نام فایل : خواص-الاستيكي-نانوتيوپ‌ها-27-ص

فرمت : .doc

تعداد صفحه/اسلاید : 21

حجم : 149 کیلوبایت

خواص الاستيكي نانوتيوپ‌ها :
تغيير شكل نانوتيوپ‌ها ، به خصوص در نانوتيوپ‌هاي كربن تك ديواره ؛ به شدت الاستيك مي‌باشد ، الاستيك بودن يكي ديگر از خواص كاربردي بسيار مناسب نانوتيوپ‌ها به شمار مي رود .براي مثال اگر از اين مواد در ساخت يك اتومبيل استفاده شود آنگاه پس از تصادف تمامي كمانش‌ها و تاب خوردگي‌ها باز شده و ماده هيچ گونه اثري از صدمه ديدن را از خود نشان نخواهد داد . از ديگر كاربردهاي اين مواد مي‌توان به ساختمان‌هاي ضد زلزله و المان‌هايي براي ساخت پل‌ها اشاره نمود . البته مشكلات و مسايل بسياري وجود دارد كه بايد تحقيقات زيادي صورت گيرد تا بر اين مشكلات غلبه شود .
كاربرد در نانوتكنولوژي :
نانوتيوپ‌هايي كه داراي انتهاي باز باشند مي‌توانند به داخل سلول نفوذ كرده و مواد شيميايي داخل آن را بررسي نمايند و يا ميتوانند به عنوان پيپت‌هايي بسيار كوچك عمل كرده و مولكو‌ل‌ها را به داخل سلول بفرستند. مدلسازي‌هاي كامپيوتري نشان مي‌دهند كه مولكول آب مي‌تواند به سرعت وارد نانوتيوپي با قطر هشت نانومتر شده و طول آن را طي كند . بعلاوه مدلسازي‌هاي كامپيوتري انجام شده براي تعداد ديگري از مولكول‌هاي آلي نشان دهنده اين نكته است كه آنها نيز مي‌توانند با سرعتي معادل با سرعت آب در طول نانوتيوپ حركت نمايند . با استفاده از اين خاصيت غير عادي نانوتيوپ‌هاي كربن ، مي‌توان از آنها در كاربردهاي پزشكي مانند تزريق دارو به صورت بسيار هدفمند ، بهره گرفت .
به علت حساسيت بالاي نانوتيوپ‌ها و اندازه آنها مي‌توان از اين مواد به عنوان سنسور استفاده كرد . مقاومت الكتريكي نانوتيوپ‌هاي نيمه رسانا به شدت با تغيير محيط اطراف آنها تغيير مي‌كند كه از اين امر براي ساخت سنسور‌هاي حساس استفاده مي‌شود . مشكلي كه وجود دارد و بايد در كاربردها به آن توجه داشت اين است كه نانوتيوپ‌ها نسبت به بسياري از تركيبات شيميايي مانند اكسيژن و آب حساس بوده و ممكن است قادر نباشند كه يك ماده شيميايي و يا گاز را از ديگر مواد تشخيص دهند .
سوزن دستگاههاي اسكن‌ كننده براي توسعه نانوتكنولوژي بسيار با اهميت هستند زيرا اين دستگاهها شكل سطح را مشخص مي‌كنند .بنابراين بايد سوزن آنها بسيار تيز باشد و پس از مصرف مكرر دچار سايش نگردد. امروزه نانوتيوپ‌هاي منفرد كه به تيرهاي يك سر درگير سيليكني متصل هستند در ميكروسكوپ‌هاي نيروي اتمي متداول استفاده مي‌شوند . نمونه‌اي از اين سوزن‌هاي ساخته شده از نانوتيوپ‌ كربن در شكل 5-55 نشان داده شده است .
همچنين اين نانوتيوپ‌ها علاوه بر اينكه داراي ميزان تيزي بالايي مي‌باشند در مقابل خسارات مكانيكي نيز مقاوم‌اند و تصاوير با كيفيت بالايي را فراهم مي‌آورند . به عنوان مثال يك سوزن ميكروسكوپ ساخته شده از نانوتيوپ مي‌تواند مسير يك
DNA
را دنبال نموده و مواد شيميايي به كار رفته را تشخيص دهد .
نانو تكنولوژي ،‌انسان و محيط زيست

مزاياي نانوتكنولوژي :
با توجه به مطالبي كه در فصول قبلي مورد بحث قرار گرفت ملاحظه مي‌نماييم كه نانوتكنولوژي در تمام جنبه‌هاي مختلف زندگي انسان تاثير گذار بوده و اغلب اين اثرات به صورت محسوس و غيرمحسوب قابل مطالعه ، بررسي و تحليل مي‌باشد و بطور كلي مي‌توان گفت كه زندگي اجتماعي انسان و توسعه همه جانبه آن وابستگي شديدي به موضوع نانوتكنولوژي داشته ، و اغلب اين وابستگي‌ها نتيجه اثرات مثبت و سازنده‌اي است كه نانوتكنولوژي در زمينه‌هاي مختلف زندگي انسان از جمله مسايل اقتصادي ، زيست محيطي ، پزشكي ، تغذيه ، صنايع ،منسوجات و بطور كلي سيستم‌ها و ابزار آلات و ملزومات روزمره از خود نشان داده است . نمونه‌هايي از اين اثرات مثبت در قالب كاهش مصرف مواد اوليه و هزينه‌هاي توليد ،‌كاهش آلودگي محيط زيست ، طراحي و ساخت وسايل و ابزارهاي دقيق در مهندسي پزشكي ، رساندن دز مناسب دارو به سلولهاي بيمار ، تقويت و تعديل مواد مناسب در تغذيه روزمره ، افزايش كارآيي و عمر قطعات صنعتي و بهبود كيفيت و تنوع كارآيي مواد و منسوجات مورد نياز زندگي انسان و هزاران مورد ديگر را مي‌توان نام برد . در اين خصوص در فصول قبلي در زمينه مزاياي نانوتكنولوژي مباحثي مطرح و مسايل بيشتري در كتب و مقالات منتشر شده توسط ديگر نويسندگان
]
5-1
[
بيان شده است كه اهم آنها به شرح ذيل است .
ذرات نانومتري مي‌توانند به راحتي وارد سلول‌ها شوند ، بر اين اساس داروهاي جديدي را نيز مي‌توان توليد نمود .
جالب‌ترين كاربردي كه اين مواد در زمينه محيط زيست و همچنين در زمينه انرژي دارند ، پيل‌هاي سوختي مي‌باشد كه كاربردهاي صنعتي زيادي دارند . از جمله تحقيقاتي كه در حال انجام است مي‌توان به تحقيقات در زمينه بكارگيري نانوتيوپ‌هاي كربن به عنوان ذخيره كننده هيدروژن در اين پيل‌ها اشاره نمود . اين پيل‌ها قادر خواهند بود تا حتي اتومبيل‌ها را نيز به حركت در آورند در حالي كه تنها ماده خروجي اين گونه اتومبيل‌ها آب مي باشد. شماتيكي از اين پيلها در شكل 6-1 نشان داده شده است .
مهندسي سطح در ساخت پيل‌هاي سوختي يك امر بسيار مهم بوده ، كه در آن خواص سطح خارجي و ساختار حفره‌ها تاثير زيادي بر روي كارايي آنها دارند . در اين پيل‌ها هيدروژن به عنوان سوخت اصلي به كار برده مي‌شود و مي‌توان آن را از هيدروكربن‌ها و با استفاده از بهينه سازي توسط كاتاليزر كه عموماً در داخل يك راكتور كه به صورت مستقيم به پيل سوختي متصل است ، توليد نمود . استفاده از صفحات و سطوح ساخته شده موجب خواهد شد تا فرآيندهاي كاتاليزري بكار رفته بهبود يافته وبازده افزايش يابد ، بگونه‌اي كه بتوان پيل‌هاي سوختي با اندازه‌هاي كوچكتر را توليد نمود . اين پيل‌ها مي‌توانند به عنوان منابع انرژي الكتريكي به طور وسيعي بكار گرفته شوند.
در نهايت نيز مي‌توان هيدروژن را از مواد غير از هيدروكربن‌شها تهيه كرد كه اين امر موضوع تحقيقات روز مي‌باشد .
امروزه از نانوتكنولوژي براي ساخت مكمل‌هاي سوختي نيز استفاده مي‌شود به عنوان مثال در زمينه افزودن ذرات نانومتري اكسيد سديم به سوخت ديزل براي صرفه جويي بيشتر در سوخت با استفاده از كاهش مصرف سوخت در طي زمان ، تحقياتي در دست انجام است .
كاربرد ديگر مواد نانومتري ، ساخت دستگاههاي توليد كننده انرژي الكتريكي بوسيله انرژي نوري است . هدف نهايي در اين زمينه توليد سلول‌هاي خورشيدي با كارايي بالا ، ارزان و در صورت امكان انعطاف پذير ، از پلاستيك‌ها مي‌باشد . پيش بيني مي‌شود كه اين تكنولوژي در سال 2020 جايگاه مطلوبي را بدست آورد . در اين زمينه يكي از راهكارهاي ارائه شده مشابه سازي و تقليد از سيستم‌ هاي زيستي مي‌باشد اين امر مي‌تواند موجب افزايش نيروگاه‌هاي خورشيدي و به تبع آن كاهش نيروگاه‌هاي با سوخت فسيلي گردد كه اين امر خود تاثير فراواني در كاهش آلودگي محيط زيست خواهد داشت . نمونه‌اي از صفحات سلول خورشيدي در شكل 6-2 نشان داده شده است .
از ديگر كاربردهاي نانوتكنولوژي مي‌توان به موارد زير اشاره كرد :
استفاده از نانوكامپوزيت‌ها به عنوان يك ماده پوشش دهنده در اتومبيل‌ها كه مي‌توانند به عنوان جايگزين مناسبي براي پوشش‌هاي پايه كروم فعلي به كار برده شود .
...