نانو تکنولوژي در صنايع گوناگون 

جهان امروز نيازمند استفاده از ابزارهاي جديدي براي ارتقاي سطح زندگي بشر است. روزانه مواد گوناگوني بر اثر کار و کوشش و تحقيقات به دست آمده، در چرخه توليد انبوه قرار گرفته و به بازار تجاري عرضه مي شوند. براي مثال افزايش کارايي وسايل الکترونيکي با کاهش اندازه آنها، مانند کامپيوترهاي بسيار پيشرفته و يا پيشرفت عظيم صنعت ارتباطات تنها با استفاده وسيع از نانو تکنولوژي ميسر شده است. در اين مطلب که برگرفته از سايت آفتاب است به بررسي کاربرد کنوني فناوري نانو تکنولوژي در ميان مدت و بلند مدت پرداخته که مواردي از آن به طور خلاصه نقل مي شود. 
1  )صفحات خورشيدي و کيهاني: دي اکسيد تيتانيم و اکسيد روي در اندازه هاي نانو در صفحات خورشيدي براي جذب و يا انکسار پرتوهاي ماوراي بنفش که شفافيت لازم را براي عبور نور قابل رويت دارند، کاربرد بسياري پيدا کرده است.
2 )ترکيبات مرکب: يکي از موارد مهم کاربرد نانوتکنولوژي ساخت ترکيبات مرکب از چند ماده مختلف است. براي مثال با استفاده از لوله، سيم و ذرات نانو محصولات چند منظوره اي توليد مي شود که هم داراي خواص هر يک از عناصر تشکيل دهنده است و هم ساختار جديدي با کاربردهاي پيشرفته دارد. اين مواد در علوم پزشکي، در وسايل بصري، الکترونيک و مغناطيسي به کار مي روند. همچنين کربن سياه که اندازه آن به چند ده نانو مي رسد براي تقويت لاستيک وسايط نقليه مورد استفاده قرار مي گيرد. از يک نوع خاک رس در ابعاد نانو نيز براي ساختن سپرهاي مقاوم وسايط نقليه استفاده مي شود.
3) پوشش سطوح: استفاده از پوشش هايي در اندازه نانو و يا چند اتم، امکانات ويژه اي را به وجود آورده است. به تازگي شيشه هايي ساخته شده که با دي اکسيد تيتانيم بسيار فعال پوشش داده شده است. اين شيشه ها ضد باکتري، دفع کننده آب و از بين برنده مواد شيميايي بوده و به طور خودکار خود را تميز مي کنند. کاربرد ديگر مواد نانو ساختن پوشش هاي بسيار مقاوم در مقابل خش، به صورت يک يا چند لايه بر روي لايه اصلي است. گروه بيشماري پارچه هاي قابل تنفس، ضد آب و لکه با کنترل منافذ و ناهمواري هاي سطح آن در حد اندازه هاي نانو از مواد پليمري و غيرآلي ساخته شده اند.
4) ابزار برشکاري بسيار سخت: ابزار ساخته شده از کريستال هاي تنگستن، تانتانيم و تيتانيم در اندازه هاي نانو، منجر به ساخت ابزار برش بسيار سخت تر در مقايسه با همان ماده در اندازه ذرات بزرگتر شده است. کاربرد اين ابزار در سوراخکاري، برش فلزات در ماشين تراش، قالب سازي، سنگ بري و نظاير آن بسيار وسيع است.
 کاربردهاي فناوري نانو در ميان مدت
کاربردهاي فناوري نانو در ميان مدت شامل موارد زير مي شود:
- رنگ ها و محلول ها: استفاده از رنگ ها در اندازه نانو مي تواند قابليت ها و توانايي هاي بسيار خوبي را به رنگ بدهد. براي مثال ساختن رنگ هاي سبک مي تواند وزن هواپيماها را کاهش داده و باعث صرفه جويي در سوخت آنها شود. کاهش حلال ها مورد ديگري است که از آلودگي محيط زيست جلوگيري مي کند. محلول هاي ضد باکتري موارد استفاده بسياري در تاسيسات تصفيه آب دارد و ديگر نيازي به استفاده از ضد باکتري مانند کلر نخواهد بود. نانو تکنولوژي در مبدل هاي حرارتي با جذب امواج قرمز باعث صرفه  جويي در انرژي شده و با تغييرات دما و يا محيط شيميايي اطراف آن، موجب تغيير رنگ مي شود. عمده ترين هدف از اجراي اين پژوهش ها در مورد رنگ ها اهداف زيست محيطي است.
- محيط زيست: مطالعه و بررسي بر روي تاثيرگذاري مواد نانو بر مواد آلوده کننده خاک و آب هاي زيرزميني و خنثي کردن تاثيرات مخرب آنها، نمونه اي از پژوهش هاي ميان مدت است. هم چنين تلاش براي ساخت موادي که سرب و جيوه موجود در محيط زيست را به صورت غيرفعال در آورد، ادامه دارد. اگر اين تحقيقات به صورت کامل انجام شود، مي توان از آلودگي سرب هوا که از سوخت ماشين هاي درون سوز بوجود مي آيد جلوگيري کرد.
- سلول هاي سوختي: سطح سلولي سوخت ها از نظر مهندسي تاثير مستقيمي بر عملکرد دروني آن دارد. استفاده از هيدروژن به عنوان يک سوخت مياني ممکن است با تغييرات بنيادي هيدروکربورها در کاتاليست هاي يک راکتور به دست آيد. استفاده از علوم نانو براي شدت بخشيدن به عملکرد کاتاليزورها مي تواند به بازدهي بيشتر و توليد سوخت هايي با ذرات کوچک تر کمک کند. اين عامل مي تواند در افزايش توليد انرژي برق موثر باشد و در نتيجه براي توليد هيدروژن به جاي استفاده از هيدروکربورها از مواد فراوانتر و سازگارتر با محيط زيست استفاده کرد. امروزه هيدروژن به عنوان جانشين سوخت هيدروکربورها در جهان بسيار مورد توجه قرار گرفته است.
- نمايشگرها: درخواست بسياري براي توليد نمايشگرهاي بزرگ، شفاف و تخت در تلويزيون، کامپيوتر و نظاير آن وجود دارد. نانو کريستال هاي سلنيوم روي، سولفات روي و سولفور کادميم با روش ژل به صورت تنها (تبديل ژل مايع به جامد) از مواديست که براي ساخت نور متصاعد از فسفر مورد استفاده قرار مي گيرند. همچنين استفاده از  CNTs  نيز در ساخت اين وسايل با درخشش فوق العاده و مصرف انرژي و تشعشعات زيانبار کمتر و طول عمر بيشتر، نسل آينده نمايشگرهاي پيشرفته را بوجود خواهد آورد.
-  باطري ها: توسعه وسايل الکترونيکي قابل حمل مانند تلفن هاي همراه، دستگاه هاي ناوبري، کامپيوترهاي کوچک و قابل حمل، سنسورهاي کنترل از راه دور و نظاير آنها، نياز به داشتن باطري هاي سبک تر با انرژي و دوام بيشتر را دو چندان ساخته است. مواد کريستالي نانو با استفاده از روش کاربرد ژل ها در صفحات جداکننده باطري ها مي تواند انرژي بيشتري در مقايسه با باطري هاي متداول امروزي ذخيره کند. باطري هاي ساخته شده از نانو کريستال هاي نيکل نياز به شارژ مجدد را کاهش و ذخيره انرژي در باطري ها را در حد قابل توجهي افزايش داده است. 
-  مواد افزودني سوخت ها: هم اکنون تحقيقات براي افزودن ذرات نانوي اکسيد سديم به سوخت هاي ديزل در دست اقدام است که باعث بالا رفتن بازدهي، صرفه جويي اقتصادي و کاهش ميزان مصرف آنها در بلند مدت خواهد شد.
 کاربردهاي بلند مدت فناوري نانو
کاربردهاي بلند مدت فناوري نانو شامل موارد زير مي باشد:
- مواد مغناطيسي: ساخت ابزارهاي مغناطيسي از نانوکريستال هاي يوتريوم، ساماريوم و کوبالت خواص بسيار منحصر بفردي را با توجه به کوچک بودن ذرات کريستال ها بوجود مي آورد. اين مواد در ساخت موتورها، ماشين هاي تحليلي مانند  MRI  و همچنين در علوم پزشکي کاربرد وسيعي دارند. ميکروپروسس ها، حافظه هاي کامپيوتر، ديسک هاي سخت، با استفاده از فناوري نانو مي تواند اطلاعات بسيار زيادي را در خود جاي دهند.
- وسايل پزشکي: به طور معمول اعضا قابل کاشت در بدن، مانند دريچه هاي قلب، ساخت اندام هاي مورد نياز در ترميم هاي ارتوپدي ساخته شده از تيتانيوم و فولادهاي ضد زنگ با ساير اعضاي بدن سازگاري دارند ولي متاسفانه ممکن است در طول عمر بيماران دچار خوردگي شده و کارآيي خود را از دست بدهند.استفاده از نانو کريستال هاي اکسيد زير کانيوم، به عنوان يک عنصر بسيار سخت، غيرخورنده و مقاوم در مقابل واکنش هاي بدن و سازگاري با آن جايگزين بسيار خوبي براي روش هاي متداول است. نانو کريستال هاي «سيليکون کربيد» به علت وزن کم، مقاومت بسيار عالي و سازگاري با اعضاي بدن براي ساخت دريچه هاي مصنوعي قلب در آينده بکار خواهد رفت. ساخت رباط هايي با کاربردهاي بسيار متفاوت در بدن در اندازه هاي کوچک بخش مهمي از کاربردهاي وسيع اينگونه مواد را شامل مي شود. 
-  سراميک هاي ماشين آلات: سراميک ها بسيار سخت، شکننده و غيرقابل ماشينکاري بوده و کوچک شدن ذرات آنها در حد نانو کريستال ها باعث شکنندگي بيشتر آن مي شوند. امروزه نانوکريستال هاي نيترات و يا «کربيد سيليکون» در ساخت قطعات ماشين  آلات مختلف مانند فنرهاي بسيار مقاوم، بلبرينگ ها، سوپاپ هاي موتور، اجزاي کوره ها و نظاير آن به علت آنکه به آساني قابل ساخت بوده و مقاوم در مقابل حرارت و واکنش هاي شيميايي مقاوم هستند کاربرد وسيعي دارند. درصورتي که اين مواد توسط پرس فشرده شوند،  مقاومت حرارتي بسيار زيادي را در مقايسه با ساير سراميک ها به دست مي آورند.
- تصفيه آب:  فناوري نانو باعث صرفه جويي در مصرف انرژي براي تصفيه آب در سيستم هاي تقطير مي شود. همچنين اين فناوري منجر به بالا بردن تکنولوژي مورد استفاده کنوني خواهد شد.
-  لباس هاي جنگي: به تازگي استفاده از فناوري نانو براي ساخت لباس هاي ويژه ميدان هاي جنگ توسط گروه تحقيقات دانشگاه  MIT  انجام شده است. هم اکنون برنامه اي براي ساخت موادي که بتواند در کوتاه مدت جاذب انرژي شوک هاي امواج انفجاري و موادي که در بلند مدت بتواند در برابر مواد شيميايي و بيولوژيکي از خود مقاومت نشان دهند بصورتي که در مقابل اين مواد حساس بوده و پس از شناسايي مواد روزنه هاي لباس مسدود شوند درحال بررسي است. گونه اي ديگر از اين مواد براي کشف آسيب هاي وارده به بدن به صورت خودکار عمل خواهد کرد. براي مثال به کمک اين مواد شکستگي استخوان ها را بسرعت شناخته و گچ گيري متداول امروزه را انجام مي دهند.