تحقیق تاریخچه ی فناوری نانو

اعضای انجمن فیزیک امریکا برای برگزاری نشست سالیانه خود ،در پاسادینای کالیفرنیا گرد هم آمدند.

در این نشست که در یکی از دانشگاه های خصوصی ممتاز امریکا ،یعنی انستیتوی تکنولوژی کالیفرنیا ( کلکت ) برگزار شده بود ، ریچارد فاین من که بعدها برنده جایزه نوبل فیزیک شد،سخنرانی معروف خود را با عنوان  (( فضای بسیار زیادی در مقیاس خرد وجود دارد )) را ارائه داد.

او در این سخنرانی ،نوعی پیشگویی عجیب و خیره کننده را به معرض نمایش گذاشت ،

با بیان این جملات :

(( دنیای حیرت آور کوچکی وجود دارد که ما از آن نا آگاهیم .در سال 2000 ، هنگامی که آدمیان به عقب برگشته و به زمان ما نگاه کنند ،با تعجب از خود خواهند پرسید ،چرا تا سال 1960 هیچ کس کار جدی در این زمینه انجام نداده است ؟ ))

سخنان او مملو از ایده های پیشگامانه میتنی بردستکاری مستقیم در ساختار اتم ها و کنترل آنها بود.

اظهارات عجیب فاین من که دیگر برای دانشمندان باور کردنی شده بود ،به مجموعه اطلاعات دایره المعارف بریتانیکا اضافه شد.

به حق ، میتوان فاین من را پدر نانو فناوری نامید.

در سال 1989، فیزیکدان امریکایی  دان آیگلر در آزمایشگاه IBM در سن خوزه ی امریکا ،با استفاده ار آرایش 35 اتم عبارت ((IBM  )) را  نوشت و این موضوع به تیتر اول اخبار دنیا مبدل شد.

در سال 1985 ،طلیعه ی ظهور فناوری نانو در معماری بود، هنگامی که معمار بزرگ وچیره دست ، ریچارد باک مینستر فولر ،به کمک سه دانشمند دیگر ،اتم های کروی کربن در ابعاد 1 نانومتر ( یک میلیونم میلی متر ) را به دنیا معرفی  کرد .

از آن به بعد ، این اتم ها رابه افتخار باک مینستر فولر (( باکی بال )) نامیدند .

باکی بال ها را میتوان شبیه توپ های فوتبال سیاه و سفید قدیمی تصور کرد.

مفاهیم بنیادین نانو مواد

یکی از اساسی ترین تفاوت های بین نانومواد و مصالح بزرگ مقیاس ،این است که نانومواد ،نسبت سطح به حجم استثنایی دارند . با وجود اینکه ویژگی های مصالح معمول بزرگ مقیاس اغلب به وسیله ی ویژگی های حجمی آنها تعریف وتوصیف می شود ،اما درمورد نانو مواد ،در نیتجه توزیع نزدیک به هم این سطوح کوچک ،نسبت سطح به حجم برعکس می شود.

نانو کامپوزیت ها

مواد نانو کامپوزیت ،نوعی از مواد با یک یا چند فاز از ماده ی نانو مقیاس ( صفر ، یک یا دو بعدی ) هستند که در ماتریسی از فلز ،سرامیک یا پلیمر نهفته اند.

مزیت دیگری که بر مسلح سازی نانوکامپوزیت ها به وسیله ی نانو ذرات مترتب است ، این است که ابعاد اجزای  فاز مسلح کننده ،از طول بحرانی ترک هایی که سر آغاز شکسته شدن و گسیختگی مواد کامپوزیت هستند ،کمتر است.

در نتیجه نانو ذرات ،سختی و مقاوت بیشتری را برای کامپوزیت ها به ارمغان می آورند.

سطوح خود تمیز شونده و آسان تمیز شونده

به منظور کاستن از هزینه های نگهداری و تمیز کردن سطوح ساختمان و همچنین کاهش تکرار این فرایند ، متخصصان عرصه ی نانو فناوری ،از این فناوری نوین به منظور ایجاد امکانی برای سطوح ، با هدف خود تمیزشوندگی وآسان تمیز شوندگی استفاده کرده اند که با استقبال چشمگیری از سوی طراحان ، سازندگان و مالکان ابنیه مواجه شده است.

مبانی خود تمیز شوندگی

به منظور درک فرایند خود تمیز شوندگی مصالح ، تعقیب دو مسیر را در پیش رو داریم :

یکی ویژگی هیدروفوبیک ( آب گریزی ) و دیگری ویژگی هیدروفیلیک ( آب دوستی ).

سطوح خود تمیز شونده با الهام از برگ نیلوفر آبی

منبع الهام سطوح خود تمیز شونده (مانند شیشه های نوین ساختمانی ) ، به گیاه نیلوفر آبی باز میگردد.

معمولا اصطلاح اثر (( نیلوفر آبی))  که یاد آور به هم پیوستن قطرات کوچک آب چکیده شده بر روی برگ نیلوفر آبی است ، با اثر(( آسان تمیز شوندگی)) که در آن ، سطوح به وسیله فتو کاتالیزتمیز می شوند.

شیشه های ضد آتش    

در حوزه ی نانو فناوری ،یک شرکت به نسبت کوچک در سوییس ، اخبار تازه ای درمورد شیشه های مقاوم در برابر آتش دارد .تنها فاصله 3 میلیمتری بین جام های شیشه کافی است تا شیشه بتواند در حدود 120 دقیقه در برابر شعله مستقیم آتش با دمایی حدود 1000 درجه سانتی گراد مقاومت کند.

شرکت یاد شده با همکاری یک شرکت آلمانی تولید کننده ی ریز ذراتی به اندازه 4 تا 20 میلی متر با نام ((آئروسیل ))، توانسته شیشه های تولیدی خود رابهبود بخشد .

فولاد های ضد خوردگی محصول نانو

فولاد از دوره انقلاب صنعتی به بعد ، نقش بسیار پر رنگی در صنعت ساختمان سازی و مهندسی ساختمان ایفا کرده و پا به پای رقیب خود (بتن) پیش رفته و میتوان به جرات گفت که دست کم نیمی از سازه های ساخت درست بشر در سده ی اخیر ،دارای ساختار فولادی هستند.

یکی ازمهمترین نمونه هایی که در آن ، نانو فناوری منجر به بهبود وارتقای کیفیت فولاد شده ،اصلاح نانو ساختار های مسلح کننده ی فولاد است .

فولاد MMFX که توسط یک شرکت تولید فولاد به همین نام در امریکا تولید می شود ،توسط استاد مصالح شناسی ،پروفسور گرث توماس در دانشگاه کالیفرنیا ،برکلی کشف شد.

این فولاد قابلیت ضد زنگی شبیه فولاد ضد زنگ معمولی دارد ،اما باهزینه ای به مراتب کمتر از ضد زنگ کردن فولاد به روش معمول ،تولید می شود.