بحث كامل عن تقنية النانو واستخداماتها
بحث كامل عن تقنية النانو واستخداماتها، يتم تعريف تقنية النانو على أنها دراسة واستخدام الهياكل بين 1 نانومتر و100 نانومتر في الحجم لإعطائك فكرة عن مدى صغر حجمها، سوف تحتاج إلى ثمانمائة جسيم نانومتر جنبًا إلى جنب لتتناسب مع عرض شعرة الإنسان.
محتويات المقال
مقدمة بحث كامل عن تقنية النانو واستخداماتها
ظل العلماء يدرسون ويعملون مع الجسيمات النانوية منذ قرون، لكن فعالية عملهم أعتقت بسبب عجزهم عن رؤية بنية الجسيمات النانوية، وفي العقود الأخيرة، سمح تطور المجاهر القادرة على عرض جزيئات صغيرة مثل الذرات للعلماء برؤية ما يعملون به.
شاهد أيضًا: ما هي تقنية asp.net
هياكل تكنولوجيا النانو
والآن بعد أن أصبحت لديك فكرة عن كيفية عمل تقنية النانو على نطاق صغير، فكر في التحدي الذي يواجهونه وفكر في مدى صعوبة إدخال خيط من خلال إبرة، وتساعدك هذه الصورة على تخيل المشكلة التي يواجهها العلماء في استخدام الجسيمات النانوية التي قد تصل إلى مليون حجم الخيط.
فقط من خلال استخدام المجاهر القوية يمكنهم أن يأملوا في “رؤية” هذه الجزيئات النانوية ومعالجتها.
تطبيقات تقنية النانو
- فتحت القدرة على رؤية المواد النانوية الحجم عالمًا من الإمكانيات في مجموعة متنوعة من الصناعات والمساعي العلمية، لأن التكنولوجيا النانوية هي في الأساس مجموعة من التقنيات التي تسمح بمعالجة الخصائص على نطاق صغير جدًا.
- إن معظم الآثار الجانبية الضارة العلاجات مثل العلاج الكيميائي هي نتيجة لطرق توصيل الدواء التي لا تحدد الخلايا المستهدفة بدقة، حيث تمكن الباحثون في جامعة هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من ربط فروع الحمض النووي الريبي الخاصة، التي يبلغ قطرها حوالي 10 نانومتر، الجسيمات النانوية وملء الجسيمات النانوية بعقار العلاج الكيميائي.
- تنجذب خيوط الحمض النووي الريبي هذه للخلايا السرطانية وعندما تصادف الجسيمات النانوية خلية سرطانية تلتصق بها وتطلق الدواء في الخلية السرطانية.
- هذه الطريقة الموجهة لإيصال الأدوية لها إمكانات كبيرة لعلاج مرضى السرطان مع إنتاج تأثيرات جانبية، أقل ضرراً من تلك التي ينتجها العلاج الكيميائي التقليدي.
استخدام تقنية النانو في القماش
يتم تغيير خصائص المواد المألوفة بواسطة الشركات المصنعة التي تضيف مكونات بحجم النانو إلى المواد التقليدية لتحسين الأداء، على سبيل المثال، يتم تطوير الألياف الكهرضغطية التي قد تسمح للملابس بتوليد الكهرباء من خلال حركات طبيعية.
يسمح صنع النسيج المركب باستخدام جزيئات أو ألياف بحجم النانو بتحسين خصائص النسيج دون زيادة كبيرة في الوزن أو السماكة أو الصلابة كما كان الحال مع التقنيات المستخدمة سابقًا.
تقنية النانو وتفاعلية المواد
- كما تتغير خصائص العديد من المواد التقليدية عند تكوينها جزيئات نانوية الحجم (جسيمات نانوية)، وهذا عمومًا لأن الجسيمات النانوية لها مساحة سطح أكبر للوزن من الجزيئات الكبيرة، فهي بالتالي أكثر تفاعلاً مع بعض الجزيئات الأخرى.
- على سبيل المثال، أظهرت الدراسات أن جزيئات الحديد النانوية يمكن أن تكون فعالة في تنظيف المواد الكيميائية في المياه الجوفية، لأنها تتفاعل بشكل أكثر كفاءة مع تلك المواد الكيميائية من جزيئات الحديد الكبيرة.
- كما أن جزيئات الكربون النانوية (مثل الأنابيب النانوية والكرات المحببة) قوية للغاية حيث تتكون الأنابيب النانوية والكرات من الكربون فقط وقوتها تأتي من الخصائص الخاصة الروابط بين ذرات الكربون.
- أحد التطبيقات المقترحة التي توضح قوة جزيئات الكربون متناهية الصغر هو تصنيع سترات واقية من الرصاص ذات وزن القميص مصنوعة من الأنابيب النانوية الكربونية.
- نظم مايكرو / نانو الكهروميكانيكية تتيح القدرة على إنشاء التروس والمرايا وعناصر المستشعر وكذلك الدوائر الإلكترونية في أسطح السيليكون تصنيع أجهزة استشعار مصغرة مثل تلك المستخدمة لتنشيط الأكياس الهوائية في سيارتك، وتسمى هذه التقنية ممس (النظم الكهروميكانيكية الدقيقة).
- ينتج عن تقنية MEMS تكامل وثيق للآلية الميكانيكية مع الدائرة الإلكترونية اللازمة على رقاقة سيليكون واحدة، على غرار الطريقة المستخدمة لإنتاج رقائق الكمبيوتر.
شاهد أيضًا: رايات نظام كلية التقنية (خدمة المتدربين)
استخدامات تقنية النانو
الدواء
- يقوم الباحثون بتطوير جزيئات نانوية مخصصة بحجم الجزيئات التي يمكنها إيصال الأدوية مباشرة إلى الخلايا المريضة في جسمك.
- عندما تكون مثالية، يجب أن تقلل هذه الطريقة إلى حد كبير علاج الضرر مثل العلاج الكيميائي للخلايا السليمة للمريض.
الإلكترونيات
- تحمل تقنية النانو بعض الإجابات عن كيفية زيادة قدرات الأجهزة الإلكترونية مع تقليل وزنها واستهلاكها للطاقة.
الطعام
- تؤثر تقنية النانو على العديد من جوانب علوم الأغذية، بدءًا من كيفية زراعة الغذاء إلى طريقة تعبئتها، حيث تقوم الشركات بتطوير مواد متناهية الصغر من شأنها أن تحدث فرقًا ليس فقط في مذاق الطعام، ولكن أيضًا في سلامة الأغذية والمزايا الصحية التي يوفرها الطعام.
خلايا الوقود
- يتم استخدام تقنية النانو لتقليل تكلفة المواد المحفزة المستخدمة في خلايا الوقود لإنتاج أيونات الهيدروجين من الوقود مثل الميثانول وتحسين كفاءة الأغشية المستخدمة في خلايا الوقود فصل أيونات الهيدروجين من الغازات الأخرى مثل الأكسجين.
- يمكن لتقنية النانو معالجة النقص في الوقود الأحفوري مثل الديزل والبنزين من خلال جعل إنتاج الوقود من المواد الخام المنخفضة الدرجة اقتصاديًا، وزيادة عدد الكيلومترات من المحركات، وجعل إنتاج الوقود من المواد الخام العادية أكثر كفاءة.
الخلايا الشمسية
- طورت الشركات خلايا شمسية بتقنية النانو يمكن تصنيعها بتكلفة أقل بكثير من الخلايا الشمسية التقليدية.
البطاريات
- تقوم الشركات حاليًا بتطوير البطاريات باستخدام مواد متناهية الصغر وستكون إحدى هذه البطاريات جيدة مثل الجديدة بعد الجلوس على الرف لعقود، ويمكن إعادة شحن بطارية أخرى بشكل أسرع بكثير من البطاريات التقليدية.
أفضل جودة للهواء
- يمكن لتقنية النانو تحسين أداء المواد المحفزة المستخدمة لتحويل الأبخرة الهاربة من السيارات أو المنشآت الصناعية إلى غازات غير ضارة.
- ذلك لأن المحفزات المصنوعة من الجسيمات النانوية لها مساحة سطح أكبر للتفاعل مع المواد الكيميائية المتفاعلة من المحفزات المصنوعة من جزيئات أكبر.
- تسمح مساحة السطح الأكبر بتفاعل المزيد من المواد الكيميائية مع المحفز في وقت واحد، مما يجعل المحفز أكثر فعالية.
جودة مياه أفضل
- يتم استخدام تقنية النانو لتطوير حلول لثلاث مشاكل مختلفة في جودة المياه، ويتمثل أحد التحديات في إزالة النفايات الصناعية، مثل مذيب التنظيف المسمى TCE، من المياه الجوفية.
- يمكن استخدام الجسيمات النانوية لتحويل المادة الكيميائية الملوثة من خلال تفاعل كيميائي يجعلها غير ضارة ولقد أظهرت الدراسات أن هذه الطريقة يمكن استخدامها بنجاح للوصول إلى الملوثات المشتتة في الأحواض الأرضية وبتكلفة أقل بكثير من الطرق التي تتطلب ضخ المياه من الأرض للمعالجة.
مجسات كيميائية
- يمكن لتقنية النانو تمكين أجهزة الاستشعار من اكتشاف كميات صغيرة جدًا من الأبخرة الكيميائية، ويمكن استخدام أنواع مختلفة من عناصر الكشف، مثل الأنابيب النانوية الكربونية أو أسلاك أكسيد الزنك أو الجسيمات النانوية للبلاديوم في أجهزة الاستشعار التي تعتمد على تقنية النانو.
- نظرًا لصغر حجم الأنابيب النانوية أو الأسلاك النانوية أو الجسيمات النانوية، فإن بعض جزيئات الغاز كافية لتغيير الخواص الكهربائية لعناصر الاستشعار، وهذا يسمح بالكشف عن تركيز منخفض للغاية من الأبخرة الكيميائية.
البضائع الرياضية
- إذا كنت من محبي التنس أو الجولف، فستكون سعيدًا لسماع أنه حتى السلع الرياضية تجولت في عالم النانو وتشمل تطبيقات تكنولوجيا النانو الحالية في المجال الرياضي زيادة قوة مضارب التنس.
أهمية تقنية النانو إلكترونياً وطبياً
- لقد كان لتقنية النانو أهمية كبيرة في إحداث طفرة في المجال الإلكتروني والتكنولوجي بشكل عام، حيث أدت إلى اكتشاف شرائح صغيرة والتي كان لها اليد في تطور كبير في الهواتف النقالة، والحواسيب، وليس هذا فقط فلقد قامت بتطوير التلفزيونات بعد أن كانت لا يوجد بها ألوان سوى الأبيض والأسود، فأصبح هناك التلفاز الذي يعطي ألوان مختلفة عند مشاهدته.
- كما أن هناك آثر طبي كبير لتقنية النانو التي جعلتنا نسير بالطب سنوات إلى الأمام فالآن لم تعد الجلطات صعب تفتيها أو إلحاق المريض عند الإصابة بها، لأن النانو قمت لنا روبوتات يقوم الأطباء بحقن المريض بها لكي تقاوم الجلطات الصعبة وتعمل على تفتيتها على الفور.
شاهد أيضًا: رايات نظام كلية التقنية (خدمة المتدربين)
خاتمة بحث كامل عن تقنية النانو واستخداماتها
أخيرًا في ختام رحلتنا مع بحث كامل عن تقنية النانو واستخداماتها ، إذا كانت التكنولوجيا النانوية تساعدنا على زيادة أعمارنا أو إنتاج سلع مصنعة من مواد خام غير مكلفة، فهناك أيضا ضرورة أخلاقية لجعل هذه التكنولوجيا متاحة للجميع.