نانو فیلترها نانو سنسورها و مواد

فیلترها بر اساس اندازه منافذشان دسته بندی می شوند و بر این اساس به میكروفیلترها آلترافیلترها و نانوفیلترها دسته بندی می شوند

فیلترها بر اساس اندازه منافذشان دسته‌بندی می‌شوند و بر این اساس به میكروفیلترها آلترافیلترها و نانوفیلترها دسته‌بندی می‌شوند. نانوفیلتراسیون در اصل فیلتراسیون با فشار پایین‌تر از اسمز معكوس است، بنابراین قیمت تمام‌شده نانوفیلترها و انرژی مصرفی كمتر است.

نانوفیلترها علاوه بر بازیابی عناصری مثل نمك و كلسیم از آب، قادر به بازیابی ویروس‌ها و باكتری‌ها نیز می‌باشند بنابراین می‌توانند در رفع، آلودگی‌های آب‌های ذخیره نوشیدنی انسان‌ها و آب‌های كشاورزی استفاده شوند.

نانوفیلترها می‌توانند به فیلتراسیون سریع خون كمك فراوانی كنند. در حال حاضر مسمومیت خونی یكی از مشكلات جدی در جهان است و خطر عفونت در واحدهایی كه نیاز به مراتب شدیدتری دارند بیشتر است، چون مریض‌ها آسیب‌پذیرترند. اگر مسمومیت خونی اتفاق بیافتد باید خون هرچه سریع‌تر از عامل مسمومیت پاك شود.

برای تشخیص عامل عفونت پلاسما و Endo toxin باید از هم جدا شوند تا عامل عفونت شناسایی شود. با استفاده از نانوفیلترها می‌توان در یك مرحله پلاسما و Endo toxin را جدا كرده و عامل مسمومیت را شناسایی كرد و علاوه بر این خون را تمیز كرد.

علاوه بر این نانوفیلترها می‌توانند در جداسازی‌های بیولوژیكی باكتری، ویروس، اسیدنوكلوئیك تصفیه DNA ، جذب پروتئین‌ها و اسیدنوكلوئیك‌ها، سوبسترا برای كشت Batch ، آلترافیلتراسیون محصولات آشامیدنی و غذایی و استریلیزه كردن سرم‌های پزشكی و سیالات بیولوژیكی استفاده شوند.

نانوتكنولوژی با ساخت سنسورها در ابعاد كوچك ما را قادر خواهند ساخت كه بتوانیم بسیاری از پارامترها را با دقت بیشتری ارزیابی كنیم. با استفاده از مولكول‌های بیولوژیكی قادر خواهیم بود كه نانوسنسور بسازیم. نانوسنسورها كاربردهای بسیاری در سه حوزه مهم نانوبیوتكنولوژی (پزشكی، كشاورزی و صنایع غذایی) دارند كه شامل :

▪ آشكارسازی عوامل و كمیت‌های شیمیایی و بیولوژیكی

▪ توالی‌سنجی DNA

▪ در تشخیص بیماری‌ها و تولید داروها

▪ در آزمایش‌های مؤثر و سریع بر روی داروهای جدید

▪ سیستم‌های كنترلی قابل حمل و نقل برای حفظ سلامت محصولات كشاورزی و غذایی در انبارها و حمل و نقل و انتقال

▪ سیستم‌های مجتمع نانوسنسوری برای اندازه‌گیری، گزارش‌دهی و كنترل هوشمند گیاهان یا دام‌ها

▪ بیوسنسورهای دقیق‌تر برای شناسایی پروتئین‌ها

▪ آشكارسازی سریع عوامل بیماری‌زا

مواد هوشمند، مواد واكنشی ( Reactive Ma t erial ) كه در تركیب با حسگرها و تحریك‌كننده‌ها و شاید هم كامپیوترها به شرایط و تغییرات محیطی پاسخ مناسب می‌دهند، پلیمرهای هوشمند نمونه‌هایی از این دسته مواد هستند. از این پلیمرها می‌توان در ساخت مواد بسته‌بندی جدید برای محصولات غذایی استفاده كرد، این مواد می‌توانند به مصرف‌كننده هشدار بدهند كه غذا یا محصولات كشاورزی فاسد شده است. لوازم آرایشی جز صنایع چندمیلیون دلاری است كه از این سری مواد هوشمند سود خواهند برد.

● ماشین‌های نانوتكنولوژی :

بعضی از كارشناسان مفهوم ساخت و تولید مولكولی را كه در آن اشیاء اتم به اتم (یا مولكول به مولكول) ساخته می‌شوند، را ابداع كرده‌اند. با استفاده از این روش و بلوك‌های سازنده می‌توان ماشین مولكولی را تولید كرد. ماشین‌های مولكولی كه از آنها با عنوان نانوروبات یاد می‌شود می‌توانند كاربردهای زیادی داشته باشند.

نانوروبات‌ها قادرند اطلاعات بسیاری را برای ما فراهم كنند به عنوان مثال در علوم پزشكی با استفاده از نانوروبات‌ها، قادر به انجام جراحی‌هایی خواهیم بود كه اكنون بدون اثرات نامطلوب مانند بیهوشی طولانی و اثرات جراحی بر روی بدن بیمار امكان‌پذیر نیستند. این نانوروبات‌ها همچنین قادر خواهند بود كه جریان‌های نامطلوب را از رگ‌های بدن پاك كنند و به این ترتیب از سكته‌های قلبی كه بر اثر بسته‌شدن رگ‌ها ایجاد می‌شوند، جلوگیری می‌شود. نانوربات‌ها می‌توانند بدون ایجاد عوارض جانبی در بدن حضور داشته باشند و با مونیتورسازی دائم وضعیت سلامت انسان علاوه بر درمان بیماری‌ها به پیشگیری نیز كمك كنند.

نانوربات‌ها می‌توانند برای ثبت برخی پارامترهای مهم فیزیكی یا بیولوژیكی برای محافظت مواد غذایی یا محصولات كشاورزی نیز استفاده شوند.

همچنین با استفاده از نانوربات‌ها می‌توان سلامت محصول یا دام را به طور مرتب بررسی كرد.

مسیرهای بیوتكنولوژیكی نانوتكنولوژی (نانوبیوتكنولوژی) زمینه‌های تحقیقاتی وسیعی را هموار می‌سازد و می‌توانند به لحاظ هزینه كمتر تحقیقات انتخاب مناسبی برای سرمایه‌گذاری كشورهای در حال توسعه باشد.

در حال حاضر فرصت‌های تجاری صنعتی و تولیدی كوتاه‌مدت مورد علاقه سرمایه‌گذاران می‌تواند مربوط به تولید نانوبیوذرات باشد، چون علاوه بر كاربردهای وسیعی كه به بخش‌هایی از آن در این گزارش اشاره شد، تكنولوژی تولید ساده‌تری دارند، همچنین ارزان‌ترند و در حال حاضر در بسیاری از كشورها به مرحله تولید انبوه رسیده‌اند.

فرصت‌های میان‌مدت می‌تواند شامل تولید نانوبیوسنسورها، نانوفیلترها و نانومواد هوشمند باشد اما فرصت‌های تجاری بلندمدت یا سرمایه‌گذاری‌های طولانی‌مدت را باید به نانوماشین‌ها و نانوربات‌ها اختصاص داد.

البته در كنار سرمایه‌گذاری در بخش صنعت باید به سرمایه‌گذاری در زمینه تحقیقات نیز توجه كرد چون اولویت‌هایی كه توسط بخش R&D معین می‌گردد می‌تواند راهگشای بخش صنعت باشد.

بنابراین در سرمایه‌گذاری‌های بلندمدت و میان‌مدت حتماً باید بر روی تحقیقات نانوبیوتكنولوژی نیز تأكید شود. با گسترش آزمایشگاه‌های اختصاصی نانوتكنولوژی و مراكز تحقیقاتی درنهایت می‌توان به راهكارهای مناسب توسعه این فناوری نوین دست یافت.

● كاربرد فناوری نانوكامپوزیتها در صنعت

▪ چکیده:

فناوری نانو، فناوری ایجاد ساختار ملکولی موردنظر با دقت اتمی است. از آنجایی که کلیه محصولات و فراورده های مادی از قرار گرفتن اتمها با نظم خاصی در کنار یکدیگر به وجود می آیند، فناوری نانو به صورت بالقوه امکان تولید کلیه فراورده های مورد نیاز بشر را فراهم می آورد.

علم پلیمر فقط علم پایه برای کاربردهای صنعتی و تامین کالاهای مصرفی برای مصرف کنندگان نیست، بلکه این علم نقشی اساسی در پیدایش مفاهیم جدید در حوزه های مختلف علوم دارد. مسایل مربوط به فرایندهای شناسایی ملکولی، فرایند تبادل اطلاعات بین ملکولی و پروتئین ها، مشکلات کنونی علم پلیمرها هستند.

مقیاس نانو از سالها پیش در زندگی بشر وجود داشته است ولی قرن حاضر زمانی است که بشر توانسته است فناوری نانو را بهتر بشناسد و با رویکردی جدید، بیشتر از گذشته آنرا تحت کنترل خود در آورد و به عنوان یک انقلاب بزرگ در ساختن مواد و سیستمها مطرح شده و این انقلاب در دنیای پلیمرها نیز اتفاق افتاده است.

تاثیر فناوری نانو در پلیمرها از دو طریق اصلی است:

۱) نانوپلیمرها: پلیمرهایی با استفاده از مونومرهای نانویی و کنترل نانویی و کنترل توسط پلیمریزاسیون آنها.

۲) نانوکامپوزیتهای پلیمری: استفاده از پلیمر به عنوان پایه در کامپوزیتها و تاثیر فاز دوم در ابعاد نانو بر روی پلیمر به منظور تشکیل کامپوزیت.

تاثیر فناوری نانو بر پلیمرها بیشتر از طریق نانوکامپوزیتهای پلیمری صورت میگیرد زیرا این مواد به طور همزمان مقاومت بالا و شکل پذیری از خود نشان میدهند، خواصی که معمولا در یکجا جمع نمیشوند. همچنین دارای کاربرد و خواص بسیاری هستند که تعدادی از آنها بیان میشود. یکی از کاربردهای نانوکامپوزیتهای پلیمری، جایگزینی مواد شیشه است و میتوان شیشه آلی مقاوم در برابر شکستن و یا مواد جاذب ضربه برای صنعت اتومبیل تولید کرد.

گذشته از این، بکار بردن این مواد در تکنولوژی الیاف، باعث ایجاد تولیدات جدیدی در منسوجات خواهد شد. همچنین این مواد میتوانند جایگزین مناسبی برای فلزات باشند.

▪ تاریخچه کامپوزیت:

كامپوزیتها یا مواد مركب، از جمله مواد مهندسی و ساختمانی جدیدی هستند كه در توسعه و كاربرد آنها متخصصین فراوانی از رشته های مختلف مانند متالورژی‏‏، سرامیك، پلیمر و غیره سهم به سزایی دارند. استفاده از این مواد، ایده جدیدی نیست، به عنوان مثال چینی ها و مصریان قدیم از جمله تمدنهای باستانی بوده اند كه برای اولین بار از مخلوط كاه وگل و شن برای بناسازی استفاده كرده اند تا اینكه استحكام گل افزایش پیدا كند. مصریان با چسباندن لایه های نازك چوب و پارچه به یكدیگر و با استفاده از طناب، قایقهای خود را در برابر متورم شدن در آب تقویت می كرده اند .

استفاده از كامپوزیتهای مدرن، در حقیقت از اوائل ۱۹۴۰ شروع شد كه برای اولین بار از الیاف شیشه جهت تقویت پلاستیكهای مصرفی در ساخت پوشش پلاستیكی آنتن رادار هواپیما استفاده شد. در پی آن اولین کامپوزیت فایبرگلاس- پلاستیك در سال۱۹۴۲ ساخته شد و طی جنگ جهانی دوم و بلافاصله پس از كاربرد پلاستیكهای تقویت شده با الیاف در هواپیماسازی، كامپوزیتها موارد استفاده بیشتری یافتند و از سال ۱۹۵۶ صنایع فضایی نیز استفاده وسیع از آنها را آغاز كرند.

واژه كامپوزیت composite)) از كلمه انگلیسی to compose به معانی تركیب كردن، ساختن و مخلوط كردن مشتق شده است. كامپوزیت از تركیب و اختلاط چند ماده حاصل میشود. در اینجا منظور تركیب و اختلاط فیزیكی است نه شیمیایی، بهطوری كه اجزای تشكیل دهنده، ماهیت شیمیایی و طبیعی خود را كاملا حفظ میكنند.

---