نانو تکنو لوژی
در زمینه علم مواد می توان دو مرحله را به عنوان مراحل توسعه و پیشرفت مواد با ساختار Ultrafine یا همان مواد با ساختار نانومتر مشخص کرد.
اولین مرحله را می توان از سال 1870 تا سال 1970 دانست. در این مرحله میکرو ساختار به عنوان پارامتر اصلی کنترل کننده خواص مکانیکی، مغناطیسی و الکتریکی معرفی شد. سرآغاز آن کارهای Sorby روی خواص مکانیکی آهن بود که نشان داده سختی مارتنزیت بخاطر تغییرات آلوتروپیک در آلیاژهای آهن و میکروساختار بسیار ظریف باقی مانده است. پدیده رسوب سختی نیز ارتباط بین میکروساختار و خواص را پیشنهاد نمود. Wilm در سال 1906 آلیاژ Ag-Co-Mg-Mn را کوئینچ نمود و بعد از چند هفته مشاهده نمود که سختی آن بیشتر شده است. بعدها متوجه شدند که این افزایش سختی ناشی از رسوب یک فاز جدید در مقیاس زیر میکرومتر است. در سال های بعد نظریه های عیوب شبکه ایی و مشخصه های آن روی جامدات کریستالی و اختراع میکروسکوپهای با قدرت تفکیک پذیری بالا باعث پیشرفت بسیار زیادی در درک خواص وابسته به ساختار و میکرو ساختار شد.
و دومین مرحله را نیز می توان بعد از سال 1970 دانست. در این زمان Gleiter، Turnball و دیگران با روشهای گوناگون مواد با ساختار بسیار ریز (Ultrafine) یا نانومتری تولید می کردند و سپس خواص آنها را بررسی می نمودند. به عنوان مثال Gleiter و همکارانش توسط روش Inert Gas Condensation پودرهای نانومتری فلزی تولید می کردند و سپس تحت محیط با خلاء بسیار بالا آنها را به صورت دیسکهای کوچکی متراکم می نمودند و آنها را آنالیز می کردند. مطالعات آنها نشان داد که با تغییر آرایش مواد و دستکاری در میکروساختار مواد می توان جامداتی با ساختار اتمی/ الکترونی جدید ساخت. این پیشرفتها ایده های فینمن در مورد نانوتکنولوژی را به حقیقت بیشتر نزدیک کرد.
طرح توجیهی تولید جوراب معطر با فناوری نانو
مناسب برای
اخذ وام بانکی از بانک ها و موسسات مالی اعتباری
گرفتن وام قرض الحسنه خود اشتغالی از صندوق مهر امام رضا
ارائه طرح به منظور استفاده از تسهیلات بنگاه های زود بازده
گرفتن مجوز های لازم از سازمان های دولتی و وزارت تعاون
ایجاد کسب و کار مناسب با درآمد بالا و کارآفرینی
*********************************
این طرح توجیهی شامل موارد زیر است :
***********
معرفی محصول
مشخصات کلی محصول
شماره تعرفه گمرکی
شرایط واردات
استانداردهای ملی وجهانی
قیمت تولید داخلی و جهانی محصول
موارد مصرف و کاربرد
کالاهای جایگزین و تجزیه و تحلیل اثرات آن بر مصرف محصول
اهمیت استراتژیک کالا در دنیای امروز
کشورهای عمده تولید کننده و مصرف کننده محصول
وضعیت عرضه و تقاضا
بررسی ظرفیت بهره برداری و وضعیت طرحهای جدید و طرحهای توسعه و در دست اجرا و روند تولید از آغاز برنامه سوم تا کنون
بررسی روند واردات محصول از آغاز برنامه سوم تا نیمه اول سال
بررسی روند مصرف از آغاز برنامه
بررسی روند صادرات محصول از آغاز برنامه سوم و امکان توسعه آن
بررسی نیاز به محصول یا اولویت صادرات تا پایان برنامه چهارم
بررسی اجمالی تکنولوژی و روشهای تولید و تعیین نقاط قوت و ضعف تکنولوژی های مرسوم
در فرآیند تولید محصول
ماشین آلات
بررسی و تعیین حداقل ظرفیت اقتصادی شامل برآورد حجم سرمایه گذاری ثابت
محوطه سازی
ساختمان
ماشین آلات
تاسیسات
وسائط نقلیه
تجهیزات و وسائل اداری و خدماتی
هزینه های متفرقه و پیش بینی نشده
هزینه های قبل از بهره برداری
سرمایه در گردش
برآورد حقوق و دستمزد
برآورد آب, برق, سوخت و ارتباطات
هزینه های تعمیر و نگهداری و استهلاک
هزینه های متفرقه و پیش بینی نشده تولید
هزینه های توزیع و فروش
جدول هزینه های ثابت و متغیر تولید
نتیجه گیری
میزان مواد اولیه عمده مورد نیاز سالانه و محل تامین آن
پیشنهاد منطقه مناسب برای اجرای طرح
وضعیت تامین نیروی انسانی و تعداد اشتغال
بررسی و تعیین میزان آب، برق، سوخت، امکانات مخابراتی و ارتباطی و چگونگی امکان تامین آنها در منطقه مناسب برای اجرای طرح
وضعیت حمایت های اقتصادی و بازرگانی شامل حمایت تعرفه گمرکی و حمایتهای مالی
تجزیه و تحلیل و ارائه جمع بندی و پیشنهاد نهایی در مورد احداث واحد های جدید
در صورت پیوستن ایران به سازمان تجارت جهانی وضعیت این پروژه ها چگونه خواهد بود
مراجع
پیوست ها ( بخش نامه های مربوط به قوانین واردات و صادرات )
طرح توجیهی تولید کربن نانو تیوب
این طرح توجیهی شامل موارد زیر است :
معرفی محصول
مشخصات کلی محصول
شماره تعرفه گمرکی
شرایط واردات
استانداردهای ملی وجهانی
قیمت تولید داخلی و جهانی محصول
موارد مصرف و کاربرد
کالاهای جایگزین و تجزیه و تحلیل اثرات آن بر مصرف محصول
اهمیت استراتژیک کالا در دنیای امروز
کشورهای عمده تولید کننده و مصرف کننده محصول
وضعیت عرضه و تقاضا
بررسی ظرفیت بهره برداری و وضعیت طرحهای جدید و طرحهای توسعه و در دست اجرا و روند تولید از آغاز برنامه سوم تا کنون
بررسی روند واردات محصول از آغاز برنامه سوم تا نیمه اول سال
بررسی روند مصرف از آغاز برنامه
بررسی روند صادرات محصول از آغاز برنامه سوم و امکان توسعه آن
بررسی نیاز به محصول یا اولویت صادرات تا پایان برنامه چهارم
بررسی اجمالی تکنولوژی و روشهای تولید و تعیین نقاط قوت و ضعف تکنولوژی های مرسوم
در فرآیند تولید محصول
ماشین آلات
بررسی و تعیین حداقل ظرفیت اقتصادی شامل برآورد حجم سرمایه گذاری ثابت
محوطه سازی
ساختمان
ماشین آلات
تاسیسات
وسائط نقلیه
تجهیزات و وسائل اداری و خدماتی
هزینه های متفرقه و پیش بینی نشده
هزینه های قبل از بهره برداری
سرمایه در گردش
برآورد حقوق و دستمزد
برآورد آب, برق, سوخت و ارتباطات
هزینه های تعمیر و نگهداری و استهلاک
هزینه های متفرقه و پیش بینی نشده تولید
هزینه های توزیع و فروش
جدول هزینه های ثابت و متغیر تولید
نتیجه گیری
میزان مواد اولیه عمده مورد نیاز سالانه و محل تامین آن
پیشنهاد منطقه مناسب برای اجرای طرح
وضعیت تامین نیروی انسانی و تعداد اشتغال
بررسی و تعیین میزان آب، برق، سوخت، امکانات مخابراتی و ارتباطی و چگونگی امکان تامین آنها در منطقه مناسب برای اجرای طرح
وضعیت حمایت های اقتصادی و بازرگانی شامل حمایت تعرفه گمرکی و حمایتهای مالی
تجزیه و تحلیل و ارائه جمع بندی و پیشنهاد نهایی در مورد احداث واحد های جدید
در صورت پیوستن ایران به سازمان تجارت جهانی وضعیت این پروژه ها چگونه خواهد بود
مراجع
پیوست ها ( بخش نامه های مربوط به قوانین واردات و صادرات )
*****************************
کربن نانو تیوب در عین استحکام بالا بسیار انعطاف پذیر است. اکثر کاربرد ها بر اساس ساختار الکترونیکی، استحکام مکانیکی، انعطاف پذیری و ابعاد نانو تیوب پیشنهاد شده است. از این رو کاربردهای نانولولههای کربنی در حوزه های مختلفی پیش بینی می شود اما هنوز چندان وارد محصولات مصرفی مردم نشده است. با توجه به ویژگی هایی که نانو کربن تیوب ها واجد آن هستند آینده روشنی در پیش رو می باشد.
کربن نانو تیوب ها به دلیل ویژگی های منحصر به فرد خود تقریبا مشابه ای ندارند و کالایی برای جایگزینی آنها تقریبا وجود ندارد. اما به هر صورت در هر کاربردی چه بسا کالاهای جایگزینی استفاده شود. برای مثال در بعضی از کاربردها کربن فعال جایگزین نانو کربن تیوب است. که البته در خاصیت رسانایی در مقایسه با نانو کربن تیوب در سطح پایین تری هستند. همچنین تخلخل آنها نیز کمتر از نانو کربن تیوب است.
سمینار نساجی کاربرد نانو کامپوزیت ها در صنایع مختلف
سمینار نساجی کاربرد ترکیبات نانو نقره روی کالاهای نساجی حاوی الیاف مصنوعی
چکیده:
امروزه آلودگی های محیط زیست ناشی از افزایش جمعیت محققان را وادا ر به جستجوی روشهایی مناسب و بهداشتی برای تولید محصولات مناسب جهت بهزیستی انسانه ا نموده است . یکی از این محصولات،منسوجات بوده که در زندگی روزمره انس انها بطور گسترده ای بکار می روند و به همین دلیل نیاز است که از ورود آلودگی ها و میکروبها به این محصولات و انتقال آنها جلوگیری به عمل آید.
نانوتکنولوژی در قرن اخیر پیشرفت خیلی زیادی بدلیل توانایی رساندن فلزات به ابعاد نان و داشته است که در این ابعاد خواص نوری، فیزیکی و شیمیایی فلزات شدیداً تغییر پیدا می کند مثلاً فلز نقره وقتی به شکل نانو ذرات نقره تبدیل می شود،قابلیت ضد میکروبی آن فوق العاده افزایش می یابد . بنابراین در این سمینار به کاربرد و پایدارسازی نانو ذرات نق ره بر روی الیاف مصنوعی، همچنین به نحوه عملکرد میکروب کشی نانو ذرات نقره و تولید نانو ذرات نقره در محیط های مختلف و قرارگیری نانو ذرات نقره بر روی الیاف نایلون،پلی اورتان، پلی استر، پلی متیل متاکریلات پرداخته شده است.
مقدمه:
بدلیل شیوع بیماری های عفونی توسط باکتری های بیماری زای مختلف و پیشرفت مقاومت آنها در مقابل آنتی بیوتیک های گروههای دارویی، پژوهشگران را به آن داشت که عوامل ضدمیکروبی جدیدی را جستجو کنند . امروزه موا دی در ابعاد نانو بوجود آمده است که بدلیل مساحت سطح به حجم بالا و خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد بعنوان مواد ضدمیکروبی جدید استفاده می شوند. تولید پوشاک های جدید که در واقع مواد نانو فاز را بر روی پارچه منسوج قرار داده اند در دانشگاهها و صنعت بسیار توسعه یافته. اخیراً بخش وسیعی از نانو ذرات با ساختارهای گوناگون را می توانند بر روی الیاف قرار داد که منجر به تولید منسوجات با خواص جدید می شوند.
یونهای نقره که بعنوان مواد آنتی باکتریال استفاده می شوند، امروزه نوآوری جالب توجهی را بوجود آورده اند که علت آن از بین بردن باکتریهایی است که نسبت به آنتی بیوتیک ها افزایش مقاومت داشته اند . بطور خلاصه فعالیت ضدباکتری نقره بسیار معروف است و بر روی حدود 650 نوع از باکتری ها تأثیر واضح و روشنی دارد.
تحقیقات اخیر ثابت کرده که فعالیت آنتی باکتری نانو ذرات نقره بستگی به جذب شیمیایی +Ag دارد که بطور آماده روی سطح نانو نقره شکل داده می شود که ناشی از حداکثر حساسیت آنها نسبت به اکسیژن است . بنابر این مکانیزم تحویل یون نقره از خوشه های نقره به باکتریها نیازمند تحقیقات بیشتری است. از این رو ترکیب نانو ذرات نقره را بر روی انواع مختلفی از پارچه ها با روشهای مختلف قرار داده اند تا منسوجات ضدمیکروبی تولید کنند که در این سمینار به برخی از این روشها پرداخته شده است.
فصل اول
کلیات
1-1) الیاف مصنوعی
تولید الیاف مصنوعی در سال 1939 توسط تحقیقات کاروترز (Carothers) در آزمایشگاه های شرکت دوپون پایه گذاری گردید و به این ترتیب الیاف نایلونی از طریق ذوب ریسی تهیه گردید. مهمترین اعضاء تشکیل دهنده خانواده الیاف مصنوعی را نایلون ها، پلی استرها، آکریلیک ها و پلی الفین ها (پلی پروپیلن و پلی اتیلن) تشکیل می دهند.
به طور کلی پلیمرهای زنجیره ای شکل مناسب برای تولید الیاف باید از وزن مولکولی به قدر کافی بالا برخوردار بوده و در عین حال بتواند تا حدودی نسبت به محور لیف نظم و آرایش یافتگی پیدا کند. جهت کسب نظم مورد، نظر الیاف معمولاً در حین تولید و در مراحل بعدی کشیده می شوند. تولید الیاف مصنوعی همچنین ریسندگی اولیه نام دارد.
نحوه تولید الیاف به نوع پلیمر بستگی دارد. از بین الیاف مصنوعی که در بالا نام برده شده است فقط آکریلیک به روش ترریسی و بقیه از طریق ذوب ریسی تهیه می گردند.
الیاف پلی آمید (نایلون)
تولید نایلون در حقیقت باز کننده راه به سوی تعداد زیادی از الیاف مصنوعی دیگر با خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت بوده است و مهندسی الیاف را و به عبارت دیگر تولید الیاف با تعیین خواص از قبل را امکان پذیر ساخته است.
سمینار نساجی تأثیر نانو مواد بر دیر سوز کردن کالاهای نساجی
چکیده:
در جوامع امروزی، پیشرفت بی سابقه ای در اندازه و تعداد ساختمانها، آسمان خراشها، انبارها و روشهای حمل و نقل صورت گرفته است. فرشها، مبلمان و پرده ها، وسایل، سوخت و گاز مصرفی برای گرم کردن، تماماً موجب افزایش میزان مواد آتش پذیر در ساختمانها شده اند. بمنظور ایجاد محافظت بیشتر در برابر آتش و همچنین افزایش زمان فرار هنگام بروز آتش سوزی، روشهای افزایش بتأخیر افتادن سوختن کالاهای مصرفی گسترش یافتند. مواد تأخیر انداز شعله بصورت شیمیایی به پلیمرها، طبیعی و مصنوعی برای ایجاد خصوصیات تأخیر اندازی شعله اضافه شدند. این مواد متعلق به چهار گروه اصلی مواد تأخیرانداز شعله غیر آلی، هالوژن دار، فسفردار و نیتروژن دار می باشند. این مواد با توجه به ساختار شیمیایی که دارند در دو فاز جامد یا گاز عمل می کنند. اما بسیاری از این مواد تأخیرانداز شعله دارای مشکلات زیست محیطی هستند. علاوه بر این مشکلات، این مواد می توانند موجب کاهش خصوصیات مکانیکی، الکتریکی و شیمیایی موادی که بر روی آن اعمال شده اند بشوند. یکی از راه حل هایی که برای رفع این مشکل بیان میشود، استفاده از نانو ذرات بعنوان ماده جایگزین و یا کمکی میباشد. در این تحقیق سعی شده است که مواد تأخیرانداز شعله مختلف، مکانیسم عمل آنها و همچنین نقاط مثبت و منفی آنها بررسی شود. همچنین آزمونهای آتش پذیری الیاف و همینظور کاربرد نانوتکنولوژی درصنعت نساجی و از جمله تکمیل های تأخیر انداز شعله مورد بررسی قرار گیرد.
مقدمه
در جوامع امروزی، پیشرفت بی سابقه ای در اندازه و تعداد ساختمانها، آسمان خراشها، انبارها و روشهای حمل و نقل صورت گرفته است. فرشها، مبلمان و پرده ها، وسایل، سوخت و گاز مصرفی برای گرم کردن، تماماً موجب افزایش میزان مواد آتش پذیر در ساختمانها شده اند. تکنولوژیها، فرآیند ها و کاربردهای جدید، خطرات جدیدی از آتش را معرفی کردند (مانند منابع اشتعال جدید همانند جرقه های جوشکاری و یا مدار کوتاه). روشها و تجهیزات محار آتش جدید و همچنین طراحی نوین ساختمانها، موجب کاهش میزان خرابی های ناشی از آتش شده است. گرچه، میزان بالای مواد قابل اشتعال موجود در ساختمانهای اداری و مسکونی میتواند موجب خنثی شدن موارد گفته شده حتی برای بهترین ساختمانهای ساخته شده بشوند.
هر سال، بیش از 3 میلیون آتش سوزی موجب 29 هزار مجروح و 4500 کشته در آمریکا میشوند و چیزی متجاوز بر 100 میلیارد دلار خسارت وارد میشود. آتش سوزی های شخصی اکثراً در اماکن مسکونی روی میدهد جایئکه اثاث منزل، کفپوشها و البسه بطور گسترده وجود دارند و بعنوان سوختی مناسب برای آتش میباشند. خسارات بزرگ معمولاً در مکانهای تجاری مانند ادارات و انبارها ایجاد میشوند. آتش سوزی همچنین در هواپیماها، قطارها و اتوبوسها نیز رخ میدهد.
بمنظور ایجاد محافظت بیشتر در برابر آتش و همچنین افزایش زمان فرار هنگام بروز آتش سوزی، روشهای افزایش بتأخیر افتادن سوختن کالاهای مصرفی گسترش یافتند. مواد تأخیر انداز شعله بصورت شیمیایی به پلیمرها، طبیعی و مصنوعی برای ایجاد خصوصیات تأخیر اندازی شعله اضافه شدند. مواد تأخیر انداز شعله شیمیایی اغلب بمنظور بهبود خصوصیات آتش پذیری پلیمرهای مصرفی از کم به متوسط استفاده میشوند. این مواد تأخیر انداز شعله یا بطریق فیزیکی و یا با ایجاد پیوند بر روی پلیمر مورد نظر مانع آتش میشوند. عموماً این مواد قابلیت اشتعال پذیری کمتر و یا پخش شدگی کمتر هنگامیکه آتش آغاز شد را ایجاد میکنند. برخی از پلیمرها بدلیل ساختار پلیمری پایداری که دارند بطور ذاتی کمتر اشتعال پذیر هستند؛ که عموماً مواد گرانتری نظیر پلی ایمیدها، پلی بنز ایمیدازول و پلی اتر متونها میباشند.
مقاله بررسی نانو تکنولوژی در 41 صفحه ورد قابل ویرایش
مقدمه:
حدود 100 سال پیش که برای اولین بار مسئله استفاده از انرژی عظیم هسته ای مطرح شد؛ بشر همواره نمی توانست درک تجربی و صحیحی نسبت به این موضوع داشته باشد، ولی دیری نپایید که دانش و تکنولوژی این انرژی در اختیار بشر قرار گرفت و توانست استفاده از آن را تجربه نماید. دیر زمانی اگر کسی مسئله پرواز در آسمان و یا سفر به خارج از این کره خاکی و گردش بدور آن را مطرح می کرد، دیگران حتما او را خیال پرداز و مجنون قلمداد می کردند و یا به خاطر اظهار بعضی حقایق فرد را به توبه در کلیسا وامی داشتند! زمانی روباتها و ابرکامپیوترها که می توانستند چندین محاسبه ریاضی را در چند ثانیه انجام دهند، فقط در داستانهای تخیلی نویسندگان پیدا میشد و اکنون … همیشه در تمامی اعصار وقتی مطلبی فوق دانش و درک مردم آن زمان مطرح می شد در برابر مخالفتها و انتقادات شدیدی قرار می گرفت ولی بعد از طی روزگار، همگان با پیشرفتهای فوق العاده در آن زمینه مواجه می شدند و حتی این پیشرفت را موجب فراهم آمدن آسایش بیشتر خود می دیدند و حالا در عصر ما بحث نانوتکنولوژی مطرح شده است، موضوعی که در تمامی ابعاد زندگی بشر و رشته های مختلف علمی ارتباط مستقیم و مؤثر خواهد داشت. نانو تکنولوژی چنان رویکرد و نگرش به تکنولوژی را متحول ساخته که در صورت تحقق و رسیدن به مقصدی که ترسیم شده است، شاید بزرگترین جهش انسان برای صعود به قله های رفیع علم خواهد بود. اکنون جهان متوجه این رویکرد متحول کننده شده و متخصصین و دانشمندان در نقاط مختلف این کره خاکی دست به پژوهش و مطالعات وسیعی در این زمینه زده اند و طبق گفته برخی از آنان پیشرفتهای صورت گرفته و روند رو به رشد نانو، بیش از حد حد انتظار و پیش بینی است.
ذرات نانو در همه جا وجود دارند، روبات های نانو می‌توانند به حالت هیجان زده و وحشیانه ای رسیده و شروع به تزاید غیرقابل کنترل نموده به گونه ای که دنیا را به خطر بیاندازند. «تکنولوژی نانو» سال هاست که به وجود آده و می‌توان گفت که تازه دوران آن فرا رسیده است. چون هم اکنون ما می توانیم از آن به عنوان پوشش های ظریف و نازک استفاده کرده و یا در تولید سلول های خورشیدی و حتی ساخت داروهای ضدسرطان استفاده کنیم. البته موارد استفاده زیادتری برای آن متصور بوده، منتهی آنچه که اهمیت حیاتی دارد، این است که تکنولوژی نانو به سرعت رو به جلو پیش می رود و باید در استفاده و بهره وری از آن، تمامی جوانب در نظر گرفته شده، منافع و خطرات آن دقیقاً بررسی شود.
ابتدا اشاره ای به زمینه های نانو می نماییم. «نانو» از یک کلمه یونانی به نام Dwarf که به معنای چیزی که کوچک تر از اندازه معمولی بوده اقتباس شده است. واژه «نانوتکنولوژی» به معنی مورد استفاده قرار دادن چیزهایی در طیف ابعادی بین یک الی 100 نانومتر است. این تکنولوژی نیز همانند بسیاری از تعاریف تکنیکی سوالات بی شماری را در اذهان ایجاد کرده که برای بسیاری از آنها هنوز پاسخ مشخص و روشنی وجود ندارد.
برای روشن کردن ذهن خوانندگان گرامی به اندازه یک نانومتر باید بگوییم که طولی است برابر 9-10*1 یا 000000001/0 متر به زبان دیگر یک میلیاردم متر را یک نانومتر می گویند. باز هم برای این که درک بهتری از مطلب داشته باشیم به نمودار ارائه شده در شکل شماره یک نگاه می کنیم. در قسمت سمت راست تصویر قطر تار موی انسان که معادل 000/100 نانومتر است به نمایش درآمده و در بخش کناری آن یعنی نزدیک ترین تصویر سمت چپ آن یک ذره دود سیگار به نمایش درآمده که قطر آن در حدود 5000 نانومتر بوده و باز هم سمت چپ آن طول موج رنگ آبی به نمایش گذاشته شده که معادل 500 نانومتر است. در سمت چپ این نمودار میزان فاصله دیسک خوان با صفحه دیسک در هارد کامپیوتر به نمایش درآمده که معادل 15 نانومتر است. باز هم برای این که موردی برای مقایسه داشته باشیم اشاره می کنیم که ذرات نانو را می‌توان با ویروس ها و حتی تک مولکول های تشکیل دهنده آنها مقایسه کرد.
بعضی از کارشناسان مفهوم ساخت و تولید مولکولی را که در آن اشیاء اتم به اتم ساخته میشوند، ابداع کرده‌اند. تفاوت رویکردهای مرسوم مثل میکروتکنولوژی و سیستم‌های میکروالکترومکانیکی با رویکرد تولید مولکولی در این است که آنها رویکردهای «کل به جز» هستند که از فنون تولید ماکروسکوپیک و مواد حجیم استفاده میکنند. تحقق تولدی مولکولی نیازمند پیشرفت فنی متعددی است، نخست اینکه باید «بلوکهای سازنده» مناسبی پیدا شوند که مولکولی باشند. این بلوکهای سازنده باید از لحاظ فیزیکی و شیمیایی با دوام، به آسانی قابل تغییر و از لحاظ علمکرد چند منظوره باشند. بخری دانشمندان این حوزه، ساختارهای الماس‌گون بر پایه کربن را به عنوان بلوکهای سازنده در وسایل نانومکانیکی مانند دنده، محور و پروانه پیشنهاد کرده‌اند. از سایر مولکولها نیز می‌توان برای ساختارهای واکنش شیمیایی استفاده کرد. کارهای بسیاری زیادی نیز باید در حوزه مدل‌سازی و سنتز ساختارهای مولکولی مناب انجام گیرد که گروههای متعددی روی این زمینه کارمی‌کنند.
در یکی از مفاهیم پیشرفته دیگر، اصول شیمیایی و استفاده از تغذیه‌های ساده را ترکیب یم‌کنند تا وسایل بسیار بزرگتری بسازند. حسب ظاهر هر چه این تکنیک‌ها پخته‌تر شوند و پیش از آنکه کاربردهایی در مقیاس قابل توجه بیابند، بایستی کار بیشتری در سطح سیستمها و مهندسی انجام پذیرد. با آنکه ساخت و تولید مولکولی نویدبخش تحولات جهانی تعیین کننده‌ای است اما در میان تکنولوژی‌هایی که در اینجا توصیف شده‌اند کمتر از همه تحقق خواهد یافت. در این روش اشیاء از مولکولهایی ساده ساخته میشوند و از ریق میکروسکوپهای اتمیک در زمانی کوتاه به تولید می‌رسند. هر چه ساخت این سیستمها تا مروز موردی و بیشتر پژوهشی بوده است. انتظار توسعه تجهیزات ساخت و تولیدی یکپارچه ظرف 15سال آینده منطقی است.
نانو تکنولوژی
سیر پیشرفت مواد با ساختار بسیار ظریف یا نانو ساختار
معرفی مواد نانوساختار
تقسیم بندی (Classification):
ساختار
سنتز مواد نانوساختار
خواص
دیفوزیون و سینتر شدن
خواص مکانیکی
خواص مغناطیسی
خواص کاتالیستی
مقدمه :
اولین کسی که مفاهیم نانوتکنولوژی را پیشنهاد نمود، ریچارد فینمن- برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 1965 بود. او در سخنرانی تاریخی خود با عنوان “در آن پایین اتاقها (فضاهای) بسیاری وجود دارد” چشم انداز جالبی را از ساخت و ساز در مقیاس اتمی و مولکولی را متصور ساخت. او عقیده داشت در مقیاسهای بسیار کوچک خواص مواد با خواص فعلی اشان فرق می کند و لذا با کنترل ماده در مقیاس اتمی و مولکولی می توان به خواصی از مواد دست یافت که اکنون از آنها استفاده نمی کنیم.
در سال 1974، Taniguchi ایده های فینمن را نانوتکنولوژی نامید. او بین مهندسی در اندازه میکرومتر مانند میکروالکترونیک که در آنها روزها دوران اوجش را می‌گذارند و مهندسی در مقیاس زیر میکرومتر تفاوت قائل شد.
از آن زمان تا کنون تلاش برای کشف خواص جدیدی از مواد در در مقایس نانومتر با سرعت روبه پیشرفت است. دو تا از دستاوردهای بزرگ آن میکروسکوپهای SPM (Scanning Probe Microscope) و کشف آلوتروپی جدیدی از کربن به نام Buckminister Fullerenene یا Buckyball هستند. اختراع میکروسکوپهای SPM که دو تا از معروفترین آنها STM و AFM هستند کار مطالعه و بررسی ساختارهای بسیار ریز و در حد نانومتر را تسهیل کردند و کشف باکی بال ها باعث ایجاد ساختارهای تیوب- مانند شد که در آنها ورقه های گرافیت به شکل لوله در می آیند و دو سر آنها با دو نیم فولرن بسته می شود. ضخامت این لوله ها فقط چند میلیونیم متر یا چند نانومتر و طول آنها به حدود 100 میکرومتر می رسد. این نانولوله ها از فولاد محکمتر اما سبک وزن اند، خم شدنهای پی در پی، تابیدن و پیچیدن را تحمل می کنند، می توانند به اندازه مس رسانای الکتریسیته و یا مانند سیلیسیم خاصیت نیم رسانایی از خود نشان بدهند. بهتر از هر ماده شناخته شده دیگری گرما را منتقل می کنند و خاصیت جذب هیدروژن را نیز دارا می باشند.
علم و تکنولوژی نانو در واقع یک نگاه و یک رویکرد جدید در علوم و مهندسی با کنترل ماده از مقیاس اتم و مولکول و یا از مقیاس نانومتر می باشد و لذا در تمامی حوزه های علم و تکنولوژی و صنایع مختلف تحول و تغییر ایجاد خواهد کرد.
سیر پیشرفت مواد با ساختار بسیار ظریف یا نانو ساختار:
در زمینه علم مواد می توان دو مرحله را به عنوان مراحل توسعه و پیشرفت مواد با ساختار Ultrafine یا همان مواد با ساختار نانومتر مشخص کرد.
اولین مرحله را می توان از سال 1870 تا سال 1970 دانست. در این مرحله میکرو ساختار به عنوان پارامتر اصلی کنترل کننده خواص مکانیکی، مغناطیسی و الکتریکی معرفی شد. سرآغاز آن کارهای Sorby روی خواص مکانیکی آهن بود که نشان داده سختی مارتنزیت بخاطر تغییرات آلوتروپیک در آلیاژهای آهن و میکروساختار بسیار ظریف باقی مانده است. پدیده رسوب سختی نیز ارتباط بین میکروساختار و خواص را پیشنهاد نمود. Wilm در سال 1906 آلیاژ Ag-Co-Mg-Mn را کوئینچ نمود و بعد از چند هفته مشاهده نمود که سختی آن بیشتر شده است. بعدها متوجه شدند که این افزایش سختی ناشی از رسوب یک فاز جدید در مقیاس زیر میکرومتر است. در سال های بعد نظریه های عیوب شبکه ایی و مشخصه های آن روی جامدات کریستالی و اختراع میکروسکوپهای با قدرت تفکیک پذیری بالا باعث پیشرفت بسیار زیادی در درک خواص وابسته به ساختار و میکرو ساختار شد.
و دومین مرحله را نیز می توان بعد از سال 1970 دانست. در این زمان Gleiter، Turnball و دیگران با روشهای گوناگون مواد با ساختار بسیار ریز (Ultrafine) یا نانومتری تولید می کردند و سپس خواص آنها را بررسی می نمودند. به عنوان مثال Gleiter و همکارانش توسط روش Inert Gas Condensation پودرهای نانومتری فلزی تولید می کردند و سپس تحت محیط با خلاء بسیار بالا آنها را به صورت دیسکهای کوچکی متراکم می نمودند و آنها را آنالیز می کردند. مطالعات آنها نشان داد که با تغییر آرایش مواد و دستکاری در میکروساختار مواد می توان جامداتی با ساختار اتمی/ الکترونی جدید ساخت. این پیشرفتها ایده های فینمن در مورد نانوتکنولوژی را به حقیقت بیشتر نزدیک کرد.
معرفی مواد نانوساختار (Introduction to Nanostructured Materials):
مواد نانو ساختار جامداتی هستند که اجزای ساختار آنها حداقل در یک بعد در حد نانومتر باشد. در واقع فقط نانوساختار به موادی (فلز، سرامیک، پلیمر، کامپوزیت، نیمه هادی، شیشه) گفته می شود که شامل دانه ها یا کلاسترها یا لایه ها و یا فیلامنت هایی کمتر از 100 نانومتر باشند و در واقع می توان آنها را به چهار گروه زیر تقسیم بندی نمود.
کاربرد ابتکاری تا بازار یابی نانو سیستمها
خلاصه
| در سالهای اخیر، استفاده از فناوریهای میکرو در کاربردهای زیستی افزایش یافته است (بیش از 40 درصد در هر سال). همچنین فناوریهای نانو به سرعت، متداول و رایج شده‌اند. به واسطة توسعه صنعتی میکروتراشه‌ها، آزمایشگاههای روی تراشه و نیز پژوهش در زمینه فناوری نانوی زیستی که در آزمایشگاههای معتبر دانشگاهی انجام می‌گیرد، آیندة میکرو علوم زیستی و نیز نانو علوم زیستی روشن و درخشان به نظر می‌آید. اخیراً سرمایه‌گذاری‌های عمومی و خصوصی در این زمینه زیاد شده است. البته باید به خاطر داشت که این دو حیطه، بازارهای وابسته ولی متفاوتی دارند. به عبارت دیگر بازار میکروفناوری‌ها بازاری رشد یافته است ولی بازار فناوریهای نانوی زیستی در حال شکل‌گیری است. برای موفقیت در انتقال راهبردهای این دانش بنیادی به بازار، باید فرصت‌های خوبی برای نزدیک‌تر شدن تحقیقات دانشگاهی به شرکای صنعتی به وجود آید. مقدمه:
بازار آزمایشگاه روی تراشه
|
تحقیق نانو تکنولوژی
قسمتی از متن:
چکیده
قرار است نانوتکنولوژی یکی از فناوریهای کلیدی و کارآمد قرن 21 شود. قابلیت اقتصادی آن، حاکی از وجود بازاری بالغ بر چندصد میلیارد یورو برای این فناوری در دهة بعد است. بنابراین نانوتکنولوژی موجب جهت‌دهی فعالیتهای بسیاری از بخشهای صنعتی و تعداد زیادی از شرکتها در جهت آماده‌سازی آنها برای این رقابت جدید شده است. در همین زمان دولتمردان در بخشهای تحقیق و توسعه در سراسر دنیا نیز در حال اجرای برنامه‌های تحقیقاتی خاص در زمینة نانوتکنولوژی هستند تا آیندة کشورهای خود را به وضعیتی مطلوب برسانند. هدف این مقاله، استفاده از شاخصهای تکنولوژیکی و علمی برای پیش‌بینی پیشرفت اقتصادی و مقایسة وضعیت کشورهای مختلف است.
1- مقدمه
علوم نانو در دو دهه گذشته، پیشرفت بزرگی حاصل کرده است. ما شاهد کشفیات علمی و پیشرفتهای تکنولوژیکی مهمی بوده‌ایم. به عنوان مثال، این پیشرفتها شامل اختراع میکروسکوپ تونل‌زنی پیمایشگر (STM) در سال 1982 ]1[ یا کشف فولرینها در سال 1985 میباشد]2[. در حال حاضر تعداد اندکی از محصولات مبتنی بر نانوتکنولوژی به استفادة تجاری رسیده‌اند. با این وجود، آیا دانش واقعی علمی، جوابگوی اشتیاق جهانی نسبت به این فناوری هست ؟ تا چه حد احتمال دارد که بازار جهانی در طی 10 تا 15 سال آینده به هزار میلیارد دلار در سال برسد]3[؟
ارزیابی قابلیت فناوریهای تکامل یافته کار آسانی نیست و برای یک فناوری جدید مثل نانوتکنولوژی، این کار دشوارتر است. البته در پیش‌بینی سعی میشود از شاخصهایی استفاده شود که توانشان در پیش‌بینی قابلیت دیگر فناوریهای جدید به اثبات رسیده باشد. دو تا از واضح‌ترین شاخصهای پیش‌بینی، تعداد مقاله‌های علمی و تعداد اختراعات ثبت شده هستند. اولی معمولاً شاخص خوبی برای فعالیتهای علمی و دومی برای قابلیت انتقال نتایج علمی به کاربردهای عملی است. شکل 1 تکامل تدریجی انتشارات و اختراعات نانوتکنولوژی از شروع دهة 1980 تا 1998 را نشان میدهد. اطلاعات انتشارات جهانی نانوتکنولوژی از داده‌های Science Citation Index (SCI) اقتباس شده است. اختراعات نانو، آنهایی هستند که در European Patent Office (EPO) در مونیخ ثبت شده‌اند. اختراعاتEPO داده‌های بسیاری از کشورها را در بر می‌گیرد. از نظر گسترة کار و هزینة بالا، منطقی به نظر می‌رسد که مخترعین از اختراعات به صورت تجاری بهره‌برداری کنند. لیستی از کلمات کلیدی علوم و فناوری نانو جهت دستیابی به انتشارات، اختراعات و روشها منتشر شده‌است]4[.
تعداد انتشارات در سالهای 1980 و 1985 نسبتاً اندک است، اما در سالهای بعد سیر صعودی می‌یابد و از سال 1986 به بعد سرعت افزایش آنها محسوس میباشد. این تغییر ناگهانی را می‌توان به اختراع میکروسکوپ تونل‌زنی پیمایشگر در چند سال قبل از آن]1[، آغاز حضور وسایل تحقیقاتی مفید در آزمایشگاههای تحقیقاتی، دانشگاهی و صنعتی و نیز توجه تحقیقات به سوی مقیاس نانو نسبت داد. افزایش سرعت انتشار مقالات همچنان ادامه پیدا کرده و سیر صعودی آنرا می‌توان ناشی از دسترسی به میکروسکوپ نیروی اتمی که گسترة کاربرد وسیعتری نسبت به STM در مواد غیرهادی دارد (اختراع در سال 1986 ]5[) و نیز کشف مولکول C60 در سال 1985 ]2[ و یا نانولولههای کربنی در سال 1991 ]6[ دانست. افزایش تعداد انتشارات در بازة زمانی 1989 تا 1998 بسیار چشمگیر است؛ جهش از 1000 مقاله تا بیش از 12000 مقاله در سال 1998.
میانگین رشد سالانه معادل 27 درصد بوده و رشد سالیانه از 10 تا 80 درصد در نوسان است. اطلاعات بدست آمده از دفتر ثبت اختراعات ایالات متحده]7[ نیز رشدی مشابه با اطلاعات اروپا نشان میدهد.
تعداد اختراعات ثبت شده، شاخص مناسبی برای اندازه‌گیری ظرفیت آزمایشگاهها جهت انتقال نتایج تحقیقات به مصارف صنعتی میباشد. شکل (1) بیانگر گسترش تعداد اختراعات نانوتکنولوژی در EPO و انتشارات علمی در یک دوره یکسان میباشد. به طور معمول، تعداد اختراعات پیرو الگوی انتشارات علمی، البته با تأخیر زمانی محسوسی میباشد.