أصبحت تكنولوجيا النانو Nano Technology حالياً معتمدة في صناعة طيف واسع من المواد في مختلف القطاعات نظراً للمواصفات العالية للمواد المصنعة بهذه التقنية. لنتعرف في هذا المقال على تكنولوجيا النانو Nano Technology وأهم تطبيقاتها.
محتوى المقالة
ما هي تكنولوجيا النانو Nano Technology
تكنولوجيا النانو هي عبارة عن مجال للبحث والابتكار يهتم ببناء الأشياء من مواد وأجهزة وذلك بالعمل على مقياس الذرات والجزئيات. حيث يعرّف النانومتر بأنه واحد من المليار من المتر أي عشرة أضعاف قطر ذرة الهيدروجين. كما يبلغ قطر شعرة الإنسان حوالي 80000 نانومتر تقريباً. وفي مثل هذه المقاييس لم تعد القواعد العادية للفيزياء والكيمياء
سارية المفعول. فعلى سبيل المثال، يمكن أن تختلف خصائص المواد،
مثل اللون والمتانة والتوصيل والتفاعل، اختلافًا كبيرًا بين مقياسي النانوي
والماكرو. فمثلاً تعتبر الأنابيب النانوية (الكربونية) أقوى 100 مرة من
مادة الفولاذ كما أنها أخف وزناً منها بست مرات.
ما الذي يمكن أن تفعله تكنولوجيا النانو
تعتبر تكنولوجيا النانو قادرة على زيادة كفاءة استهلاك الطاقة،
كما أنها قادرة على المساعدة في تنظيف البيئة وحل المشكلات
الصحية والبيئة الرئيسية. بالإضافة إلى أنها قادرة على زيادة الإنتاج
الصناعي بشكل كبير وبتكاليف منخفضة جداً. حيث أن منتجات هذه
التكنولوجيا أصغر وأرخص وأخف وزناً إلا أنها أكثر فاعلية وتتطلب
طاقة أقل ومواد خام أقل للتصنيع وذلك وفقاً لرواد هذه التكنولوجيا.
رأي الخبراء عن بتكنولوجيا النانو؟
في حديث لـ Richard Smalley الحائز على جائز نوبل في الكيمياء أمام لجنة العلوم بمجلس النواب الأمريكي حول فوائد هذه التقنية وذلك في بداية القرن الحالي. يقول “إن تأثير تكنولوجيا النانو على صحة
الناس وثروتهم وحياتهم سيكون على الأقل مكافئاً للتأثيرات المجمعة
للإلكترونيات الدقيقة والتصوير الطبي والتصميم بمساعدة الحاسوب والبوليميرات التي يصنعها الإنسان والتي طورت في هذا القرن”.
الفوائد والتطبيقات المتعلقة بتكنولوجيا النانو
إن تكنولوجيا النانو تساعد وبشكل كبير في تحسين العديد من قطاعات التكنولوجيا والصناعة، بل وإحداث ثورة فيها أيضاً: تكنولوجيا المعلومات، والطب، والنقل، والطاقة، وسلامة الغذاء، وعلوم البيئة، بالإضافة إلى العديد من القطاعات الأخرى. سنذكر فيما يلي بعضاً من القائمة المتزايدة وبسرعة عالية عن فوائد وتطبيقات تكنولوجيا النانو.
تطبيقات تكنولوجيا النانو في النظارات والشاشات والنوافذ
يمكن للأفلام النانوية الشفافة الموجودة على النظارات، وشاشات الكمبيوتر والكاميرا، والنوافذ، والأسطح الأخرى أن تجعلها طاردة للماء والبقايا الضارة، ومضادة للانعكاس، وذاتية التنظيف، ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة تحت الحمراء، ومضادة للضباب والميكروبات، ومقاومة للخدش.
تطبيقات تكنولوجيا النانو في الأقمشة الذكية
بدأت المواد النانوية في تمكين “الأقمشة الذكية” القابلة للغسل والمتينة والمجهزة بأجهزة استشعار وإلكترونيات ذات مقياس نانوي مرنة بإمكانيات المراقبة الصحية والتقاط الطاقة الشمسية وتجميع الطاقة من خلال الحركة.
تطبيقات تكنولوجيا النانو في تخفيف الوزن
يمكن أن تؤدي خفة وزن السيارات والشاحنات والطائرات والقوارب والمركبات الفضائية إلى توفير كبير في الوقود. ولتحقيق ذلك، تُستخدم الإضافات النانوية في المواد المركبة من البوليمر في مضارب البيسبول، ومضارب التنس، والدراجات، وخوذات الدراجات النارية، وقطع غيار السيارات، والأمتعة، وعلب الأدوات الكهربائية، مما يجعلها خفيفة الوزن، وقاسية، ومتينة، ومرنة. حيث يتم الآن إنتاج صفائح الأنابيب النانوية الكربونية لاستخدامها في المركبات الجوية كالطائرات من الجيل التالي. وعلى سبيل المثال، فإن الجمع بين الوزن الخفيف والموصلية يجعلها مثالية لتطبيقات مثل التدريع الكهرومغناطيسي والإدارة الحرارية.
تطبيقات تكنولوجيا النانو السليلوزية
تهدف الهندسة الحيوية للإنزيمات إلى تمكين تحويل السليلوز من رقائق الخشب، وسيقان الذرة، والأعشاب المعمرة غير المخصبة، وما إلى ذلك، إلى الإيثانول للحصول على الوقود. وقد أظهرت المواد النانوية السليلوزية تطبيقات محتملة في مجموعة واسعة من القطاعات الصناعية، بما في ذلك الإلكترونيات والبناء والتعبئة والتغليف والغذاء والطاقة والرعاية الصحية والسيارات والدفاع. ومن المتوقع أن تكون المواد النانوية السليلوزية أقل تكلفة من العديد من المواد النانوية الأخرى ومن بين الخصائص الأخرى تحقيق نسبة رائعة من القوة إلى الوزن.
تطبيقات تكنولوجيا النانو في منتجات السيارات
تشتمل المواد المصممة بتكنولوجيا النانو في منتجات السيارات على أنظمة بطاريات عالية الطاقة قابلة لإعادة الشحن؛ المواد الكهروحرارية للتحكم في درجة الحرارة؛ الإطارات ذات مقاومة التدحرج المنخفضة؛ أجهزة استشعار وإلكترونيات عالية الكفاءة منخفضة التكلفة وأيضا الألواح الشمسية الذكية ذات الأغشية الرقيقة وإضافات الوقود من أجل عادم أنظف واستدامة أطول.
تطبيقات تكنولوجيا النانو في الطلاءات الخزفية ذات البنية النانوية
تُظهر الطلاءات الخزفية ذات البنية النانوية صلابة أكبر بكثير من الطلاءات التقليدية المقاومة للتآكل لأجزاء الماكينة. كما تقلل زيوت التشحيم وزيوت المحركات التي تدعم تقنية النانو بشكل كبير من التآكل والتلف والذي يمكن أن يطيل بشكل كبير من عمر الأجزاء المتحركة في كل شيء من الأدوات الكهربائية إلى الآلات الصناعية.
تطبيقات تكنولوجيا النانو في تعزيز التفاعلات الكيمائية
تستخدم الجسيمات النانوية بشكل متزايد في التحفيز لتعزيز التفاعلات الكيميائية. وهذا يقلل من كمية المواد المحفزة اللازمة لتحقيق النتائج المرجوة وتوفير المال وتقليل الملوثات. كما أن هناك تطبيقان كبيران في تكرير البترول والمحولات الحفازة للسيارات.
تطبيقات تكنولوجيا النانو في المنتجات المنزلية
إن المواد المصممة بتقنية النانو تجعل المنتجات المنزلية فائقة الجودة مثل: مزيلات الشحوم ومزيلات البقع و أجهزة الاستشعار البيئية وأجهزة تنقية الهواء والمرشحات ومنظفات المضادة للبكتيريا والدهانات الخاصة العازلة مثل دهانات المنزل ذاتية التنظيف التي تقاوم الأوساخ والعلامات.
تطبيقات تكنولوجيا النانو في منتجات العناية الشخصية
يتم أيضًا دمج المواد النانوية في مجموعة متنوعة من منتجات العناية الشخصية لتحسين الأداء. حيث تم استخدام ثاني أكسيد التيتانيوم النانوي وأكسيد الزنك لسنوات في صناعة واقيات الشمس لتوفير الحماية من أشعة الشمس أثناء الظهور بشكل غير مرئي على الجلد.
وفي الختام لا يزال العلماء والمهندسون حتى اليوم يبذلون مزيداً من الجهد لإيجاد مجموعة متنوعة من الطرق لصنع المواد على المقياس النانوي للاستفادة من خصائصها المعززة مثل القوة العالية والوزن الخفيف والتحكم المتزايد في طيف الضوء والتفاعل الكيمائي الأمثل. لذلك مازال الطريق طويلا لاكتشاف كل امكانيات هذة التقنية الحديثة
