فناوری نانو

فناوری نانو، نانوفناوری یا نانوتکنولوژی رشته‌ای از دانش کاربردی و فناوری است که جستارهای گسترده‌ای را پوشش می‌دهد. موضوع اصلی آن نیز مهار ماده یا دستگاه‌های در ابعاد کمتر از یک میکرومتر، معمولاً حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است. وجه منحصر به فرد فناوری نانو داشتن عناصری به نام نانومواد و نانوساختار است . در واقع نانو تکنولوژی فهم و به‌کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستم‌هایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدی عمدتاً متأثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک از خود نشان می‌دهند. فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیده‌ای عظیم است که در تمامی گرایش‌های علمی راه یافته و از فناوری‌های نوینی است که با سرعت هرچه تمام تر در حال توسعه می‌باشد. از ابتدای دهه ۱۹۸۰ میلادی طراحی و ساخت ساختمان‌ها هر روزه شاهد نوآوری‌های جدیدی در زمینه مصالح کارآمد تر و پربازده تر در مقاومت، شکل‌پذیری، دوام و توانایی بیشتری نسبت به مصالح سنتی دارد. نانوفناوری یک دانش به شدت میان‌رشته‌ای است و به رشته‌هایی چون مهندسی مواد، پزشکی، داروسازی و طراحی دارو، دامپزشکی، زیست‌شناسی، فیزیک کاربردی، ابزارهای نیم رسانا، شیمی ابرمولکول و حتی مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی شیمی و مهندسی کشاورزی نیز مربوط می‌شود. تحلیل گران بر این باورند که فناوری نانو، زیست فناوری (Biotechnology) و فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) سه قلمرو علمی هستند که انقلاب سوم صنعتی را شکل می‌دهند. نانو تکنولوژی می‌تواند به عنوان ادامه  دانش کنونی به ابعاد نانو یا طرح‌ریزی دانش کنونی بر پایه‌هایی جدیدتر و امروزی‌تر باشد و فراگیرتر باشد.

ایران در زمینه تعداد پتنت‌های منتشر شده در رابطه با فناوری نانو، مقام ۲۹ را در سال ۲۰۱۲ در دنیا کسب کرد.

پژوهشگران دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل در اردیبهشت ۱۳۹۲ موفق به ارائه و معرفی راه‌های ارتباط بین فناوری نانو و علوم اعصاب به یکدیگر و نیز روشی برای ردیابی پیام رسان‌ها در مغز شدند .

معرفی فناوری نانو

نانو یک پیشوند علمی است که به معنی یک میلیاردم (مقیاس کوچک) است و حوزه نانو تکنولوژی در حدود میلیاردم متر است. ابعادی که در آن اتم‌ها با هم ترکیب شده و مولکول‌ها روی هم اثر متقابل دارند.

در این قلمرو، اتم‌ها و ذرات رفتاری غیرمتعارف را از خود به نمایش می‌گذارند و قابلیت‌های این علم فقط توانایی‌کوچک کردن اجسام نیست. دانشمندان با استفاده از این مواد در تلاشند دستگاه‌ها و ابزارهایی بسازند که از قابلیت‌های بسیار شگفت‌انگیز و غیرمتعارفی برخوردار باشند. متخصصان نانو می‌کوشند با کار بر روی چگونگی حرکت اتم‌ها و نوع قرار گرفتن آن‌ها در کنار یکدیگر و نیز با تغییرات خاص به ترکیبات مقاوم تری از مواد دست یابند و کیفیت مواد تولیدی را بهبود بخشیده و درنهایت تولید مواد مختلف را اقتصادی‌تر کنند .

فناوری نانو توانایی ساخت، کنترل و استفاده ماده در ابعاد نانومتری است. اندازه ذرات در فناوری نانو بسیار مهم است، چرا که در مقیاس نانویی، ابعاد ماده در خصوصیات آن بسیار تأثیرگذار است و خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تک تک اتم‌ها و مولکول‌ها با خواص توده ماده متفاوت است. این اندازه در مواد مختلف متفاوت است، اما به‌طور معمول مواد نانو به موادی که حداقل یکی از ابعاد آن‌ها کوچک‌تر از ۱۰۰ نانومتر باشد گفته می‌شود.

نانو مواد

موادی که حداقل یکی از ابعاد آن‌ها در مقیاس ۱ الی ۱۰۰ نانومتر باشد، مواد نانویی یا نانومواد خوانده می‌شوند.

تعریف فناوری نانو سازمان استاندارد ملی ایران

فناوری نانو (Nanotechnology) بر اساس استاندارد ملی INSO-ISO 80004-1 که برگرفته از استاندارد بین‌المللی ایزو ISO/TS 80004-1:2015 است، به استفاده از دانسته‌های علمی در دستکاری و کنترل ماده، غالباً در نانومقیاس (محدوده ۱–۱۰۰نانومتر) برای بهره‌برداری از پدیده‌ها و خواص وابسته به ساختار و اندازه است. این خواص متمایز با خواص اتم‌ها و مولکول‌های منفرد و غیرقابل برونیابی (استنتاج) از شکل توده همان ماده هستند.

سازمان ملی استاندارد ایران (ISIRI) تعداد ۶۶ استاندارد مرتبط با فناوری نانو تا پایان سال ۲۰۱۷ منتشر کرده‌است.  

مراحل فناوری نانو

در مجموع این فناوری شامل سه مرحله می‌باشد:

1. طراحی مهندسی ساختارها در سطح اتم.
2. ترکیب این ساختارها و تبدیل آن‌ها به مواد جدید با ساختار نانو با خصوصیات ویژه.
3. ترکیب این‌گونه مواد و تبدیل آن‌ها به ابزارهای سودمند.

انتظار می‌رود که نانو تکنولوژی نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده‌ها، محیط زیستی سالم‌تر را فراهم کند .

محصول فناوری نانو

محصول فناوری نانو (Nanotechnology Product) بر اساس استاندارد ملی INSO-ISO 21145 که برگرفته از استاندارد بین‌المللی ایزو ISO/TS 18110:2015 است، شامل کالای فناوری نانو (Nanotechnology Goods) و خدمت فناوری نانو (Nanotechnology Service) می‌شود.

کالای فناوری نانو، شامل دو تعریف نانوپدید (Nano-enabled) یا نانوبهبود (Nano-enhanced) می‌شود. هر کالایی حاوی نانوماده که کارکرد یا خاصیت آن با فناوری نانو بهبودیافته (نانوبهبود) یا مبتنی بر فناوری نانو (نانوپدید) باشد، کالای فناوری نانو شناخته می‌شود. به‌طور کلی کالای فناوری نانو شامل یکی از موارد زیر می‌شود:

الف) نانوماده تولیدشده یا نانوماده مهندسی شده.

ب) محصول میانی بهبودیافته با نانو یا پدیدار شده با نانو.

پ) محصول نهایی بهبودیافته با نانو یا پدیدار شده با نانو.

بر اساس تعریف محصول فناوری نانو، تا پایان سال ۲۰۱۷، بیش از ۸۰۰۰ محصول فناوری نانو توسط ۲۰۰۰ شرکت از ۵۶ کشور در بازارهای جهانی عرضه شده‌اند.  

خدمت فناوری نانو، خدمتی است که برای ارائه آن از علم نانو یا فناوری نانو استفاده می‌شود که می‌تواند شامل بخش‌های تحقیق و توسعه نیز باشد.

فناوری نانو در بهبود کیفیت زندگی مردم

به‌کارگیری فناوری نانو در تولید محصولات می‌تواند موجب بهبود خواص موجود محصولات یا توسعه محصولاتی با ویژگی‌های جدید شود. برای هر یک از محصولات نانو می‌توان میزان رفع مسائل موجود و همچنین راه‌حل‌های ارائه شده با فناوری نانو را بررسی و ارزیابی نمود. با مطالعه مدل‌ها و شاخص‌های جهانی برای ارزیابی میزان کیفیت زندگی، تأثیر محصولات فناوری نانو بر کیفیت زندگی مردم را می‌توان از چهار منظر اقتصاد، سلامت، محیط‌زیست و رفاه و در پنج دسته «درمان مؤثر»، «آب سالم»، «تنفس پاک»، «بهداشت عمومی» و «آسایش خانه» مورد بررسی قرار داد.  

در گزارش «بهبود کیفیت زندگی با محصولات نانوفناوری ایرانی»، به معرفی بیش از ۳۰ مورد از محصولات و فناوری‌های نانویی توسعه‌یافته در داخل ایران پرداخته شده‌است، که می‌توان به «داروی‌های ضدسرطان»، «مکمل‌های دارویی»، «سامانه‌های نیترات و آرسنیک‌زدایی آب»، «سامانه‌های تصفیه پساب صنعتی و آب خاکستری»، «نمک‌زدایی آب شور»، «ماسک و فیلترهای هوا»، «شکم‌بندهای ضد امواج»، «پانسمان‌ها و مواد ضدعفونی‌کننده»، «منسوجات متنوع ضدباکتری»، «لوله‌ها و پروفیل ساختمانی» «مصالح ساختمانی از جمله شیشه کم‌گسیل، بتن فوق سبک، رنگ‌ها، کاشی و سرامیک‌های ضد باکتری و ضدآب و لک»، «پاک‌کننده‌های اُرگانیک خانگی»، «ظروف بسته‌بندی و نگه‌داری» و «قطعات پلیمری خودرو» اشاره کرد.  

کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان

با توجه به نو بودن این فناوری، هر سال کاربردهای جدیدی از آن در صنایع مختلف معرفی می‌شود. در مورد کاربردهای نانوتکنولوژی در صنعت ساختمان به‌طور خلاصه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• بهبود خواص سیمان و بتن
  • بهبود خواص مکانیکی
  • افزایش کیفیت سیمان و بتن
  • جلوگیری از نفوذ عوامل مخرب خارجی به داخل بتن
• نانو پوشش‌ها
  • ایجاد پوشش عایق مناسب
  • عدم نفوذ عوامل خوردگی
  • افزایش مقاومت در برابر انتقال حرارت
  • افزایش مقاومت در برابر خوردگی، سایش و پوسیدگی
  • خاصیت خود تمیز شوندگی سطوح
  • رنگ‌های تصفیه‌کننده هوا
• نانو ضدآب‌کننده‌ها
• نانو شیشه‌ها
  • شیشه‌های خود تمیز شونده
  • شیشه‌های محافظ در برابر آتش
  • شیشه‌های کنترل‌کننده انرژی
• نانو آسفالت‌ها
• نانوکامپوزیت‌ها
• تصفیه‌کننده‌های آب و فاضلاب

شاخه‌های اصلی نانو

می‌توان موردهای زیر را شاخه‌های بنیادین دانش نانوفناوری دانست:

• نانو روکش‌ها
• نانو مواد
  • نانو شی
    • نانو ذره
    • نانو لوله‌ها (نانو تیوب‌ها)
    • نانوصفحات
    • نانو کامپوزیت‌ها
  • نانو ساختار
• مهندسی مولکولی.
  • موتورهای مولکولی) نانو ماشین‌ها)
• نانو الکترونیک
  • نانو سیم‌ها
  • نانو حسگرها
  • نانو ترانزیستورها
• نانو مواد نرم
  • لیپید نانوفناوری
• نانو مکانیک
  • نانو سیالات
  • نانو لیتوگرافی

منبع : https://fa.wikipedia.org