بحث كامل عن تقنية النانو واستخداماتها

بحث كامل عن تقنية النانو واستخداماتها، تعد تقنية النانو من التقنيات التي تتعامل مع الجزيئات متناهية الصغر وكما نعلم أن هذه التقنية تتعامل مع دراسة  1 إلى 100 نانومتر أي تتعامل مع تجمعات ذرية تتراوح بين خمس ذرات إلى ألف ذرة واليوم سنتعرف على استخدام تقنية النانو والتطبيقات العملية والتكنولوجيا وكيف تم تطوير استخدام هذه التقنية في المنتجات الحزينة وكيف تم استخدامه في المجالات المتعددة مثل الطب والطعام وخلايا الوقود والخلايا الشمسية والبطاريات .

مقدمة لبحث كامل حول تكنولوجيا النانو واستخداماتها

كان العلماء يدرسون ويعملون مع الجسيمات النانوية لعدة قرون ، ولكن فعالية عملهم أعيقت بسبب عدم قدرتهم على رؤية بنية الجسيمات النانوية ، وفي العقود الأخيرة ، سمح تطوير مجاهر قادرة على عرض جزيئات صغيرة مثل الذرات للعلماء انظر ماذا يعملون معه.

هياكل النانو

الآن بعد أن أصبحت لديك فكرة عن كيفية عمل تقنية النانو على نطاق صغير ، فكر في التحدي الذي يواجهونه وفكر في مدى صعوبة الحصول على خيط من خلال إبرة ، وتساعدك هذه الصورة على تخيل المشكلة التي يواجهها العلماء مع الجسيمات النانوية يمكن أن يصل حجمها إلى مليون خيط.

فقط من خلال استخدام المجاهر القوية يمكنهم أن يأملوا في “رؤية” هذه الجسيمات النانوية ومعالجتها.

تطبيقات تكنولوجيا النانو

• إن القدرة على رؤية المواد النانوية قد فتحت عالمًا من الاحتمالات في مجموعة متنوعة من الصناعات والمساعي العلمية ، لأن تقنية النانو هي في الأساس مجموعة من التقنيات التي تسمح بمعالجة الخصائص على نطاق صغير جدًا.
• معظم الآثار الجانبية الضارة للعلاجات مثل العلاج الكيميائي ناتجة عن طرق توصيل الأدوية التي لا تحدد بدقة الخلايا المستهدفة ، حيث تمكن الباحثون في هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من ربط خيوط RNA خاصة ، يبلغ قطرها حوالي 10 نانومتر ، بالجسيمات النانوية و ملء الجسيمات النانوية. مع دواء العلاج الكيميائي.
• تنجذب خيوط الحمض النووي الريبي هذه إلى الخلايا السرطانية وعندما تواجه الجسيمات النانوية خلية سرطانية تلتصق بها وتطلق الدواء في الخلية السرطانية.
• تتمتع هذه الطريقة الموجهة لإيصال الدواء بإمكانية كبيرة في علاج مرضى السرطان مع إحداث آثار جانبية أقل ضررًا من تلك الناتجة عن العلاج الكيميائي التقليدي.

استخدام تقنية النانو في النسيج

يتم تغيير خصائص المواد المألوفة من قبل الشركات المصنعة بإضافة مكونات بحجم النانو إلى المواد التقليدية لتحسين الأداء ، على سبيل المثال ، يتم تطوير الألياف الكهروضغطية التي قد تسمح للملابس بتوليد الكهرباء من خلال الحركات الطبيعية.

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

• تتغير أيضًا خصائص العديد من المواد التقليدية عندما تشكل جسيمات بحجم النانو (جسيمات نانوية) ، بشكل عام لأن الجسيمات النانوية لها مساحة سطح أكبر من حيث الوزن من الجسيمات الأكبر ، وبالتالي فهي أكثر تفاعلًا مع بعض الجسيمات 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 جسيمات الكربون النانوية (مثل الأنابيب النانوية والكريات الحبيبية) قوية جدًا أيضًا لأن الأنابيب النانوية والأجسام مصنوعة من الكربون فقط وتأتي قوتها من الخصائص الخاصة للروابط بين ذرات الكربون.
• أحد التطبيقات المقترحة التي توضح قوة جزيئات الكربون النانوية هو تصنيع سترات واقية من الرصاص بوزن القميص مصنوعة من الأنابيب النانوية الكربونية.
• الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة / النانو إن القدرة على إنشاء التروس والمرايا وعناصر الاستشعار بالإضافة إلى الدوائر الإلكترونية في أسطح السيليكون تمكن من تصنيع أجهزة استشعار مصغرة مثل تلك المستخدمة لتنشيط الوسائد الهوائية في سيارتك. تسمى هذه التقنية MEMS (الأنظمة 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.

استخدامات تقنية النانو

طب

• يطور الباحثون جسيمات نانوية مخصصة بحجم الجزيئات يمكنها توصيل الأدوية مباشرة إلى الخلايا المريضة في جسمك.
• عندما تكون هذه الطريقة مثالية ، يجب أن تقلل إلى حد كبير من الضرر الذي يلحق بالعلاج مثل العلاج الكيميائي لخلايا المريض السليمة.

إلكترونيات

• 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 ، من كيفية زراعة الطعام إلى كيفية تعبئته ، حيث تقوم الشركات بتطوير المواد النانوية التي ستحدث فرقًا ليس فقط في مذاق الطعام ، ولكن أيضًا في سلامة الأغذية والفوائد الصحية التي يوفرها الغذاء.

خلايا الوقود

• تستخدم تقنية النانو لتقليل تكلفة المحفزات المستخدمة في خلايا الوقود لإنتاج أيونات الهيدروجين من الوقود مثل الميثانول ولتحسين كفاءة الأغشية المستخدمة في خلايا الوقود لفصل أيونات الهيدروجين عن الغازات الأخرى مثل الأكسجين.
• يمكن لتقنية النانو معالجة النقص في الوقود الأحفوري مثل الديزل والبنزين من خلال جعل إنتاج الوقود من المواد الخام منخفضة الجودة اقتصاديًا ، وزيادة المسافة المقطوعة بالمحرك ، 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

• تعمل الشركات حاليًا على تطوير بطاريات باستخدام مواد متناهية الصغر ، وستكون إحدى هذه البطاريات جيدة مثل الجديدة بعد وضعها على الرف لعقود ، ويمكن إعادة شحن بطارية أخرى بشكل أسرع بكثير من البطاريات التقليدية.

أفضل جودة هواء

• يمكن لتقنية النانو تحسين أداء المحفزات المستخدمة لتحويل الأبخرة 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 مقارنة بالمحفزات المصنوعة من جزيئات أكبر.
• تسمح مساحة السطح الأكبر لمزيد من المواد الكيميائية بالتفاعل مع المحفز في وقت واحد ، مما يجعل المحفز أكثر فعالية.

جودة مياه أفضل

• تُستخدم تقنية النانو لتطوير حلول لثلاث مشاكل مختلفة تتعلق بجودة المياه ، ويتمثل أحد التحديات في إزالة النفايات الصناعية ، مثل مذيب التنظيف المسمى TCE ، من المياه الجوفية.
• يمكن استخدام الجسيمات النانوية لتحويل الملوثات الكيميائية من خلال تفاعل كيميائي يجعلها غير ضارة. أظهرت الدراسات أن هذه الطريقة يمكن استخدامها بنجاح للوصول إلى الملوثات المنتشرة في الأحواض بتكلفة أقل بكثير من الطرق التي تتطلب ضخ المياه من الأرض للمعالجة.

مجسات كيميائية

• يمكن لتقنية النانو تمكين المستشعرات من اكتشاف كميات صغيرة جدًا من الأبخرة الكيميائية ، ويمكن استخدام أنواع مختلفة من عناصر الكشف ، مثل الأنابيب النانوية الكربونية أو أسلاك أكسيد الزنك النانوية أو جسيمات البلاديوم النانوية ، في أجهزة الاستشعار القائمة على تقنية النانو.
• نظرًا لصغر حجم الأنابيب النانوية أو الأسلاك النانوية أو الجسيمات النانوية ، فإن بعض جزيئات الغاز تكفي لتغيير الخصائص الكهربائية لعناصر الاستشعار ، وهذا يسمح باكتشاف تركيز منخفض للغاية للأبخرة الكيميائية.

بضائع رياضيه

• إذا كنت من محبي التنس أو الجولف ، فستكون سعيدًا لسماع أنه حتى السلع الرياضية قد تجولت في عالم النانو والتطبيقات الحالية لتقنية النانو في المجال الرياضي تشمل زيادة قوة مضارب التنس.

أهمية النانو إلكترونيا وطبيا

• كانت تقنية النانو ذات أهمية كبيرة في إحداث طفرة في المجال الإلكتروني والتكنولوجي بشكل عام ، حيث أدت إلى اكتشاف رقائق صغيرة كان لها دور في تطور كبير في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر ، وليس هذا فقط ، فقد طورت التلفزيونات بعد أن لم يكن لديهم ألوان سوى الأسود والأبيض ، هناك تلفزيون يعطي ألوانًا مختلفة عند مشاهدته.
• هناك أيضًا تأثير طبي كبير لتقنية النانو ، مما جعلنا ندفع الطب إلى الأمام. الآن لم يعد من الصعب تفتيت الجلطات أو إلحاقها بالمريض عند الإصابة ، لأن تقنية النانو جعلت منا روبوتات يقوم الأطباء بحقن المريض بها من أجل مقاومة الجلطات الصعبة والعمل على تفتيتها على الفور.

اختتام بحث كامل عن تكنولوجيا النانو واستخداماتها

تعرفنا على تقنية النانو وأهميتها الفاعلة في حياتنا اليومية في الوقت الحالي ،واستخدام تلك التقنية في العديد من  المجالات منها الطب حيث الأهمية البالغة في اكتشاف الأمراض والخلايا الشمسية وغيرها ،واهميتها في التطور التكنولوجي والاتصالات في العصر الحالي .