شدهاست.

بههمت محققان ايراني و کرهاي، خطاهاي موجود در سامانههاي نانومترولوژي و تداخلسنجهاي ليزري كاهش يافت و امکان دستيابي به دقتهاي پيکومتري در اندازهگيري جابهجايي در سامانههاي نانومترولوژي فراهم شد.

نانومترولوژي، اندازهگيري ابعاد و جابهجايي مواد در مقياس نانو است. اثرات غيرخطي از مهمترين خطاهاي موجود در سامانههاي نانومترولوژي و تداخلسنجهاي ليزري است که ميتواند با استفاده از ماتريسهاي جونز مدلسازي شود و با يک سامانهي کامل اپتوالکترونيکي با ليزر سه مودی پايدار شده، مقدار خطاي اندازهگيري بهطور قابل ملاحظهاي کاهش يابد.

دکتر سعيد عليايي، استاديار دانشگاه شهيد رجايي، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژهي توسعهي فناوري نانو، گفت: «پژوهشي را با همکاري پروفسور يوون ("Yoon") از دانشکدهي فيزيک دانشگاه کرهي جنوبي و آزمايشگاه ملي ليزر و خانم مهندس حامدي از دانشگاه شهيد رجايي، با هدف مدلسازي خطاي غيرخطي در سامانههاي نانومترولوژي و کاهش خطا با ارايهي يک سامانهي کامل اپتوالکترونيکي شامل بخشهاي اپتيکي و الکترونيکي انجام داديم و نتايج پژوهش را، در مجلهي IET Optoelectronics (جلد 3، صفحات224-215، سال 2009) منتشر نموديم».

دكتر عليايي، در ادامهي گفتگو افزود: «علاوه بر دقت بسيار بالا، سادگي بخش اپتيک و استفاده از مدارهاي الکترونيک يکسان در بازوهاي تداخلسنج ليزري از مزاياي ديگر اين طرح بهشمار ميآيد».

وي در توضيح روش کار گفت: «در اين پژوهش از يک ليزر پايدار شدهي سه مودي استفاده شدهاست که در اولين گام منجر به دو برابر شدن قابليت تفکيکپذيري در سنجش و اندازهگيري جابهجايي نسبت به سامانههاي متداول شدهاست. تداخلسنج ليزري موردنظر با استفاده از ماتريسهاي جونز، مدلسازيسازي شده و خطاهاي مختلف آن از جمله انحراف قطبنده، نابرابري ضرايب عبور، بازتاب و انحراف در زاويهي قرارگيري شکافنده- قطبنده نسبت به راستاي ليزر، بيضوي بودن قطبش ليزر و عمود نبودن قطبش مودهاي جانبي بر مود مرکزي در نمايهي ليزر، با ماتريسهاي مختلف، مدلسازي و خطاي غيرخطي متناوب دو، چهار و هشت دورهاي نهايي بيان شدهاست. سپس يک سامانهي جديد بهمنظور کاهش خطاهاي مرتبهي مختلف پيشنهاد گرديده و نشان داده شدهاست که با استفاده از اين سامانه، امکان کاهش خطاي کل که ناشي از کميات ذکر شده باشد، به کسري از نانومتر وجود دارد».

با استفاده از سامانهي طراحي شده در اين کار پژوهشي، امکان دستيابي به دقتهاي پيکومتري در سنجش و اندازهگيري جابهجايي در سامانههاي نانومترولوژي فراهم گرديدهاست.

اين سامانه در صنايع نانومترولوژي، تهيه ماسک و فرايندهاي فوتوليتوگرافي، ساخت ادوات نيمرسانا و در هر جايي که نياز به اندازهگيري فاصله و يا جابهجايي با دقتهاي بسيار بالا باشد، كاربرد دارد.

شايان ذكر است كه اين طرح در آزمايشگاه تحقيقاتي نانوفوتونيک و اپتوالکترونيک دانشگاه شهيد رجايي انجام شدهاست و در حال حاضر مجموعهي آزمايشگاهي اين سامانه در حال راهاندازي است.

فناورینانو از جمله 6 فناوری توانمندساز کلیدی (KETs) است که کمیسیون اروپا درسال 2012 میلادی آن را انتخاب نمود. این فناوریها در انتقال یک اقتصاد منبعمحور به یک اقتصاد دانشمحور و رقابتپذیر کردن صنایع اروپا در اقتصاد دانشمحور، دارای اهمیت راهبردی است.
یکی از تهدیدهای جدی تامین سرمایه در حوزه فناورینانو، شناخت محدود مسائل ایمنی، سلامت و زیستمحیطی (EHS) نانومواد (NMs) است. این شناخت محدود، باعث ایجاد ابهام در نحوه قضاوت در زمینه جنبههای EHS این مواد در محیط قانونگذاری میشود. این امر در زمینه سرمایهگذاری این حوزه و مقبولیت محصولات حاوی NMs تاثیر منفی خواهد داشت. در این راستا، اتحادیه اروپا با طراحی و تدوین پروژه نانورج (NANoREG)، به دنبال رفع ابهامات مربوط به جنبههای EHS نانومواد است. این پروژه، جنبههای EHS، که به حوزه قانونگذاری مربوط میشود را شناسایی خواهد کرد.
نانورج (NANoREG ) اولین پروژه اتحادیه اروپا است که در قالب برنامه هفتم توسعه تحقیقات و فناوری این اتحادیه (FP7) انجام گرفته و هدف آن پاسخ به سوالات مدنظر قانونگذاران در زمینه مسائل ایمنی، سلامت و زیستمحیطی فناورینانو است. خبرنامه NoREG با مرتبط کردن مسائل EHS به ارزیابی علمی دادهها و روشهای آزمایش، تلاش میکند تا به سوالات مربوطه پاسخ دهد. این خبرنامه با اتکا بر سوالات و نیازهای موردنظر قانونگذاران و تدوینکنندگان مقررات، محورهای ذیل را پوشش خواهد داد:
• ارائه راهکار و پاسخ به سوالات موردنظر با اتکا بر دادههای موجود و تکمیل آنها با اتکا بر دانش جدید؛
• فراهم کردن مجموعهای از ابزارهای مرتبط برای ارزیابی ریسک، تعیین مشخصات، آزمایش سمشناسی و شاخصهای میزان انتشار نانومواد تولیدی؛
• در مقطع زمانی بلندمدت، طراحی و تدوین راهبردهای آزمایش جدید منطبق با الزامات نوآوری؛
• برقراری روابط نزدیک با نویسندگان، پیشگامان علمی و صنعتی برای استفاده از رویکردهای مدیریت ریسک کاربردی و کارآمد برای نانومواد تولیدی و محصولات حاوی نانومواد.
این خبرنامه به طور رایگان از طریق نشانی قابل دریافت است.

اخیرا دستگاهی برای تولید نانوذرات با ساختار هستهای پوستهای توسط شرکت مانتیس دپوزیشن (Mantis Deposition) ساخته شده است. این دستگاه میتواند نانوساختارهایی با ابعاد و ترکیب شیمیایی متفاوت ایجاد کند.

محققان موفق به ساخت یکی از نازکترین و دقیقترین دماسنجهای جهان شدند. این دماسنج از لایههای نازکی به ضخامت 20 نانومتر ساخته شده و قادر است تغییر دما را با دقت چند میلیونیوم کلوین اندازهگیری کند.

پژوهشگران بریتانیایی دانشگاه وست انگلند با همکاری محققانی از دانشگاه باوهاوس موفق شدند با استفاده از شبکهای از میکرواورگانیسمها مداری برای پردازش اطلاعات بسازند. این گروه با استفاده از فیزارم پلیسیفالوم که یک نوع قارچ است، این مدار را تولید کردند. فیزارم پلیسیفالوم در محیط مرطوب به یکدیگر متصل شده و لولههایی ایجاد کرده که از طریق آن مواد غذایی را جذب میکنند. یکی از وظایف دیگر این لولهها آن است که در حضور نور شرایط محیطی را تغییر داده و موجب رهاشدن هاگ میشود.
در تحقیقات قبلی محققان نشان داده بودند که این شبکه لولهای میتواند رنگهای مختلفی را جذب کند. این گروه تحقیقاتی با استفاده از دانه جو دوسر موجب لولهای شدن این شبکه شده و با نمک طعام این شبکه را از هم گسیختند. بنابراین با این دو ماده محققان توانستند تغییر ساختار این قارچ را مدیریت کنند. در قدم بعد پژوهشگران با ترکیب دو رنگ مختلف موجب بروز رنگ جدیدی در این قارچ شدند.
این گروه تحقیقاتی در پژوهش اخیر خود با استفاده از نانوذرات مغناطیسی و چند رنگ مختلف موفق شدند از این قارچها به عنوان آزمایشگاه روی تراشه استفاده کنند. در واقع این سیستم برای مطالعه نمونههای پزشکی میتواند استفاده شود. کار دیگری که این شبکه میتواند انجام دهد آن است که به عنوان مدار منطقی در ساخت کامپیوترها استفاده شود. در حال حاضر پژوهشگران از این سیستم زیستی عملگرهای XOR و NOR ساختهاند. در واقع این شبکه میتواند به عنوان سیستم دوتایی برای محاسبات کامپیوتری مورد استفاده قرار گیرد.
آداماتزکی از محققان این پروژه میگوید این قارچ بسیار ارزان و تهیه آن ساده است بنابراین ساخت ادوات مختلف با آن هزینه چندانی نخواهد داشت.
استوارت بلاند سردبیر نشریه Materials Today این پرسش را مطرح میکند که آیا ما در حال وارد شدن به عصر کامپیوترهای زیستی هستیم؟ او در ادامه برای پاسخ دادن به این سوال میگوید هرچند هنوز مواد و تجهیزات مورد استفاده در کامپیوترها سیلیکونی است اما تحقیقاتی نظیر این پژوهش نشان میدهد که علم کامپیوتر و زیست شناسی در آینده زندگی ما را متحول خواهند کرد.

پژوهشگران دانشگاه ایلینویز نشان دادند که میتوان از حرکات طبیعی قلب، ریه و پرده دیافراگم حیواناتی نظیر گاو خوک و گوسفند برای تامین انرژی ادوات کاشته شده در بدن استفاده کرد. در صورت تحقق این رویا، ادوات کاشته شده در بدن نظیر قلب مصنوعی که به دلیل تعویض باتری نیازمند جراحیهای پرخطری هستند به یک منبع تامین انرژی مطمئن دست پیدا میکنند.
جان روگر و همکارانش اثر پیزوالکتریک موجود در شبکه بلوری برخی ترکیبات را برای ساخت چنین ابزاری مورد مطالعه قرار دادند. اثر پیزوالکتریک پدیدهای است که در آن انبساط یا انقباض بوجود آمده در یک ماده میتواند موجب تشکیل انرژی الکتریکی شود.
این گروه تحقیقاتی نانوروبانهایی از تیتانات زیرکونیوم که یک ماده پیزوالکتریک است تولید کرده و آن را روی سطح سیلیکون انعطافپذیر نشست دادند. این سطح سیلیکونی میتواند شکل اندام موردنظر محققان را به خود بگیرد. در قدم بعد، پژوهشگران این نانوابزار را به یک باتری قابل شارژ متصل کرده و سر دیگر آن را به اندامهایی نظیر قلب، ریه و پرده دیافراگم حیوانات متصل کردند.
روگر میگوید: من فکر میکنم ایده اولیه تبدیل حرکات اندامهای داخلی بدن به انرژی الکتریکی ایده جالبی باشد.
چالشی که در این میان وجود دارد آن است که نقطهای روی اندام داخلی بدن پیدا شود که در صورت خم شدن نانوابزار، آسیبی به علمکرد آن اندام نرسد. این گروه نقطهای روی قلب را برای این کار پیدا کردند.
این اولینباری نیست که یک گروه تحقیقاتی از انرژی حرکتی اندامهای بدن استفاد میکنند اما این پژوهش مزیتهایی نسبت به دیگر پژوهشها دارد. این سیستم جدید میتواند 0.2 میکرووات در هر سانتیمتر مربع از ماده پیزوالکتریک انرژی تولید کند که این مقدار انرژی برای روشن و خاموش کردن دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب کافی است. در صورتی که انرژی بیشتری لازم باشد میتوان نانوروبان را بزرگتر کرد. این اولین باری است که این سیستم در مقیاس بزرگ ( حیواناتی با جثه بزرگ) مورد آزمایش قرار میگیرد.
قدم بعدی محققان این است که این دستگاه را درون بدن انسان قرار داده و در طول یکسال عملکرد آن را بررسی کنند، البته پیش از آن باید عملکرد آن روی اندامهای بدن انسان در آزمایشگاه تست شود.

شرکت ریسرچ اند مارکت (Research and Markets) به تازگی گزارشی با عنوان «پیشبینی بازار نانوکامپوزیتها تا سال 2018 (نانولولههای کربنی، الیاف فلزی پلیمری، گرافن و ...)» منتشر کرده است.
افزایش اهمیت ایمنی خودروها، ضرورت کاهش وزن آنها و افزایش چشمگیر کاربرد نانوکامپوزیتها در ساخت و ساز، از جمله شاخصهای اصلی پیشران بازار جهانی نانوکامپوزیتها محسوب می شوند. همچنین افزایش حجم مصرف این مواد در بخشهای الکترونیک و نیمههادیها، بیانگر افزایش فروش محصولات مبتنی بر نانوکامپوزیتها، طی چند سال آینده است.
این گزارش، بازار جهانی نانوکامپوزیتها را در بخشهای محصولات، استفادهکنندگان نهایی و مناطق، تقسیمبندی نموده و برای هر زیربخش پیشبینیهای لازم را ارائه میکند. همچنین این گزارش، ویژگیهای عرضه و تقاضای نانوکامپوزیتها، به همراه کاربردهای آنها را با پیشبینی درآمدها و حجم بازار آنها برای سالهای 2012 تا 2018 ارائه کرده است. گزارش فوق با پوشش دادن فرصتهای بازار این حوزه، آخرین روندها و عوامل محدود کننده و پیشران این بازار را نیز پوشش داده است.
محورهای اصلی گزارش جدید عبارتند از:
- بازار جهانی نانوکامپوزیتها: تجزیه و تحلیل بخشهای بازار
- بازار جهانی نانوکامپوزیتها: تجزیه و تحلیل بخشبندی محصول
- بازار جهانی نانوکامپوزیتها: تجزیه و تحلیل مصرفکنندگان نهایی
- بازار جهانی نانوکامپوزیتها: تجزیه و تحلیل منطقهای؛ و
- وضعیت شرکتها.
آرکما، باسف، شوادنکو، زیوکس تکنولوژی و ... از جمله شرکتهای فعال در بازار این بخش محسوب میشوند.
متن کامل این گزارش به قیمت 4595 دلار از طریق نشانی قابل خریداری است.

دانشمندان پس از توليد ساختارهاي فولرين و نانولوله كربني، متوجه شدند كه بايد ساختارهاي غيرآلي مشابه با آنها به صورت وسيع وجود داشته باشد.

به گزارش سرويس «فنآوري» خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، مجموعه وسيعي از نانوساختارهاي IF (ساختارهاي شبه فولرين غيرآلي)، تاكنون ساخته شده و در تريبولوژي، فتونيك، باتريها و كاتاليز، مصارف گستردهاي پيدا كردهاند.

در بين چنين مولكولهاي غيرآلياي كه ميتوانند نانوساختارهايي شبيه فولرين داشته باشند، اكسيد سزيم ميتواند بسيار مفيد باشد و به طور مؤثري در سيستمهاي نشركننده نوري به كار آيد.

متأسفانه، اين ساختار در اتمسفر محيط بسيار واكنشپذير است و به همين دليل براي توليد و انتقال آن به خلأ بالا و شرايط كاملاً بي اثر نياز ميباشد. اين امر موجب ميشود كه توليد و انتقال آن گران و مخاطرهآميز باشد؛ بنابراين براي استفاده صنعتي از اين ساختار، مشكلات و محدوديتهايي وجود دارد.

به تازگي دانشمندان در روشي جديد، براي توليد پربازده و نسبتاً غيرپيچيده IFهاي اكسيد سزيم پايدار، از تشعشع خورشيدي با شدت بالا (نور غيرهمدوس بسيار روشن) استفاده كردهاند. اين روش ساده و مقرون به صرفه است.

در حال حاضر، روشهاي تجربي موفق براي ساخت تعداد زيادي از مولكولهاي اكسيد سزيم شبه فولرين، انگشت شمار ميباشند.

اين مولكولها (مانند اكسيد سزيم) ميتوانند به طور گسترده در صنعت فوتونيك براي ساخت ابزازهاي منتشركننده نور و آشكارسازهاي نوري مورد استفاده قرار گيرند.

به تازگي، گروهي از دانشمندان در آلمان و فلسطين اشغالي نشان دادند كه ميتوان مولكولهاي مزبور را با استفاده از نور خورشيد بسيار متمركز، توليد كرد. اين روش مقرون به صرفهتر از روشهاي قبلي ميباشد.

پروفسور جفري گوردون در اين زمينه ميگويد: نانوفيلمهاي ساخته شده از IFهاي اكسيد سزيم (IF-Cs2O) ميتوانند به طور گسترده در سيستمهاي منتشركننده نوري مورد استفاده قرار گيرند. به عنوان نمونه در ساخت فتوكاتدها، ابزارهاي الكتروني، تقويتكنندههاي تصوير، لامپهاي تخليه الكتريكي، دوربينهاي تلويزيوني، ليزرها و مبدلهاي كاتاليستي، كاربرد خواهند داشت.

تاكنون، تنها راه ممكن براي توليد نانوذرات IF-Cs2O پايدار، روش بسيار گرانِ تبخير ليزر (laser ablation) بوده است. گروه ما براي اولين بار توانست نانوذراتي از اين دست را به وسيله انرژي خورشيدي و بدون استفاده از هيچ گونه ليزري، توليد كند.

فرآيند توليد IF-Cs2O، مستقيماً درون آمپولهاي توخالي كوارتزي كه حاوي كريستاليتهاي ٣R-Cs2O (٣R نشان دهنده يك سلول واحد ميباشد كه از سه لايه مولكولي تشكيل يافته و داراي تقارن رمبوهدرال است.) ميباشند، انجام ميپذيرد. به اين منظور آمپولها تحت تابش خورشيدي پيوستهاي با توان خورشيدي متمركز ٢/٠-7/٧ وات و دوره تناوب ٣٠- ٨٤٠ ثانيه قرار ميگيرند.

نور خورشيدي كه داراي شار بالايي است توسط فيبري نوري از ديش متمركزكننده كوچكي كه در فضاي آزاد قرار گرفته به روي ميز آزمايشگاه منتقل ميگردد.

آزمايشهاي متفاوتي كه انجام شد نشان داد كه براي به دست آوردن بهترين نتيجه، آمپولهاي كوارتزي حاوي ماده سازنده ٣R-Cs2O بايد در نقطهاي ثابت و بيحركت باشند. به عبارت ديگر فاصله اين مواد تا نوك آمپول بايد ثابت باشد. در تعدادي از اين آزمايشات اين فاصله ثابت نگه داشته شد و در تعدادي ديگر آمپول حول محور خود ميچرخيد تا مواد در تمام فواصل ممكن قرار گيرند.

گوردون گفت: در اين فرآيند نوعي تبخير، آنلينگ و افت دمايي به وجود ميآيد كه منجر به شكلگيري مواد IF-Cs2O ميگردد. اين مواد در نواحي سردتر آمپول كه تحت تابش قرار نگرفتهاند، رسوب ميكنند. توان خورشيدي ورودي بايد بيشتر از ٦ وات باشد. زمان پرتودهي، تأثير قابل توجهي بركميت و كيفيت نانوذرات IF-Cs2O ندارد.

به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فنآوري نانو، هماكنون گوردون و همكارانش به بهبود و گسترش اين فرآيند و افزايش مرتبه بزرگي حجم توليدات آن مشغول ميباشند تا به اين وسيله، اين روش را مقرون به صرفه و تجاري سازند.

گوردون ادامه داد: همچنين ما به ساخت نانولولههاي اكسيد سزيم ميانديشيم. تاكنون، اين نوع نانولوله ساخته نشده است. نانولولههاي اكسيد سزيم خواص فيزيكي منحصر به فرد و ممتازي خواهند داشت.

نتايج اين تحقيق در مجله Advanced Materials به چاپ رسيده است.

پژوهشگران کشورمان در پژوهشگاه مواد و انرژی موفق به تولید نانوذرات اکسیدی و کلوییدی فلزی مورد استفاده در صنایع مختلف شدند.