فناوری نانو 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. در واقع نانو تکنولوژی
فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستمهایی در این ابعاد است که
اثرات فیزیکی جدیدی - عمدتاً متاثر 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 واز فناوریهای نوینی
است که با سرعت هرچه تمام تر درحال توسعه میباشد. از ابتدای دهه ۱۹۸۰
میلادی گستره طراحی و ساخت ساختمانها هر روزه شاهد نوآوریهای جدیدی در
زمینه مصالح کارآمدتر و پربازدهتر در مقاومت، شکل پذیری، دوام و توانایی
بیشتر نسبت به مصالح سنتی است. 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 و مهندسی شیمی نیز
مربوط میشود. تحلیل گران بر این باورند که فناوری نانو، زیست فناوری (Biotechnology) و فناوری اطلاعات (IT) سه قلمرو علمی هستند که انقلاب سوم صنعتی را شکل میدهند. نانو تکنولوژی میتواند به عنوان ادامهٔ دانش کنونی به ابعاد نانو یا طرحریزی دانش کنونی بر پایههایی جدیدتر و امروزیتر باشد.
ایران در زمینه تعداد پتنت های منتشر شده در رابطه با فناوری نانو، مقام ۲۹ را در سال ۲۰۱۲ در دنیا کسب کرد.[۱]
پژوهشگران دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل در اردیبهشت ۱۳۹۲ موفق به ارائه و معرفی راههای ارتباط بین فناوری نانو و علوم اعصاب به یکدیگر شده و روشی برای ردیابی پیام رسانها در مغز شدند.[۲]
محتویات
۱ تاریخچه فناوری نانو
۲ معرفی فنآوری نانو
۳ مراحل فنآوری نانو
۴ محصولات نانو
۵ تعریف استاندارد
۶ اصول بنیادی
۷ نانو در بهبود کیفیت فضاهای شهری
۸ رابطه نانو تکنولوژی و معماری
۹ کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت ساختمان
۱۰ شاخههای اصلی در نانو
۱۱ جستارهای وابسته
۱۲ منابع نانو
۱۳ پیوند به بیرون
تاریخچه فناوری نانو
در
حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد مسیح، دموکریتوس فیلسوف یونانی، برای اولین بار
واژه اتم را که در زبان یونانی به معنی تقسیم نشدنی است، برای توصیف ذرات
سازنده مواد به کار برد. از این رو شاید بتوان او را پدر فناوری و علوم نانو دانست.
نانو ریشه یونانی "نانس" به معنی کوتوله میباشد.[۳] فناوری نانو
موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیدهای عظیم میباشد که در تمامی گرایشهای
علمی راه یافته است تا جایی که در یک دههٔ آینده برتری فرایندهها، وابسته
به این تحول خواهد بود.[۴] ماهیت فناوری نانو توانایی کارکردن در تراز اتمی، مولکولی و فراتر از آن در ابعاد بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر،
با هدف ساخت و دخل و تصرف در چگونگی آرایش اتمها یا مولکولها با استفاده
از مواد، وسایل و سیستمهایی با تواناییهای جدید و با تغییر این ساختارها
و رسیدن به بازدهی بیشتر مواد میباشد. فناوری نانو
فرایند دستکاری مواد در مقیاس اتمی و تولید مواد و ابزار، به وسیله کنترل
آنها در سطح اتمها و مولکولهاست. در واقع اگر همه مواد و سیستمها ساختار
زیربنایی خود را در مقیاس نانو ترتیب
دهند؛ آنگاه تمام واکنشها سریعتر و بهینهتر صورت میگیرد و توسعه
پایدار پیش گرفته میشود.[۳]از جمله دستاوردهای فراوان این فناوری کاربرد
آن در تولید، انتقال، مصرف و ذخیرهسازی انرژی با کارایی بالاست که تحول
شگرف را در این زمینه ایجاد میکند.[۴]از اینرو دستاندرکاران و محققان
علوم نانو در
تلاش اند تا با استفاده از این فناوری به آسایش و رفاه بیشتر در درون و
برون ساختمان با یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا و
صرفهجویی در هزینهها بخصوص در مصرف منابع انرژی و در نهایت به توسعه
پایدار دست یابند. فناوری نانو منجر به تغییرات شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پساب و آلودگی را کاهش خواهد داد.
معرفی فنآوری نانو
فنآوری نانو توانایی ساخت، کنترل و استفاده ماده در ابعاد نانومتری است. اندازه ذرات در فنآوری 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 به طور معمول مواد نانو به موادی که حداقل یکی از ابعاد آنها کوچک تر از ۱۰۰ نانو متر باشد گفته می شود. [۵]
مراحل فنآوری نانو
در مجموع این فناوری شامل سه مرحله میباشد:
طراحی مهندسی ساختارها در سطح اتم.
ترکیب این ساختارها و تبدیل آنها به مواد جدید با ساختار نانو با خصوصیات ویژه.
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..[۶]
محصولات
محصولات نانو مواد را هم میتوان به صورتهای زیر بیان کرد:
فیلمهای نانو لایه برای کاربردهای عمدتاً الکترونیکی.
نانو پوششهای حفاظتی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی.
نانو ذرات به عنوان پیشسازنده یا اصلاح ساز پدیدههای شیمیایی و فیزیکی.[۴]
تعریف استاندارد
به طراحی، تعیین ویژگیها، تولید و کاربرد مواد، ابزار آلات و سیستمها با کنترل شکل و اندازه در مقیاس نانو میگویند.[۷]
به دستکاری کنترل شده، جاگیری دقیق، اندازهگیری، مدلسازی و تولید مواد در مقیاس نانو میگویند و هدف آن تولید مواد، ابزار و سیستمهایی با ویژگیهای بنیادی و عملکردهای جدید می باشدپس علم نانو علمی است برای زندگی.[۷]
اصول بنیادی
یک نانومتر (nm) یک میلیاردیم متر است. برای سنجش طول پیوندهای کربن-کربن، یا فاصلهٔ میان دو اتم بازهٔ ۱۲. تا ۱۵. نانومتر به کار میرود؛ همچنین قطر یک مولکول دیانای دو رشتهای نزدیک به ۲ نانومتراست. و از سوی دیگر کوچکترین باکتری ۲۰۰ نانومتر است. اگر بخواهیم برای دریافتن مفهوم اندازهٔ یک نانومتر نسبت به متر سنجشی انجام دهیم میتوانیم اندازهٔ آن را مانند اندازهٔ یک تیله به کرهٔ زمین بدانیم..[۸] یا به شکلی دیگر یک نانومتر اندازهٔ رشد ریش یک انسان در طول زمانی است که برای بلند کردن تیغ از صورتش باید بگذرد.[۹]
نانو در بهبود کیفیت فضاهای شهری
دیوارنویسی وتبلیغات
انتی گرافیتها (پوشش نانو ضد دیوار نویسی):
انتی
گرافیت کردن سطوح توسط پوششهای انتی گرافیتی پایدار که دارای خاصیت ضد آب
وضد آلودگی زیاد هستند. پوششهای انتی گرافیتی روی مصالح سفف میگردد رنگهای
افشانه شده و پوسترهای چسبانده شده به راحتی از روی سطوح دیوارها، موانع
صوتی وپایه پلها در شهرها پاک شوند. نمونه موردی : مجتمع hofjager palais
خصوصیت خود تمیزشوندگی در زمین بازی کودکان
فضای بازی کودکان درمرکز پارک که بخشی از آن برای محافظت دربرابر نورواستفاده از پوششهای خودتمیزشونده استفاده شده است.
تصفیه کنندهٔ هوا
اگرچه مواد نانونمی
توانند کاملا هواراتصفیه کننداما میتوانندکیفیت هوارابهترکنند. این
موادبوهاوآلودگی هارانیزریشه کن میکنند. خصوصیت تصفیه کنندگی هوای مصالح نانوهم درخارج وهم درداخل بناهانقش مهمی رادر محیط خارج بازی میکند.[۱۰]
رابطه نانو تکنولوژی و معماری
گستره حوزه نانو تکنولوژی، معماری و ساختمان سازی را نیز در بر میگیرد. اساسا نانو تکنولوژی خود نوعی ساختن و بنا کردن است و از این حیث شباهت زیادی به معماری در مقیاس انسانی دارد. شاید مهمترین فرق تنها در مقیاس نانو ساختارها با ساختارهای معماری باشد. فن آوری نانو، فن آوری طبیعت است و در پی حقارت مقیاس انسان در فضا یا دگرگونی انسان در طبیعت نیست. این موضوع اثر مستقیم روی فرهنگ کاربران خواهد داشت.[۱۱]
کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت ساختمان
با توجه به نو بودن این فن آوری، هر سال کاربردهای جدیدی از آن در صنایع مختلف معرفی می شود. در مورد کاربرد های نانوتکنولوژی در صنعت ساختمان به طور خلاصه می توان به موارد زیر اشاره کرد: [۵]
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 تصفیه کننده هوا
نانو ضد آب کنندهها
نانو شیشهها
شیشه های خود تمیز شونده
شیشه های محافظ در برابر آتش
شیشه های کنترل کننده انرژی
نانو آسفالتها
نانوکامپوزیتها
تصفیه کنندههای آب و فاضلاب
شاخههای اصلی در 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
جستارهای وابسته
جایزه کاولی
منابع
[۱]
Iranian
researchers from Noshirvani Babol University of Technology could
specify the applications of nanotechnology in neurosciences by carrying
out a field study. nanotech-now.com
عابدینی، ف. و همکاران. "بررسی و
تحلیل چگونگی بهرهگیری ازفناوری نانو در توسعه معماری پایدار". همایش ملی
معماری پایدار و توسعه شهری، بوکان، اردیبهشت ۱۳۹۲.
کرامتآذر، ز.
فیضاله بیگی، ا. حاجب، س. "بررسی جایگاه مصالح هوشمند و خود ترمیم در
معماری پایدار". اولین همایش ملی معماری، مرمت، شهرسازی و محیط زیست
پایدار، همدان، دانشکده فنی شهید مفتح همدان، شهریور ۱۳۹۲.
فصلنامه کیسون. مقاله کاربرد تکنولوژی نانو در صنعت ساختمان
حق
پناه، م. و همکاران. "سازههای نو در ساختمانهای هوشمند با رویکرد معماری
پایدار". همایش ملی معماری پایدار و توسعه شهری، بوکان، اردیبهشت ۱۳۹۲.
دیکشنری نانو
Jennifer Kahn (۲۰۰۶). "Nanotechnology". National Geographic ۲۰۰۶ (June): ۹۸-۱۱۹
Jennifer Kahn (۲۰۰۶). "Nanotechnology". National Geographic ۲۰۰۶ (June): ۹۸-۱۱۹.
نقش مصالح نانودربهبودفضاهای شهری. مولف:لیلاداوودزاده.... عضوهیئت علمی دانشگاه سماتهران
کتاب بکارگیری فناوری نانو در عرصه معماری ساختمان. مولف سیده حدیثه صدیق ضیابری، محمد محمدزاده
ویکیپدیای انگلیسی (دسترسی در ۲۱ ژوئیه ۲۰۰۷)
پیوند به بیرون
در ویکیانبار پروندههایی دربارهٔ فناوری نانو موجود است.
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو
پایگاه نانوفناوری ایران
شرکت علم و صنعت نانو سان - عرضه محصولات نانو با برند جهانی