کاربرد فناوری نانو در پوشش خودروها

کاربرد فناوری نانو در پوشش خودروها

در این مقاله به کاربرد فناوری نانو در رنگ و پوشش خودرو ها اشاره شده است . از جمله مزایای به کار گرفته شده فناوری نانو می توان به رنگ های خود تمیز شونده ، ضد لک ، خود تمیز شونده ، ضد خش و ... اشاره کرد ، که فناوری نانو علاوه بر زیبایی بخشیدن می تواند عمر محصول را بهبود بخشد . هم چنین در آخر به رنگ هایی که در حقیقت خودرو را به پیل سوختی تبدیل می کند اشاره شده است که البته این موضوع در حال تحقیق می باشد .

مقدمه مقاله نانو - nano
پوشش در مورد خودروها وقتی اهمیت می یابد که بارها خراشی روی سطوح خودرو ایجاد شده و باد کردن و پوسیدن و زنگ زدن بدنه را منجر می شود. پوششهای نانومتری باعث بهبود خواص مکانیکی روکش خودرو و مقاومت در برابر خش می‌شوند. افزایش مقاومت محصول در برابر عوامل محیطی، مقاومت به خوردگی، خراش و فرسایش از جمله این موارد به شمار می روند. چون پوشش های مورد استفاده برای اتومبیل تحت فشار و صدمات دائمی روزانه قرار می گیرند، در برابر همه این ناملایمات بایستی استحکام و مقاومت کافی را داشته باشند، از طرفی باید در برابر عوامل احتمالی شیمیایی مانند اسید، فضولات پرندگان و شیره یا رزین های درخت که چسبندگی زیادی از خود نشان می دهند و گرد و خاک و دوده نیز مقاوم باشند و شفافیت خود را حفظ نمایند. صدمات فیزیکی مانند برخورد سنگ و سنگ ریزه، نور آفتاب و عوامل محیطی، رطوبت، درجه حرارت و ... نیز به رنگ وارد می شوند که بایستی رنگ در برابر عوامل ذکر شده نیز مقاومت کافی را از خود نشان دهد. در کنار تمام ویژگی‍های ذکر شده جاذبه رنگ خودرو برای جلب توجه مشتری به محصول اهمیت زیادی دارد و بایستی دقت خاصی در اعمال آخرین پوشش بدنه خودرو اعمال شود. به ندرت دیده شده که مجموعه خواص حجمی و سطحی مورد نیاز را بتوان با انتخاب یک ماده تامین کرد. لذا ممکن است ترکیبی از دو یا چند پوشش که پوشش تلفیقی نامیده می شود مطلوب باشد. پوشش ها معمولا ساختارهای چند لایه ای هستند که متشکل از لایه زیرین و لایه میانی و لایه نازک رویی هستند. در بعضی از موارد به عنوان مثال پوشش خودرو، این ساختارها می تواند از چهار تا شش لایه متغیر باشد. هر لایه پوشش کار خاصی را انجام می دهد و البته کار آن ها توسط لایه های دیگر در ساختار تحت تاثیر قرار می گیرد.

شکل1 – لایه های مختلف پوشش خودرو

چندرسانه ای 1 : کاربرد نانوفناوری در پوشش رنگ اتومبیل

سطوح، در واقع اجزایی هستند که از نظر شیمیایی فعال بوده و به منظور تقویت ویژگی های سطحی خاص می توان به وسیلة سایر عوامل مانند عوامل شیمیایی و پلیمرهای طراحی شده آنها را بهبود بخشید . روش های بهبود دهی می تواند سطوح بی اثر را به آسانی از نظر شیمیایی فعال نماید و این در واقع هنر فناوری نانو می باشد . برخی نانوروکش ها نیز ویژگی های خاصی مانند خود – بهبودی و مقاومت در برابر خوردگی و خش را دارا خواهند بود.
اکثر پوشش هایی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند ، اصطلاحاً "خاموش" هستند ، یعنی تنها قابلیت اعمال خاصیت اولیه خود را دارند بدون اینکه توانایی سازگاری با محیط و اصلاح خواص در اثر تغییر شرایط محیط را داشته و یا بتوانند عیب ها و نقایص بالقوه مانند مشکلات خوردگی را به کاربر اطلاع دهند. پوشش های مبتنی بر فناوری نانو، امکان دسترسی به قابلیت های چند منظوره را فراهم می نمایند؛ بدین معنی که می توانند حداقل دو ویژگی همزمان مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی و آب گریزی یا ابرآب گریزی (در زوایای تماس 100 تا 170 ) را داشته باشند.

روکش های ضد خراش ، ضد خوردگی برای خودروها :
ساخت روکش های ضدخراش یا بادوام زیاد در مقابل تابش فرابنفش برای خودروها از جمله زمینه هایی است که کاربرد فناوری نانو در آن افزایش قابل توجه عملکرد محصول را به دنبال خواهد داشت و در همین زمینه تلاشهای مستمری به منظور شناخت راه های جلوگیری از صدمات ناشی از عوامل طبیعی نظیر برف و باران، رسوبات اسیدی و نمکی، تابش ماوراء بنفش خورشید، رطوبت و همچنین لب پریدگی ، رنگ رفتگی و خراش در صنعت خودرو صورت می گیرد.
شناخت عملکردهای جدید روکش ها که به واسطه استفاده از نانومواد به دست آمده ، امکان توسعه کاربردهای جدید را فراهم کرده است. مزیت ویژه نانوروکش ها این است که امکان تنظیم مستقل سختی و ویژگی های سایشی روکش را با ترکیب کردن عناصر و ساخت لایه های نانومتری فراهم می آورد. اصلاح رنگ ها به وسیلة نانومتری کردن ساختار آنها منجر به بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی آنها شده ، مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر ضربه و خراش را در آنها بالا می برد.

شکل 2 - نانوروکش های خود تمیزکن و مقاوم در برابر خراش که به وسیلة شرکت Nissan توسعه یافته اند .

شرکت نیسان اولین شرکتی است که مدل های خود را با رنگ های ساخته شده از مواد خودتعمیرکننده پوشش داده است.
شرکت تولیدی Daimler Chrysler رنگ جدیدی موسوم به "نانورنگ" را به بازار ارائه نموده است که مقاومت به خراش آن، حداقل سه برابر رنگ‌های معمولی است.
شرکت فوق، چهارسال برای دسترسی به رنگ جدید تحقیق نموده و شرکت مرسدس بنز، اولین سازندة اتومبیل است که از آن استفاده خواهد نمود. قیمت این رنگ‌ نسبت به انواع قبلی تفاوتی نخواهد داشت. رنگ‌های اتومبیل معمولی، پوشش براقی دارند که از زنجیره‌های کربنی طولانی ساخته شده است. اما "نانورنگ" از ذرات سرامیکی، معدنی ساخته شده است که می‌توانند به شدت متراکم شده و مقاومت رنگ در مقابل خراش را بسیار بالا ببرند.

شکل 3 – یک در خودرو که سمت چپ آن با نانو رنگ و سمت راست آن با رنگ معمولی رنگ شده است . تفاوت رنگ ها پس از 60 بار شست و شو به وضوح قابل مشاهده است .

استفاده از فناوری نانو در سیستم رنگ اتومبیل های بنز
در کشور های اروپایی %90 از خراش های بدنه خودرو ها در کارواش بوجود می آید . از این رو از سیستم رنگ نانویی مرسدس بسیار استقبال شده چون نه تنها در کارواش بلکه این نوع رنگ در مقابل سائیدگی های مختصر نیز مقاوم است .
نکته بسیار جالب این تکنولوژی رنگ آمیزی این است که حتی در تصادفات شدید اگر بدنه ضربه ببیند و از فرم اولیه خود خارج شود باز هم این رنگ بسیار مقاوم سالم میماند و نمی تکد ! پس شما بعد از تصادف فقط کافیست خودروتان را صافکاری کنید و دیگر نیازی به نقاشی مجدد نیست !
شکل 3 تصویر یک مرسدس کلاس M است که در موسسه NCAP (معتبر ترین مرکز تست ایمنی خودرو در جهان ) در شرایط شبیه سازی شده تصادف از بغل قرار گرفته است . اگر به طور دقیق به تصویر نگاه کنید خواهید دید که بر اثر این تصادف حتی قسمت کوچکی از رنگ بدنه هم نتکیده !

شکل 4 – تصویر یک مرسدس کلاس M است که در موسسه NCAP در شرایط شبیه سازی شده تصادف از بغل قرار گرفته است .

روکش های ضد لک ، خود تمیز شونده برای بخش های مختلف فلزی خودرو :
این فناوری به منظور جلوگیری از باقی ماندن لک و کثیفی روی فلزات طراحی شده است. در این شیوه از لایه نانوکامپوزیتی نازکی برای حفظ جلوه ظاهری فلز استفاده می شود. به این ترتیب و با عامل دار کردن هوشمند سطح فلز، تمیز کردن آن هم به مراتب آسان ترخواهد بود.
این نوع روکش برای پوشاندن سطح فولاد ضدزنگ ، مس ، برنج و سایر قطعات فلزی خودرو مناسب است ولی برای سطوح شیشه ای مناسب نیست. از طرفی آن را با روش های ساده ای مانند اسپری کردن یا غوطه ور ساختن به کار می گیرند که علاوه بر حفظ شفافیت یا مات بودن، در برابر اسیدها و بازها مقاومت شیمیایی بالایی دارد ودر نتیجه خواص آنتی باکتریال یا محافظت در برابر خط کشیده شدن را نیز خواهد داشت. بنابراین با این فناوری، اثرانگشت به جای مانده روی فلز به سختی با چشم قابل تشخیص خواهد بود و هیچ ردی هم از اکسید شدن روی فلز مشاهده نخواهد شد و در نتیجه تمیز کردن فلز آسانتر و سریع تر انجام می شود و اثر انگشت ها را به راحتی و حتی با یک دستمال یا حوله خشک می توان پاک کرد ، به طوریکه هیچ اثری از آن باقی نماند.

رنگ های جلا دهنده :
با پوشش دادن بدنه اتومبیل به وسیله نانو ذرات طلا می توان براقیت بدنه اتومبیل را دوام بخشید. این خاصیت که (Color-flop effect) نام دارد ، باعث می شود تا ناحیه روشن به دلیل بازتاب نور از ذرات آلومینیوم، قرمز روشن دیده شود و چون در ناحیه سایه تقریبا بازتاب نداریم به همین دلیل تیره رنگ به نظر می رسد. با کمک این فناوری در نانو تکنولوژی، نواحی زاویه دار بدنه اتومبیل مدور به نظر می رسند. ضخامت این ترکیب نانو حدود 10 تا 30 نانومتر است. این ماده خمیری شکل است و از دولایه تشکیل شده است. لایه اول شامل ذرات برگچه ای شکل آلومینیوم که به عنوان آستری بر روی فلز به کار برده می شود. لایه دوم که همان نانو ذرات طلا هستند که بر روی آستری اعمال می شود.
با نانو تکنولوژی بدون آنکه جنس بدنه اتومبیل و قالب های آن را تغییر دهیم، تنها با Nanolaminate (پوشاندن سطح اتومبیل با مواد نانو ذرات طلا)‌ با هزینه ای بسیار اندک جلوه، زیبایی و دوام رنگ اتومبیل را افزایش می دهیم.

رنگ های رسانا
نانوذرات با اندازه های مختلف، نورهایی با فرکانس های متفاوت ساطع می کنند. لذا، می توان از آنها برای تولید رنگ های گوناگون استفاده کرد. کاربرد جالب توجه در این بخش، استفاده از نانولوله های کربنی در رنگ است. فیبریل ها ، ساختارهای ویژه ای هستند که از نانولوله های کربنی ساخته می شوند (استوانه هایی متشکل از 8 لایه گرافیتی که از فاز بخار به عمل می آیند) و خاصیت رسانایی بالایی دارند. کاربرد فیبریل ها در رنگ، باعث رسانایی آن می شود و می توان از آن برای رنگ کردن خودرو به روش قطره های باردار شده استفاده کرد (روش رنگ الکترواستاتیکی). در این روش، رنگ و قسمت هایی را که قرار است رنگ شوند، باردار می کنند تا جاذبه الکتریکی بین آنها باعث جذب رنگ شود. به این ترتیب، کارآیی رنگ، چه از لحاظ کیفیت و چه از لحاظ کمیت (میزان رنگ مصرفی) ارتقا می یابد.

رنگ محافظ خودرو
شرکت Eurochem Auto Chemicals آخرین توسعه خود در زمینه محافظ رنگ خودرو را اعلام نموده است. سیستم بسیار پیشرفته فناوری نانوی P.T.F.E Polyglasplexin یک راه حل منحصر به فرد برای دفع دوده جاده، آلودگی، اسید حشرات، فضله پرندگان، مواد رادیواکتیو جوی، و بدتر از همه، تمام نور ماورای بنفشی است که باعث می‌شوند رنگ خودرو به تدریج از بین برود. چنین سیستمی قبلا هرگز در صنعت اتومبیل وجود نداشته است و این شرکت مطمئن است که یک محصول بسیار ضروری برای شبکه بازار و فروشندگان خودرو را تهیه کرده است NanoSeal 66 با دارا بودن یک لایه مولکولی ثابت ، علاوه بر بهبود کیفیت ظاهری رنگ، از آن محافظت می‌نماید. این سیستم پیشرفته محافظتی، از یک پلیمر پیشرفته و نانوذرات پوشاننده آب تشکیل شده است که در ترکیب باهم یک سری ویژگی‌هایی ایجاد می‌نمایند که قبلاً در صنعت محافظت از رنگ خودرو دیده نشده است. این روکش، رنگ خودرو را شفاف نگه می‌دارد، از آسیب‌های ایجاد شده توسط نور ماورای بنفش و نمک محافظت می‌نماید ، باعث می‌شود شما یک ماشین زیبا داشته باشید و هرگز نیاز به براق کردن نداشته باشید. Eurochem چنان از کیفیت محصول خود اطمینان دارند که یک گارانتی مادام‌العمر برای این محصول ارائه می‌کنند. در حال حاضر، نگهداری اتومبیل بسیار آسان‌تر از قبل است. آب و صابون به سرعت آلودگی را از روی سطح رنگ شده جذب کرده و به راحتی می‌توان با استفاده از شیلنگ آب، آنها را از سطح شست. این شرکت همچنین یک تمیز‌کننده بدون آب PTFE برای دفع آلودگی و دوده تولید کرده است که استفاده از آن راحت بوده وسازگار با محیط زیست می‌باشد .

نانو رنگ های آینده :
از جمله تحقیقاتی که در مورد نانو رنگ ها صورت می گیرد ، رنگ‌هایی است که نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند . آقای هارتموت برستینگ، یکی از محققین در آلمان اظهار داشت: "ما در پی یک پوشش خورشیدی هستیم که بصورت رنگ بر روی سطوح پاشیده شود. هدف ما، تبدیل بدنة اتومبیل‌ها به پیل‌های خورشیدی بزرگ و متحرک است."
طرز کار چنین رنگ‌هایی بدین صورت است که مولکول‌های رنگ قرمز، نور خورشید را جذب نموده و الکترون آزاد می‌کنند. این الکترون‌ها سپس به نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و یون‌های یُد، که یک باتری ساده را تشکیل می‌دهند، متصل می‌شود.
مرکز تحقیقات شرکت فوق اخیراً نشان داده است که ایده فوق بر روی صفحات فلزی کوچک، قابل اجرا است و آقای پرستینگ بیان داشت که دسترسی به اتومبیل‌هایی با رنگ حساس به نور در چند سال آینده امکان‌پذیر است. چنین اتومبیل‌هایی، باعث کاهش فشار وارد بر موتور شده و مصرف سوخت آن را کاهش می‌دهند. انتظارات بلند مدت صنایع خودرو از نانوتکنولوژی عبارتند از دسترسی به اتومبیل‌هایی که با یک اشاره انگشت، تغییر رنگ داده یا شکل آنها بر حسب شرایط تغییر یابد. محققین معتقدند که دسترسی به خودرویی که تغییر رنگ داده یا شکل بدنه آن قابل تغییر باشد، امکان‌پذیر می‌باشد.



منبع : وب سایت نانو

استفاده از فناوری نانو در لباس ها

به کارگیری فناوری نانو در عملیات تولید یا تکمیل پارچه، قطرات مایع نمی‌توانند درون لباس‌های تولید شده با این پارچه‌ها، نفوذ کنند.

این اثر شبیه اثر موجود در برگ‌های نیلوفر آبی است که با یک لایه واکس به ضخامت یک نانومتر پوشیده شده‌اند. در این گل، قطرات آب روی این برگ‌ها به صورت دانه‌های کوچک درآمده و با لغزیدن روی سطح، آلودگی و گرد و غبار را نیز با خود می‌برند. مولکول‌های فرآوری شده با فناوری نانو نیز می‌توانند مایعات را جذب کرده یا حرکت داده، لک و آلودگی را دور کنند.

این خاصیت را می‌توان روی پارچه‌های نخی یا نخی / پلیمری برای رفع لک در کاربردهای درون منزل همانند لک سس گوجه فرنگی، قهوه، چمن یا روغن ایجاد کرد و در عین حال امکان تنفس را برای پارچه حفظ نمود. این فرآیند برای پوشاک بچه‌ها، لباس ورزشی، یا یونیفورم ها ایده آل است.

لباس های گرم

زمانی که میزان عبوردهی حرارتی لباس مطرح می شود، فعالیت فیزیکی و شرایط محیط برای تامین راحتی به اندازه ای که دما و رطوبت نسبی اهمیت دارند، مهم است. مقدار گرمای بدن انسان به فعالیت فیزیکی مرتبط است و از 100 وات در استراحت تا 1000 وات در هنگام حداکثر فعالیت فیزیکی تغییر می کند. عایقی مناسب است که اطمینان دهد دمای بدن در حالت استراحت، به ویژه در زمان سرما (دمای صفر درجه سانتی گراد) به اندازه کافی بماند. در دمای بالا و فعالیت ورزشی شدید مثل ورزش های زمستانی، دمای بدن بیشتر می شود. برای نگه داشتن دما در یک محدوده مشخص، بدن عرق می کند تا انرژی بدن را با تعریق بیرون کشیده شود.

اگر میزان عایق بودن لباس با فعالیت بیشتر کم شود، بخشی از گرمای تولید شده را با هدایت می توان از بدن انتقال داد و شخص کمتر عرق می کند. پارچه کورتکس در برابر باد و سرما نفوذ ناپذیر است ولی همچنان عبوردهی دارد. وقتی اجازه عبور عرق از لباس داده شود شخص دیگر عرق نمی کند.

مقدار عایق بودن لباس در برابر گرما و سرما تحت تاثیر ضخامت و تراکم قسمت پارچه ای آن است. ضخامت بالا و تراکم کم عایق بودن را بهتر می کند. در خیلی جاها مقدار عایق بودن با فضای خالی محتوی هوا بین لایه های لباس مشخص می شود. هر چه دما حادتر باشد، خیلی کمتر یا خیلی بیشتر، عایق کم اثرتر می شود.

مقدار عایق بودن لباس در برابر گرما و سرما تحت تاثیر ضخامت و تراکم قسمت پارچه ای آن است. ضخامت بالا و تراکم کم عایق بودن را بهتر می کند

بنابراین لباس برای حفاظت در مقابل گرما یا سرمای مشخصی که لباس در آن پوشیده می شود طراحی می شود. چنانچه پارچه ضخیم و سنگین تر باشد، پوشیدن لباس سخت تر است و آزادی حرکت پوشنده لباس کم می شود. اگر لباس از مواد هوشمندی تشکیل شده باشد که رفتارشان بر اساس محیط بیرونی باشد، می توان خصوصیات عایق مناسبی را در لباس ایجاد کرد. موادی مانند مواد حافظه دار و مواد تغییر فاز دهنده می توانند مستعد چنین کاربردی باشند. دما می تواند نوع کریستال داخلی این ساختارهها یا حالت فیزیکی آنها را برای رفتار با هوا تنظیم کند.

لباس های استتاری

محققان در تلاش اند تا لباس هایی تولید کنند که خود را با شرایط محیطی وفق دهد، لباس هایی که بتوانند مثل آفتاب پرست تغییر رنگ دهند(آفتاب پرست خزنده ای جذاب برای طراحان منسوجات نظامی است ،رنگ آفتاب پرست براساس شرایط محیطی تغییر می کند) یا بادگیرهایی که با برخورد آب، ضد آب شوند. آنها در تلاش اند این کار را با الیاف پلی استر رسانا که از افزودنی هایی مانند اسید کامفورسولفونیک استفاده کرده انجام دهند. باران رسانایی پارچه را تغییر می دهد و منجر به جمع شدن محتویات و بستن حفره های لباس می شود. چنین لباس هایی تا به حال تولید شده ولی مواد آن هیچ مقاومتی در برابر شستشو و ماشین لباسشویی ندارند. اگر پلیمرهای مقاوم رسانا تولید شوند، می توان لباسی ساخت که اگر کسی روی آن سایه بیاندازد، از رنگ سبز به رنگ آبی تغییر شکل می دهد. انرژی نور خورشید می تواند جریان داخل پلیمر رسانا را تغییر دهد و باعث تغییر آرایش مولکولی مواد افزودنی شود، طوری که رنگ نوری را که لباس جذب و نشر می کند، تغییر کند. این روش برای استتار در کاربردهای نظامی مطرح است. رنگی که در این پارچه ها استفاده می شود می تواند با حرارت تغییر کند.

لباس‌های ضد الکتریسیته ساکن

پدیده شارژ شدن بدن اشخاص از مدت‌ها قبل شناخته شده است و بیشتر در مواردی اتاق می‌افتد که شخص دارای کفش‌های با کف عایق (مانند لاستیک یا کرپ) ‌باشد.

در اثر حرکت روی زمین یا ساییده شدن البسه بر روی یکدیگر و یا اصطکاک لباس یا زیر پوش با بدن شخص و همچنین در اثر پدیده القاء، بدن شخص دارای بار الکتریسیته ساکن می‌شود.پدیده اخیر در مورد کارگردانی که در مجاورت ماشین‌ها کار می‌کنند نیز رخ می‌دهد بدین ترتیب که دستگاه‌ها در موقع کار اغلب باردار شده و بدن افرادی که در مجاورت ماشین‌ها کار می‌کند را با بار مخالف شارژ می‌کند.در پاره‌ای اوقات ممکن است تجمع بار به حدی رسد که در اثر تماس شخص با بدنه‌های فلزی تخلیه بار صورت گیرد. این عمل که با یک جرقه نیز همراه است، می‌تواند باعث ایجاد یک تکان محسوس و ناخوشایندی در فرد شود.

هر چند تکان یاد شده برای خود فرد خطرناک نیست، ولی می‌تواند در صورت کار در ارتفاع به سقوط فرد انجامیده و یا در حین کار با ماشین‌آلات خطرناک، به درگیر شدن او با قسمت‌های خطرآفرین ماشین بیانجامد.علاوه بر این چنان‌چه تخلیه بار الکتریکی تجمع یافته بر روی اشخاص در محیطی انجام گیرد که دارای اتمسفری با گازهای قابل اشتعال و انفجار باشد، می‌تواند بسیار خطرناک بوده و به آتش‌سوزی و انفجار بیانجامد.

لذا استفاده از البسه ضد الکتریسیته ساکن در موارد مذکور امری است که در جهت افزایش ایمنی فرد رابطه مستقیم و حیاتی دارد و فناوری نانو نیز به کمک این مسئله آمده است.

این خاصیت که روی پلی‌استر ایجاد می‌شود، اثر بار ساکن را کاهش داده و موادی که در اثر بار ساکن روی الیاف چسبیده بودند، را از روی آن دفع می‌کند.

خاصیت الکتریسیته ساکن همچنین موجب از بین رفتن شوک ناشی از بار ساکن روی الیاف نیز می‌شود. این فرایند را می توان روی لباس‌های ورزشی، یونیفرم‌ها، آستر کت و شلوار و لباس کار اعمال کرد.

لباس های شنا

کاهش اغتشاش در کانال های میکرومتری پولک کوسه با خطوط پست و بلند نانومتری باعث افزایش سرعت حرکت کوسه ها می شود. محققان ناسا لباس شناگران المپیک را با الهام از همین شیارهای نانومتری ساخته اند. این لباس باعث افزایش کارایی شناگران و افزایش رکورد آنها در المپیک شد.

لباس‌های قابل تنفس

در گذشته کارخانجات نساجی از پلیمرهایی مانند فنیل فرمالوئیدوپلی‌اورتان‌ها در تولید الیاف‌ و منسوجات ضد آب استفاده می‌کردند که سبب می‌شد این نوع پارچه قابلیت پوشیدن نداشته باشد.

همچنین در نتیجه ایجاد پوشش پلیمری روی پارچه، لباس قابلیت تنفس را از دست می‌داد و در نهایت احساس راحتی از پوشیدن آن سلب می‌شد. حال آنکه مزیت استفاده ازفناوری نانو در مقایسه با مکمل‌های ضد آب دیگر این است که پارچه تولید شده به این روش می‌تواند کاملا قابل تنفس باشد.خواص فوق در پارچه‌های پلی‌استری و نایلونی ایجاد شده است که موجب خروج سریع رطوبت نیزمی‌شود.

لباس های ضد اشعه X

برای کسانی که دائماً با X-Ray سر و کار دارند، سختی کار و خطر ارتباط با اشعه ایکس و آسیب آن به بدن مشکلی مهم است. طبق استانداردها شخص باید لباس های پزشکی، دستکش ها و محافظ ها و عینک های آزمایشگاهی از سرب سنگین را پوشیده و دائماً در هنگام عکس برداری باید از اتاق خارج شوند تا با منبع اشعه به حد کافی فاصله داشته باشد.

بعد از سال ها تحقیق لباسی نانوکامپوزیتی ساخته شد که نه تنها X-Ray بلکه جلوی تشعشعات هسته ای (اشعه گاما، ذرات آلفا و ذرات بتا) را نیز می گیرد. این لباس ها به خوبی لباس های استاندارد سربی هستند اما برعکس آنها انعطاف بالایی دارند و پوشیدن آنها بسیار آسان است. در این لباس ها از پلیمرهای فوق سبک استفاده شده است. این لباس ها در برابر مواد شیمیایی و بیولوژیکی خطرناک و مهلک، غیرقابل نفوذ هستند.

منبع:
وب سایت تبیان

فناوری نانـو در صنعت شیشه

فناوری نانـو در صنعت شیشه

 وضعیت فناوری نانو به اختصار مورد بررســی قرار می گیرد. لازم به ذکر اســت  نانومواد (نانوکامپوزیت) ً قسمت اعظم مواد شیشه ای موجود دارای نانوساختار و اساسا هستند. طبقه بندی نانوساختارهای مشاهده شده در شیشه ها ارائه می شود. ساختار نانویی مواد شیشه ای شناخته شــده خاص تشریح شــده و ویژگی های آن ها با توجه به وجود فاز در مقیاس نانو بیان می شــود. نانوکامپوزیت های بر پایه شیشه خاصی که امروزه به دست آمده اند شناسایی شده و در ادامه مشکلات روش سنتز مستقیم از نانوکامپوزیت ها با زمینه شیشه ای توضیح داده می شود.


بررســی دســتاوردهای حاصل از طبیعت  در کاربردهای عملی و دستاوردهای پیشین علم و فناوری،  مسیری مهم در علم نوظهور نانو  است. بدیهی اســت که نانوساختارها مدت ها پیش از پیدایش زندگی هوشــمند بــر روی کره زمین وجود داشــته اند. بسیاری از فرایندهای طبیعی با مشارکت نانوســاختارها به وقوع می پیوندند بدین معنی که طبیعت اولین مهندس نانو بوده است. بســیاری از مواد مصنوعی معمول مانند شیشه ها، ســرامیک ها و شیشه سرامیک ها که در طی مراحل پیشرفت تمدن به دست آمده اند، شامل نانوساختارها بوده و یا نانوساختار هستند. مطالعه مواد معمول با نانــوذرات این امکان را فراهم می آورد که جهات اصلی پیشــرفت علم نانومواد را به طور دقیق بیان نمود. در میان نانومواد نســل اول که حاصل گذر از میکروساختار به نانو ســاختار هستند، شیشه  نانوســاختار از جایگاه بســیار امیــد بخش و
مطلوبی برخوردار است. شیشه نانوساختار 2 به طور دقیق مشخص نیست که از چه زمانی بشــر برای اولین بار اســتفاده از مزایای مواد با ابعاد نانویی را آغاز  کرده است. شواهدی موجود است که شیشــه های قرمز کدر و قرمز یاقوتی  سال قبل از میلاد) 1500که در مصر باستان ( به دســت آمده اند حاوی نانوذرات طلا هستند، اگرچــه مکانیزم رنــگ کــردن در پایان قرن  .)2، مای1نوزدهم کشف شده است (آثار فارادی شیشــه گران رومی در قرن چهارم، شیشــه ای حاوی نانوذرات فلزی ســاختند. مقالات منتشر شــده در ایــن دوران، از فنجــان لیکورگوس نامبرده اند که اکنون در موزه بریتانیا به نمایش گذاشــته شده است. این فنجان، نمایانگر مرگ پادشاه لیکورگوس و حاوی نانوذرات طلا و نقره اســت. تنوع فراوان پنجره های معرق شیشــه ساخته شده از شیشه های رنگی در کلیساهای
وابستگی تقریبی رنگ شیشه به اندازه ذره نقره اندازه ذره (نانومتر) رنگ آبی 0 ـ 25 سبز 25 ـ 55 زرد ـ سبز 34 ـ 45 ،50 ـ 60 ای 120 ـ 130 ،70 ـ 80 قهوه
 )1- شیشه قرمز (80 nm ً . طیف جذب نوری شیشه ها با نانوذرات طلا با قطر تقریبا 1شکل .)2 - شیشه زرد (20 nmو
The investigation of the “achievements” of nature on the
level of practical applications and past achievements of sci-
ence and technology is an important direction in modern
“nanoscience.” It is obvious that nanostructures existed long
before intelligent life appeared on Earth. Many natural pro-
cesses occur with the participation of nanostructures, i.e., na-
ture was the first nanoengineer. Many conventional artificial
materials, including glass, ceramics, and glassceramics, ob-
tained at different stages of the development of civilization,
contain nanostructures or possess nanostructural construc-
tion. The study of conventional materials with nanoparticles
makes it possible to formulate the basic directions of devel-
opment of nanomaterials science.
Academician of the Russian Academy of Sciences M. Al-
khimov notes two directions of motion in the nanoworld:
“Bottom to top” — the development of new materials
and molecules according to self-assembly technology, as the
most complicated revolutionary path to the development of
new materials, and “top to bottom” — the transition from
microstructures to nanostructures, as is already done in elec-
tronics. This path makes it possible to obtain first-generation
nanomaterials which will appear in our life before other
nanomaterials.
Among first-generation nanomaterials, nanostructured
glass is very promising [19 – 22].
It is not known exactly when man first started using the
advantages of nanosize materials. There is evidence that
opalescent red and ruby-red glasses containing gold nano-
particles were already obtained in ancient Egypt (approxi-
mately 1500 BC), though the mechanism of coloring was
discovered only at the end of the 19th century (works of Fa-
raday, Mie). In the fourth century AD Roman glass makers
made glass containing metal nanoparticles. The articles made
during this era, called the Licurgus cups, are displayed in the
British Museum. The cup, representing the death of King
Licurgus, is made of glass containing silver and gold nano-
particles [3]. The enormous diversity of beautiful stained-glass
windows, made of colored glasses, in medieval cathedrals is
explained by the presence of nanoparticles in the glasses.
Today, copper, silver, platinum, bismuth, or other metal
nanoparticles are also used for coloring glasses with the aid
of special heat-treatment. Glass acquires different spectral
characteristics depending on the size of the nanoparticles se-
lected, for example, gold (Fig. 1).
Different colors can also be obtained by coloring glass
with silver particles, regulating this process by the amount of
colorant introduced, oxidation-reduction and temperature-
time conditions of glassmaking, and subsequent heat treat-
ment — “applications.”
Approximate Dependence
of Glass Color on Silver Particle Size
Particle size, nm Color
0 – 25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Blue
25 – 55. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Green
35 – 45, 50 – 60 . . . . . . . . . . . . . . . . Yellow-green
70 – 80, 120 – 130 . . . . . . . . . . . . . . . . . . Brown
Nanotechnology in Glass Materials 149
10 0
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
40 0 50 0 60 0 7 00
Wave l e n gt h , n m
A b s o r p ti o n , ar b . u n i t s
1
2
Fig. 1. Optical absorption spectra of glasses with gold nanoparticles
with a diameter of approximately 80 nm — red glass (1 ) and 20 nm
— yellow glass (2 ) [3].
Gl as s- ba s ed na no ma te ri a ls
Colored g lass es
C ol or ed
w it h c ol lo i da l
co lora nts
(meta ls ) ,
3 130 n m
–
C ol or ed
with molec ular
co lora nts
( s u lf o s e le n i d e s ) ,
5 5 0 n m
–
Opa l esc ent
an d op ac i f ie d
g l asse s,
1 0 2 00 nm
an d l arg er
–
P ho t ochro mi c
g l asse s,
ab ou t 50 n m
M ost g l assc eram ics,
4 0 2000 nm
(transpa rent glassc era mics,
ph ot o ch r om ic gl as scera mi cs ,
b i o-g l assc eram ics, an d o the r s)
–
P yre x
a nd Vi co r
g l ass
4 1 0 n m
–
Po l yc hr o mi c
g l asse s
1 0 50 n m
–
F un cti on al
c oa tin gs
o n gla ss,
3 2 0 n m
–
Ord ina ry
g l asse s,
1 4 n m
–
R a d i at i o n-
co lore d
g l asse s
I n s u lat i on
i n i n t eg r a t e d
circuits
P or ou s
g l asse s,
1 20 00 nm
–
Fig. 2. Nanomaterials based on
glass (the approximate characte-
ristic size of the formations is in-
dicated).
29 191 پیاپی 6 شماره  92 سال دوازدهم  شهریور
قرون وســطی، با وجود نانوذرات در شیشــه ها تشریح می شود. امروزه از نانوذرات مس، طلا، نقره، بیســموت، پلاتین و دیگر نانوذرات فلزی به کمک عملیات حرارتــی خاصی بــرای رنگ کردن شیشــه ها استفاده می شود. شیشه بسته به اندازه نانوذرات انتخابی ویژگی های خاصی را به دست می آورد، .)1برای مثال، طلا (شکل با اســتفاده از ذرات نقــره رنگ های مختلفی در شیشــه های رنگی به دست می آیند، تنظیم این فرایند با میزان رنگدانه، اکســایش-کاهش و شــرایط دما- زمان شیشه ســازی و عملیات حرارتی بعدی است. بسیاری از مواد شیشه ای، به خصوص آن دسته
از مواد که در نیمه دوم قرن بیســتم گســترش یافته انــد، از آنجایی کــه دارای جزئی با ابعاد نانوهستند، نانوکامپوزیت  محسوب می شوند. ما تلاش هــای بســیاری برای دســته بندی نانوســاختارهای مشاهده شــده در شیشه ها و مواد شیشه- بلورین انجام داده ایم. صرف نظر از شیشه هایی با عبور نور انتخابی و شیشه های فتوکرومیک و پلی کرومیک، دسته  بزرگی از مواد می باید به صورت پوشــش های کاربــردی، شیشــه های متخلخــل و شیشــه سرامیک ها مشخص شوند. شیشه با پوشش کاربـردی 1. 2 پوشش ها بر روی شیشه که ترکیبات و فناوری
آنهــا در چند ســال اخیر به ســرعت در حال پیشرفت است، ویژگی های خاصی چون: محافظ گرما، ضد انعکاس، گرمایش الکتریکی، استحکام بخشی، خود تمیزشــوندگی ودیگر ویژگی ها را به شیشه ها بخشــیده اند. برخی از پوشش های  آمده است.1کاربردی بر روی شیشه در جدول پوشــش های شیشــه ای نه تنها نــور را عبور می دهنــد بلکه بــه عنوان ماده ســاختمانی در ســاخت و ســاز به کار می روند. نمــای خارجی  درصد از 80 بسیاری از ســاختمان های جدید تا شیشه هســتند. تصاویر فروسرخ از ساختمان ها نشان می دهند که اتلاف انرژی دیواره های بتنی یا آجری بیشتر از شیشه مقاوم در برابر حرارت است. نانوپوشش ها با اســتفاده از مگنترون، جریان کاتــدی و کند و پاش و نیز فناوری ســل-ژل به دســت می آیند که امکان ساخت شیشه های یکپارچــه را نیــز فراهم می آورند. مــواد اولیه فنــاوری ســل-ژل در تولید مواد شیشــه ای، ترکیبات آلی- سیلیکونی است. با هیدرولیز این  که پایه اصلی تشکیل Si-O-Siمواد پیوندهای شیشــه در پوشش سیلیکاتی یا شیشه یکپارچه هستند تشکیل می شوند. مراحل اصلی فرایند سل-ژل به شرح زیر است: هیدرولیز تتراهیدروکســی سیلان در حضور (HCl)یک کاتالیزور: Si(OC2H5)4+4H2O  Si (OH)4+4C2H5OH    (1) پلیمریزاسیون تراکمی اسیدهای سیلیکونی با Many glass materials, especially those developed in the :)2تشکیل ذرات سل ( second half of the 20th century, are essentially nanocomposi-
tes, since they contain a nanosize component (Fig. 2).
We have made an attempt to classify the nanostructures
observed in glasses and glass-crystalline materials (Fig. 3).
Aside from glasses with selective light transmission and
photochromic and polychromic glasses, large groups of the
following materials should be distinguished: functional coat-
ings, porous glasses, and glassceramics.
Coatings on glass, whose compositions and technologies
have been undergoing especially rapid development in the
last few decades, impart specific properties to glass: heat-
protective, antireflective, electric-heating, strengthening,
self-cleaning, and others. Some functional coatings on glass
are presented in Table 1.
Coatings make glass not only transparent to light but also
a structural material for construction. The exterior side of
many modern buildings consists of up to 80% glass. Infrared
pictures of buildings show that the losses through concrete or
brick walls are higher than through a glass packet with
heat-proof glass.
Nanocoatings are obtained by magnetron, cathodic, and
plasma sputtering as well as by sol-gel technology, making it
possible, in addition, to fabricate monolithic glasses. The ini-
tial materials in the sol-gel technology of glassy materials are
silicon-organic compounds, whose hydrolysis makes it pos-
sible to obtain Si – O – Si bonds, which are the glass-form-
ing base of a silicate coating or monolithic glass.
The main stages of the sol – gel process are as follows:
hydrolysis of tetraethoxysilane in the presence of a cata-
lyst (HCl):
Si(OC 2 H
5
)
4
+ 4H
2
O

Si(OH)
4
+ 4C
2 H
5 OH;
polycondensation of silicon acids with formation of sol
particles:
coagulation of the sol particles into gel (gel formation):
(particle 1)  Si – OH + HO – Si (particle 2)  (particle 1)  Si – O – Si (particle 2) + H2O;
drying:
monolith (50 – 60°C, hydrostatic compression);
powder (about 100°C);
coating (heat treatment at 400 – 500°C).
Porous glasses, obtained on the basis of liquefying com- positions in the system Na2O–B 2O3 – SiO2, can also be classified as nanotechnology objects (Fig. 4). They are used
as adsorbants, carriers for catalysts, membrane filters, optical
and composite materials, and quartzoid glasses, including
quartzoid glass fiber. The revival of the glass industry in our
country has left this form of production essentially un-
150 N. I. Min’ko and V. M. Nartsev
C r yst a l li n e
( c e n t e r s o f c r yst a l li z a t i on )
Me t a l l i c
C ha lc og en i de s
(sem ic on du ct o r s)
Oxide, fluoride,
and oth er co mp ou nd s
(diele ctrics)
Nan op or e s
Ac co rdi n g t o t yp e o f s tr uc tu re
Ac co rdi n g t o c hem i cal n at u re
Ac co rdi n g t o g eo met ry
Ze ro-dime nsiona l
( nan o par t i c le s)
One - di m ens i on al
(meta l rods )
Two-d i me nsi o na l
( nan o f il m s)
C om pl e x st r uc t ur e s ,
in clu din g frac t al
(struc tu re
of na no po res
in po rou s g la sse s,
st r uc tu r e o f c oa t in g s)
A cc ord i ng t o t he deg ree
o f o rde ri ng of t he na no st ru ct ure s
Diso rdere d
( ob ser v ed f or mo st gl a ss ma t er i al s)
O r der ed
(promising direction)
Amo r ph ou s
( li q ua t i on c e n t e r s )
Fl u c t u a t i on
( na n o - no nu ni f o r m i t i e s )
Fig. 3. Classification of nanostructures observed in glasses and glass-crystalline materials.
Si
OH
OH
O HHO Si
OH
OH
OHHO
+ n 
Si
O
OH
OHO Si
OH
OH
n
+ 2 H O; n 2
4 – 3 0 n m in d ia me te r s o l pa rt ic le انعقاد ذرات سل به ژل (تشکیل ژل): )1 (ذره ≡ Si - OH + HO- Si ≡ )2 (ذره   )1 (ذره )2+ (ذره H2O;      )3( خشک کردن: ، فشار هیدرواستاتیک)؛50-60ºCیکپارچه ( ) ؛100 ºC ًپودر (تقریبا .)400- 500 ºCپوشش (عملیات حرارتی در شیشه متخلخل 2. 2 شیشه های متخلخل براساس ترکیبات مذاب  حاصل می شوند Na2O-B2O3-SiO2در سیستم که به عنوان بخشی از فناوری نانو دسته بندی می شــوند. از ایــن مــواد به منظــور جاذب، حامل های کاتالیستی، فیلترهای غشایی، مواد کامپوزیتی و نوری، شیشه های کوارتزی که شامل
. نانومواد برپایه شیشه  به همراه اندازه مشخصه تقریبی تشکیل نانوساختارها  2شکل
شیشه های اپال و  10ـ200غیرشفاف نانومتر و بزرگ تر
پوشش های کاربردی بر روی شیشه، نانومتر3ـ20
شیشه های  50 ًفتوکرومیک تقریبا نانومتر
اکثر شیشه سرامیک ها  نانومتر40ـ2000 (شیشه سرامیک های شفاف، فتوکروماتیک، زیستی، و ...) های  شیشه نانومتر1ـ4معمولی
شیشه های رنگی ـ تابشی
رنگی با رنگدانه های مولکولی (سولفوسلنید) نانومتر5ـ50
رنگی با رنگدانه های کلوئیدی (فلزات) نانومتر3ـ130
شیشه های رنگی
شیشه ای پل یکرومیک نانومتر10ـ50
شیشه های متخلخل، نانومتر1ـ2000
نانومواد بر پایه شیشه
عایق در مدارهای مجتمع شیشه پیرکس و  4ـ10وایکور نانومتر
. طبقه بندی نانوساختارهای مشاهده شده در شیشه ها و مواد بلورین-شیشه ای. 3شکل
بر اساس درجه نظم نانوساختارها
فلزی کالکوژن ها (نیمه هادی ها) اکسید، فلورید، و دیگر ترکیبات (دی الکتریک ها)
بر اساس ماهیت شیمیایی
منظم (جهت مطلوب) ای) نامنظم (در اغلب مواد شیشه
بلورین (مراکز تبلور) آمورف (مراکز ذوب)
تخلخل های نانویی
نوسان (غیر یکنواختی های نانویی)
بر اساس نوع ساختار
صفربعدی (نانوذرات) یک بعدی (میله های فلزی) دوبعدی (لایه های نانویی)
ساختارهای پیچیده، ساختار نانوتخلخل ها در شیشه های متخلخل، ساختار پوشش ها
بر اساس هندسه
191 پیاپی 6 شماره  92 سال دوازدهم  شهریور 30
مقـالات
الیاف شیشه کوارتزی هستند استفاده می شوند.  شیشه سرامیک 3. 2 در فناوری شیشــه ســرامیک ها، آغاز تشکیل
فاز کریســتالی در حجم شیشه از یک ماهیت نوســانی برخــوردار اســت و در ســطح نانو رخ می دهــد. علاوه برایــن، برخی از شیشــه ســرامیک هایی که در فناوری و ساخت و ساز
استفاده می شــوند دارای فازهای نانوکریستالی هستند که ویژگی های منحصربفردی را به این ). به عنوان مثال، اندازه 2 مواد می دهند (جدول  ًفاز کریستالی در شیشه سرامیک شفاف، تقریبا
. برخی از پوشش های کاربردی روی شیشه 1جدول  نوع پوشش ساختار کاربرد پوشش های نوری جذب حرارت های   یا پوششSb، اصلاح شده با SnO2 پوشش های نیمه هادی با نانوفیلم های سل-ژل شیشه ای حاویاکسیدهای جاذب مادون قرمز ساخت و ساز، حمل و نقل انعکاس حرارت های نیمه   نانومتر و نانوپوشش10 -تا (Ag ،Au ،Cu ،Fe) شامل نانولایه های فلزی  نانومتر ساخت و ساز، حمل و نقل -30-20 )TiO2 شفاف (برای مثال آینه های متناوب با ضرایب انعکاس متفاوت  یا نانولایه ساخت و ساز، ابزار نوری، حمل و نقل، Al ،Ag لایه های نازک آینه های دی الکتریک نیمه شفاف هایی با ضخامت چند دهم و صدم نانومتر با ضریب انعکاس کوچکتر پوشش ساخت و ساز، اپتیک تداخل نوری (تزئینی، لوستر) نانومتر از اکسید قلع یا دیگر اکسیدها ساخت و ساز، اشیا خانگی 200-100  نانولایه ضخیم پوشش های الکتریکی هادی جریان نانومتر)، اصلاح شده با فلزات 400-10 (ضخامت SnO2 پوشش نیمه هادی، شامل  نانومتر. هوانوردی، حمل و نقل 200-100 )Sb ،Sn( پوشش های حفاظتی استحکام بخشی ها را بر سطح شیشه   تمام پوشش ها اثر استحکام بخشی دارند (میکروترک ًاساسا نانومتر200-100 بهبود می بخشند) ساخت و ساز، حمل و نقل، حامل ها آبگریز ای اصلاح شده با ترکیبات آلی- سیلیکونی سطح شیشه ساخت و ساز، حمل و نقل آبگریز با اثر لوتوس دهد قطرات آب بر روی سطح بمانند پوششی که برجستگی نانویی خاصی دارد وا جازه نمی شود حمل و نقل، در ساخت و ساز استفاده می ابرآبدوست کشد برجستگی نانویی که قطرات آب را به داخل کانال های سطحی می شود. حمل و نقل، در ساختساز استفاده می پوشش های هوشمند
الکتروکرومیک
 (الکترود شفاف) بر روی شیشه پوشش داده می شود، در ادامه با MoO3نانولایه الکترود پلیمری با یون های سدیم اشباع شده و یک الکترود شفاف ثانویه بر روی آن قرار می گیرد
اپتیک، ساخت و ساز
ZnO خود تمیز شونده آناتاز اصلاح شده با هایی برای حذف TiO2 پوشش هایی حاوی نانوذرات  ساخت و ساز، سیستم آلودگی های آلی، حمل و نقل
) ساختار a . انواع نانوساختارها در شیشه های متخلخل. 4شکل ) انواع تخلخل ها در شیشه b اسفنجی شکل در شیشه متخلخل؛ ) تخلخل های پرکننده آلومینا c نانومتر)؛ 1ـ 2000متخلخل (قطر ) آرایش عرضی؛ d نانومتــر)؛ 4-10با پراکندگی نانویی (قطــر ) غیریکنواختــی نانویی در فاز شیشــه؛ کوچک ترین اندازه e ن انومترا ست.0/8 ً تخلخل هایا یجادشدهب ینن انوذرات آلومینا تقریبا
. مراحل مختلف تشکیل شیشه ســرامیک ها در شیشه. 5شکل  ،)560 ºC( 100 ) به ترتیب، اندازه متوسط فازها (نانومتر): a ،b ،c ،d .60)، و ۷00 ºC( 30 ،)600 ºC( 110
a
c d e
b
31 191 پیاپی 6 شماره  92 سال دوازدهم  شهریور
 نانومتر اســت.در حقیقــت ذوب میکرونی 10 نیمه پایــداری که در لحظه اول رخ می دهد، در سطح نانو نیز عامل مهمی  طی تبلور است. ای 3 نانو مواد شیشه حتی این گزارش مختصر، مجموعه مبسوطی از مــواد شیشــه ای با  یک جــزء نانومتری در در دوران باستان – ابعاد نانو را نشــان می دهد به طور تصادفی یا در زمان ما با ســنتز کنترل شده به دست آمده اند، اما آن ها نانومواد نامیده نمی شــوند. بدون این مواد شیشه ای،   فناوری نور، هنر یا شیشه جواهر و استفاده گسترده از شیشه در ساخت و ساز وجود نمی داشت. چه آینده ای در انتظار است؟ تحقیقات در چه جهتی باید هدایت شــوند؟ چرا چنین تنوعی از مواد شیشــه ای با جزءی در ابعاد نانو وجود دارد؟ در مرتبه اول، تشکیل و طول عمر اشیا نانویی به محیط بستگی دارد. ما نباید فراموش کنیم که، مهم نیست چقدر یک ماده خرد شده است، از آنجاییکه نانومواد نیمه پایدار و بســیار فعال هســتند پس از آنکه فرایند معکوس (تجمع) آغاز می شود یکنواختی اندازه ذرات تا محدوده معینی کاهش م ییابــد. روش های اصلی برای دستیابی به اشــیاء نانویی در بسیاری از کارها ارائه شده است. مذاب شیشه با محیطی دارای گرانروی بالا، مانع از تجمع ذرات اســت، برای مثال هســته تبلور، در نتیجه نوسانات غلظتی تشکیل می شود. در مرتبــه دوم، ترکیبــات شیشــه بســیار  هیچ عنصری در جدول ًگسترده هستند. عملا تناوبی شــامل گازها، هالیدها و خاک کمیاب وجود ندارد که در شیشــه مورد استفاده قرار نگیرد و در ویژگی های تعیین شــده ســهمی
نداشــته باشــد. از آنجاییکه نانوذرات علاوه بر ویژگی های نانومواد ویژگی های خاصی را نیز به ماتریس های   حاوی این نانومواد   می بخشند، این امر، حوزه گســترده ای از فعالیت را ایجاد می کند. در مرتبــه ســوم، شیشــه در ســطح نانو به  به انواع مختلف ًاختــلالات خارجی و مخصوصا تشعشــع در تمام محدوده دما-زمان در فاصله مذاب به حالت جامد بسیار حساس است:  و گاما (مراکز X طول موج کوتاه-اشعه های رنگ القایی ایجاد می کنند)؛ تابش ماورابنفش (مراکز تبلور در شیشه های فتوکرومیــک و شیشــه ســرامیک تشــکیل می شود). توسعه فناوری نانو  موجب می شود تا حتی به فناوری مواد شــناخته شده نیز به طور متفاوتی  نگریســته شــود. امروزه، از عناصر فناوری نانو برای توسعه نانوکامپوزیت های نوری-غیرخطی برپایه شیشــه های اکســیدی، الیاف شیشه ای تقویت شــده با نانوســاختارها، پوشــش های ساخته شده از مواد نانوســاختاری، دیودهای نشــر کننده نور و دیگر مواد شیشه ای استفاده شده است. در حال حاضر از اثر حرارتی بسیار زیاد نانوذرات آلومینا در طی احتراق در فناوری مواد خاصی استفاده شده است تا مصرف انرژی کاهش یابد.
مشکلات ساخت نانو مواد شیشه ای 4 مشــکلات خاصی که در حال حاضر در ساخت مواد شیشــه ای موجود، ایجاد شده است ناشی از [نقص] دانش در زمینه فناوری نانو اســت. برای مثال، مشخص شده اســت که برای شیشه های لیزر، محدوده اشــباعی برای نانوذرات نئودیمیم وجود دارد و برای شیشــه های نانومتخلخل تنش   بین نانوپوشش و ماده ظاهر می شود، اگرچه برای شیشه به طورکلی مشخص شده است که بسیاری از پوشش ها  استحکام شیشه را بهبود بخشیده، اثر میکروترک های سطحی را  کاهش می دهند. با پیشــرفت و گسترش مجموعه نانومواد بر پایه شیشــه، از جمله برای استفاده در ساخت و ساز، آنچــه که در درجه اول و پیش از هر چیز دیگری  باید بدان توجه  نمود این است که پژوهش دارای یک ماهیتی میان رشــتهای اســت و دوم اینکه، تجهیزات خاص مورد نیاز باید در نظر گرفته شود. بدون دستگاه های منحصربفرد برداشتن یک گام جدی و رســیدن به بالاترین سطح در مهندسی مواد غیرممکن است. بایــد به نگرانی هایی که برای مــردم وجود دارد توجه شود. مسئله این است که نانوذرات می توانند محیط را با محصولات به شــدت سمی ناشی از تجزیه آلوده کنند.«فناوری نانو» در حال حاضر در مورد امروز صحبت می کند.



منبع
N. I. Min' ko, V. M. Nartsev, Glass and Ceramics, 65, 5-6, 148-153, 2008

nano - نانو

nano - نانو   

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

محافظ نانو آجر

محافظ نانو آجر:

    محصول نانو فوق پوششی نامرئی بر روی سطوح  ایجاد می نماید که بواسطه کاهش جذب آب و رطوبت
    باعث جلو گیری ازایجاد قاچ کپک وشوره می شود وعمرو کیفیت اولیه سطح را بالا می برد.

      حاوی100 سی سی محصول نانو 
      125 سی سی محصول پیش تمیز کننده نانو

     در هر مترمربع 100 الی 120 میلی لیتر از این محصول نانو مورد استفاده قرار می گیرد.

        مزایای استفاده از محصول نانو :        

       * ایجاد خاصیت آبگریزی و عدم نفوذ آب، روغن و مایعات به سطح آجر

       * تمیز کردن آسان بعد از اعمال محصول نانو تنها با آب و عدم نیاز به مواد شوینده

       * کاهش دهنده چسبندگی لک و گردو غبار بر روی سطح

       * مقاوم در برابرآب و کثیفی

       * جلوگیری از ایجاد شوره  و قارچ
                                                         گالری فیلم های شرکت علم و صنعت نانوسان