بررسی انواع مواد نانو در صنعت

هدف از علوم و فناوری نانو درک خواص و ساخت انواع نانو، ساختارها و افزار‌ها در حد مقياس نانو متری است. اين مواد و ساختارها ممكن است خواصي كاملا متفاوت از توده مواد و ساختار هاي بزرگتر داشته باشند. نانو مواد به طور طبیعی در طبیعت به صورت، دود حاصل از آتش سوزی در جنگل، خاکستر آتشفشانی و غیره می تواند اتفاق بیفتد. همچنین می‌توان آن‌ها را به طور غیرمستقیم به عنوان محصولات تولیدی مختلف واکنش های شیمیایی احتراق مانند موتورهای دیزلی تولید کرد. در  رابطه با انواع نانو مواد در صنعت می‌توان ساعت‌ها صحبت کرد اما ما در این مقاله قصد داریم به مهم‌ترین عوامل بررسی انواع مواد نانو در صنعت بپردازیم، با ما همراه باشید.

بررسی انواع مواد نانو

در این مقاله ما سعی بر این داریم که در مورد بررسی انواع مواد نانو در صنعت و همچنین مزایای انواع نانو مواد در صنعت بپردازیم. نانو مواد کاربردهای زیادی دارند که از جمله آن‌ها می‌توان به؛ کاربرد نانو در صنعت ساختمان، کاربرد فناوری نانو در صنعت نساجی، نانو در صنعت خودرو، کاربرد نانو در صنعت شیشه، کاربرد فناوری نانو در صنعت رنگ و کاربرد نانو در صنعت چوپ اشاره کرد. انواع نانو مواد بر اساس ابعاد خارج از محدوده کمتر از ۱۰۰ نانومتر وجود دارد. از جمله:

نانومواد نزولی:  این نوع در محدوده ابعاد نانو مقیاس ۱۰۰ نانومتر قرار دارند. هیچ یک از این نوع ابعادی بزرگتر از ۱۰۰ نانومتر ندارد. اکثر نانوذرات در این محدوده قرار دارند.

نانومواد یک بعدی: نوعی است که یکی از ابعاد آن در خارج از مقیاس نانو قرار دارد. به عنوان مثال، نانوذرات، نانولوله ها و نانوسیم ها.

 نانومواد دو بعدی: نوعی از انواع نانو مواد است که، دو بعد آن در بیرون از مقیاس نانو مواد قرار دارد و شکل‌های پلاستیکی را نشان می‌دهد. به عنوان مثال، نانوفیلم‌ها، نانوکوئید، نانو لوله‌ها و…

نانومواد سه بعدی: نوعی است که هیچ ابعادی بر روی نانو مواد ندارند و شامل پودرهای جامد، بسته های نانوسیم، چند نانولوله، پراکندگی نانوذرات و نانولوله‌ها و… هستند.

نانو مواد

طبیعی ترین نانو مواد، از آنجا که از لحاظ شیمیایی ناهمگن در طبیعت وجود دارند و از لحاظ ساختاری نیز متفاوت هستند، به عنوان ذرات پرتوی نیز شناخته می شوند. با این وجود انواع نانو مواد که مهندسی شده و عمدا ایجاد شده اند، به گونه ای طراحی می شوند که دارای خواص شیمیایی و فیزیکی خاصی باشند که می توانند برای یک عملکرد یا هدف خاص مورد استفاده قرار گیرند..

انواع نانو مواد

استفاده از نانو تکنولوژی هر روز با کاربردهای گسترده در زمینه الکترونیک، منسوجات، لوازم آرایشی، حفاظت از محیط‌زیست، فناوری اطلاعات، مراقبت‌های بهداشتی و غیره رو به افزایش است. مواد نانو از مهم‌ترین محصول نانو مواد هستند که متفاوت از هم نوعان خود هستند و از روش‌های ارزیابی ریسک استفاده می‌کنند. از انواع نانو مواد، سه نوع از مواد نانو وجود دارد:

1. نوعی که بطور عمدی توسط انسان‌ها ساخته می‌شوند و ویژگی‌های مورد نیاز خاصی برای انجام یک تابع خاص دارند.
2. نوع تصادفی که به طور اتفاقی به عنوان یک محصول فرعی یا برخی از فرآیندهای مکانیکی تولید می‌شوند.
3. نوع طبیعی که تقریباً هنوز طبیعی هستند و در طبیعت یافت می‌شوند.

کاربرد انواع نانو مواد در صنعت

تقریبا در بیشتر موارد استفاده از انواع نانو مواد باعث بهبود خواص و ایجاد ویژگی‌های جدیدی در محصول نهایی می شود. از این رو کاربرد نانو مواد در صنایع بسیار گسترده هستند. همانطور که گفته شد، مواد نانو یک بعد دارند که تا ۱۰۰ نانومتر یا کمتر را اندازه‌گیری می‌کنند. آن‌ها دارای کاربردهای متفاوتی می‌باشند از جمله:

• یکی از کاربردی‌ترین انواع مواد نانو، جهت استفاده از لوله‌های کربنی
• کاربردی برای نانو لوله‌های کربنی شامل: افزودن آنتی‌بادی به نانو لوله‌ها برای تشکیل حسگرهای باکتری
• اضافه کردن بورون یا طلا به نانولوله ها برای به دام انداختن نشتی نفت
• ترانزیستورهای کوچک‌تر
• نانو تیوب با سیلیکون برای ساخت ذرات می‌تواند ظرفیت باتری‌های لیتیومی را تا ۱۰ بار افزایش دهد.
• کاربردهای خود در صفحه لوله‌های کربنی

بررسی انواع مواد نانو در صنعت

در حقیقت انواع مواد نانو، متشکل از کریستال‌ها یا دانه های نانومتری هستند که هر کدام از آن‌ها ممکن است از لحاظ ساختار اتمی، جهات کریستالوگرافی یا ترکیب شیمیایی با یکدیگر متفاوت باشند. همه مواد از جمله فلزات، نیمه هادی‌ها، شیشه‌ها، سرامیک ها و پلیمرها در ابعاد نانو می توانند وجود داشته باشند. همچنین محدوده فناوری نانو می‌تواند به صورت ذرات بی شکل(آمورف)، کریستالی، آلی، غیرآلی و یا به صورت منفرد، مجتمع، پودر، کلوئیدی، سوسپانسیونی یا امولسیون باشد.

نانو مواد را به دو دسته تقسیم کرد: یک دسته نانو شی‌ها و دیگری مواد نانو ساختار. دسته اول به موادی اطلاق می‌شود که حداقل یکی از ابعاد آن ماده در مقیاس نانو باشد. که شامل نانو شی سه بعدی، که هر سه بعد آن درمقیاس نانو است، که مهم‌ترین آن‌ها نانو ذارت و نقاط کوانتومی و نانو پودرها هستند. نانو شی دو بعدی: که دو بعد آن در مقیاس نانو است مثل نانو لوله کربنی، نانوسیم ها و نانو الیاف ها. نانو شی یک بعدی:

که تنها یک بعد آن در مقیاس نانو است و دو بعد دیگر آن ماده می‌تواند بزرگ‌تر از ابعاد نانو باشد. مثل تک لایه های خود آرا کاربرد نانومواد کوچک شدن اندازه ذرات در حد نانومتر سبب تغییراتی در خواص فیزیکی و شیمیایی آن‌ها می‌شود. مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از: افزایش نسبت سطح به حجم(surface area) و ورود اندازه ذره به قلمرو آثار کوانتمی.

چند تا از پر کاربردترین آن‌ها: نانو ذرات نانوذرات در واقع ذراتی با قطر بین 1 تا 100 نانومتر هستند که مهم‌ترین آن ها شامل نانو ذرات نیمه رسانا، نانو ذرات سرامیکی، نانو ذرات فلزات و غیره است. این ذرات در شکل های کروی-سوزنی، ورقه ای-شاخه‌ای، میله ای و صفحه ای یافت می‌شوند. نانو الیاف نانو الیاف که دارای قطری در مقیاس نانو است. امروزه از این الیاف در صنعت نساجی استفاده می‌شود. که به علت نسبت سطح به حجم بالا و مقاوت زیاد برای تولید لباس های محافظ استفاده می‌شود. 

به مهم‌ترین آن ها می‌توان به نانو الیاف کربنی، نانو الیاف پلیمری و نانو الیاف معدنی اشاره کرد. نانو کپسول ها نانوکپسول‌ها به نانوذره ای گفته می‌شود که دارای یک پوسته و یک فضای خالی جهت قرار دادن مواد مورد نظر در داخل آن باشد. نانو کپسول های پلیمری و نانو امولسیون‌ها از این جمله هستند. که در صنعت داروسازی برای دارو رسانی هدفمند کاربرد دارد.

نانو لوله‌ها نانو لوله‌ها به موادی گفته می‌شود که قطر آن ها تا حدود 100 نانومتر است. از نانو لوله‌ها بیشتر برای نانو لوله‌های کربنی استفاده می‌شود. نانو سیم‌ها نانو سیم یک ساختار دو بعدی است و به دلیل این که در این ابعاد آثار کوانتومی مهم هستند، سیم های کوانتومی نیز نامیده می‌شوند و انواع نانو سیم های فلزی، نانوسیم‌های آلی، نانوسیم های پلیمری و نیمه هادی را در برمی‌گیرند.

نانو روکش‌ها نانو روکش‌ها، لایه هایی هستند که روی ماده‌ای دیگر نشانده می‌شوند و ضخامتی کمتر از ماده دوم دارند. روکش ها کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف از خودروسازی گرفته تا صنایع لوازم خانگی دارند. دلیل استفاده از این روکش محافظت یا تزئین محصولاتی چون شیشه‌ها، فلزات، پلاستیک‌ها، عینک‌های آفتابی، لوازم ورزشی، مبلمان، وسایل آشپزی، وسایل پزشکی، الکترونیک، خودروها و. . . است. انواع نانو روکش‌ها در واقع لایه‌های نانومتری و روکش های نانوساختار هستند. فناوری نانو از خش برداشتن، تکه تکه شدن و خورده شدن روکش ها جلوگیری می‌کند.

مزایای انواع نانو مواد در صنعت

 استفاده از فناوری نانو در صنعت ساختمان موجب تولید مصالح ساختمانی چندمنظوره با کارایی بالا شده و ضمن ایجاد ارزش افزوده باعث افزایش دوام و کیفیت مصالح ساختی شده است. نانو در صنایع مختلف کاربردهای بسیاری دارد. نمونه ای از مزایای انواع نانو مواد در صنعت:

• فناوری نانو در صنعت ساختمان
• فناوری نانو در صنعت رنگ
• فناوری نانو در صنعت بتن
• فناوری نانو در صنعت مکانیکی
• فناوری نانو در صنعت رنگ
• فناوری نانو در صنعت خودرو
• فناوری نانو در صنعت شیشه
• فناوری نانو در صنعت چوب
• فناوری نانو در صنعت نساجی
• فناوری نانو در صنعت تکنولوژی
• فناوری نانو در صنعت پزشکی
• و…

رنگ دانه های هوشمند نانو

استفاده از فناوری نانو در صنعت رنگ هوشمند نانو  ویژگی منحصر به فردی را به این رنگ ها داده است. به طوری که این رنگ‌ها به دلیل داشتن بیوکسیدهای ضد قارچی، ضد باکتری و ضد میکروبی می توانند از رشد این موجودات بر روی سطوح رنگ شده جلوگیری کنند. ابزارها و روش‌های مختلفی مانند قلم مو، پیستوله، برس های رنگ امیزی و غلتک ها برای به کارگیری رنگ هوشمند نانو وجود دارد که می‌توان به راحتی این رنگ را بر روی نماهای داخلی و خارجی ساختمان استفاده کرد.

جمع بندی

 تا اینجا مقاله با بررسی انواع مواد نانو در صنعت به خوبی آشنا شدیم. تکنولوژی دنیا کم کم، در رابطه با همه‌چیز، بر پایه فناوری نانو دارد، پیش می‌رود.باید آروم آروم با انواع نانو و علم و مفاهیم پایه‌ای انواع نانو مواد و اساس آن آشنا بشیم. شرکت نانو پارس با افتخار یکی از بزرگ‌ترین و معتبر‌ترین ارائه دهنده انواع مواد نانو در زمینه محلول‌های شوینده و پوشش محافظتی در انواع نمای ساختمانی و رنگ نما است، همچنین ارائه دهنده انواع پوشش نانو در صنعت چوب، نساجی و شیشه در ایران است.