نانو مواد چیست؟ کاربرد نانو مواد

  • تاریخ انتشار : 2022/06/20
Rate this post

نانومواد به دسته‌ای از مواد گفته می‌شود که واحدهای آن حداقل در یک بعد اندازه‌ای زیر ۱۰۰ نانومتر داشته باشد. این نوع مواد می‌توانند از هر عنصری ساخته شوند و معمولاً به مواد آلی (بر پایه‌ی کربن)، معدنی (غیرکربنی) و هیبریدی (ترکیبی از کربنی و غیرکربنی) طبقه‌بندی می‌شوند. در این مقاله درباره نانومواد و کاربردها و پیشرفت‌های علمی و تحقیقاتی آن صحبت خواهیم کرد.

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.

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.

مفاهیم اصلی نانو تکنولوژی :

تصور این که نانوتکنولوژی تا چه حد می‌تواند کوچک باشد سخت است. یک نانومتر یک میلیاردم متر یا 10-9 متر است. در اینجا چند مثال به منظور درک بهتر شما آورده شده است.

  • در هر اینچ 25400000 نانومتر وجود دارد
  • ضخامت صفحه روزنامه در حدود 100000 نانومتر است
  • اگر سنگ مرمر یک نانو متری داشته باشیم، یک متر معادل با کره زمین خواهد بود.

علم نانو شامل مشاهده و کنترل اتم‌ها و مولکول‌های منفرد است. تمام چیزهایی که در زمین وجود دارد مانند غذایی که می‌خوریم، لباسی که می‌پوشیم، ساختمان‌ها و خانه‌هایی که در آن زندگی می‌کنیم و حتی بدن خودمان از اتم ساخته شده است. اما چیزهایی که به اندازه یک اتم کوچک هستند با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند.

در حقیقت حتی با استفاده از میکروسکوپ‌های عادی که در کلاس‌های علوم دبیرستان مورد استفاده قرار می‌گیرد نیز قابل مشاهده نیستند. میکروسکوپ‌هایی که با آن می‌توان چیزاهایی در مقیاس نانو را دید، از حدود 30 سال پیش اختراع شدند. از وقتی که ابزار مناسبی مانند میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) اختراع شد عصر فناوری نانو آغاز شد. اگرچه علم و فناوری نانو کاملا جدید هستند، اما از قرن‌ها پیش از آن‌ها استفاده می‌شد. ذرات طلا و نقره با اندازه‌های مختلف صدها سال پیش در رنگ آمیزی شیشه‌ کلیساهای قرون وسطا مورد استفاده قرار می‌گرفتند. در آن زمان، هنرمندان نمی‌دانستند که روشی که برای خلق آثار هنری زیبا به کار می‌برند، در واقع منجر به تغییر در ترکیب موادی شده که با

آن‌ها کار می‌کردند.

خواص فیزیکی و شیمیایی نانو مواد

ویزگی های جذاب نانو مواد مربوط به ذرات تشکیل دهنده آن ها موسوم به نانو ذرات است. از جمله خواص فیزیکی مهم این مواد می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • اندازه، شکل، مساحت سطح ویژه
  • تجمع و تراکم ذرات
  • توزیع اندازه ذرات
  • توپوگرافی و مورفولوژی سطح
  • ساختار آن شامل کریستالی شدن و نقص ساختار
  • حلالیت

خواص شیمیایی مهم آن ها نیز شامل موارد زیر است:

  • فرمول ساختاری و ساختار مولکولی
  • ترکیب نانو مواد (شامل درجه خلوص، ناخالصی ها و یا افزودنی های شناخته شده)
  • نوع فاز
  • شیمی سطح (ترکیب، بار، کشش، سایت های فعال، ساختار فیزیکی، خواص فتو کاتالیزوری، پتانسیل زتا)
  • آبدوستی و آبگریزی