بحث كامل عن تقنية النانو واستخداماتها

بحث كامل حول تقنية النانو وتطبيقاتها، تُعرّف تقنية النانو بأنها دراسة واستخدام الهياكل التي يتراوح حجمها بين 1 نانومتر و 100 نانومتر لإعطائك فكرة عن مدى صغرها، فأنت بحاجة إلى ثمانمائة نانومتر من الجسيمات الجانبية. الذي يطابق عرض شعرة الإنسان.

مقدمة لبحث شامل في تكنولوجيا النانو وتطبيقاتها

لقد درس العلماء الجسيمات النانوية وعملوا معها لعدة قرون، لكن فعالية عملهم أعيقت بسبب عدم قدرتهم على رؤية بنية الجسيمات النانوية، وفي العقود الأخيرة، سمح تطوير المجاهر القادرة على إظهار جسيمات صغيرة مثل الذرات للعلماء برؤية ماذا. إنهم يعملون عليها.

شاهد أيضاً: ما هي تقنية asp.net؟

هياكل النانو

الآن بعد أن أصبحت لديك فكرة عن كيفية عمل تقنية النانو على نطاق صغير، فكر في التحدي الذي يواجهونه وتخيل مدى صعوبة الحصول على خيط عبر إبرة، وستساعدك هذه الصورة على تصور المشكلة التي تواجهها علماء الجسيمات النانوية. سيكون حجمها مليون خيط.

فقط باستخدام المجاهر القوية يمكنهم أن يأملوا في “رؤية” هذه الجسيمات النانوية ومعالجتها.

تطبيقات تكنولوجيا النانو

تفتح القدرة على رؤية المواد النانوية عالمًا من الاحتمالات في مختلف الصناعات والمساعي العلمية، لأن تقنية النانو عبارة عن مجموعة من التقنيات التي تسمح بمعالجة الخصائص على نطاق صغير جدًا.
معظم الآثار الضارة للعلاجات مثل العلاج الكيميائي ناتجة عن طرق توصيل الأدوية التي لا تستهدف بدقة الخلايا المستهدفة، حيث تمكن الباحثون في هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من ربط خيوط RNA خاصة، يبلغ قطرها حوالي 10 نانومتر، في الجسيمات النانوية. وتعبئة الجسيمات النانوية. مع أدوية العلاج الكيميائي.
تنجذب خيوط الحمض النووي الريبي هذه إلى الخلايا السرطانية وعندما تواجه الجسيمات النانوية خلية سرطانية، فإنها تلتصق بها وتطلق الدواء في الخلية السرطانية.
تتميز طريقة توصيل الدواء الموجهة هذه بإمكانيات كبيرة في علاج مرضى السرطان مع إحداث آثار جانبية أقل ضررًا من تلك الناتجة عن العلاج الكيميائي التقليدي.

استخدام تقنية النانو في المنسوجات

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

يسمح إنتاج النسيج المركب باستخدام جزيئات أو ألياف بحجم النانو بتحسين خصائص النسيج دون زيادة كبيرة في الوزن أو السماكة أو الصلابة كما في حالة التقنيات المستخدمة سابقًا.

تقنية النانو وتفاعلية المواد

تتغير أيضًا خصائص العديد من المواد التقليدية عندما تتشكل إلى جزيئات بحجم النانو (جسيمات نانوية)، ويرجع ذلك في الغالب إلى أن الجسيمات النانوية لها مساحة سطح أكبر بالوزن من الجسيمات الأكبر وبالتالي تكون أكثر تفاعلًا مع 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 فعالية مع المواد الكيميائية من جزيئات الحديد الكبيرة.
كما أن جسيمات الكربون النانوية (مثل الأنابيب النانوية والكريات الحبيبية) قوية جدًا أيضًا لأن الأنابيب النانوية والكريات مصنوعة فقط من الكربون وتأتي قوتها من الخصائص الخاصة للروابط بين ذرات الكربون.
أحد التطبيقات المقترحة التي توضح قوة الجسيمات النانوية الكربونية هو إنشاء سترة واقية من الرصاص أحادية الوزن مصنوعة من الأنابيب النانوية الكربونية.
الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة / النانو تتيح القدرة على تصنيع التروس والمرايا وعناصر المستشعر بالإضافة إلى الدوائر الإلكترونية على أسطح السيليكون إنشاء مستشعرات صغيرة 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 السيليكون، على غرار الطريقة المستخدمة لصنع رقائق الكمبيوتر.

أنظر أيضا: لافتات نظام الكلية التقنية (خدمة المتدربين)

استخدام تقنية النانو

تقوية

يطور الباحثون جسيمات نانوية مخصصة بحجم الجزيئات يمكنها توصيل الأدوية مباشرة إلى الخلايا المريضة في جسمك.
إذا نجحت، يجب أن يقلل هذا النهج بشكل كبير من الضرر الذي يلحق بالعلاج مثل العلاج الكيميائي لخلايا المريض السليمة.

الكترونيا

لدى تقنية النانو بعض الإجابات حول كيفية زيادة قدرات الأجهزة الإلكترونية مع تقليل وزنها واستهلاك الطاقة.

الطعام

تؤثر تقنية النانو على العديد من جوانب علوم الأغذية، من كيفية زراعة الطعام إلى كيفية تعبئته، حيث تقوم الشركات بتطوير المواد النانوية التي من شأنها أن تحدث فرقًا ليس فقط في مذاق الطعام، ولكن أيضًا في سلامة الغذاء 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 أن تكلف أقل من الخلايا الشمسية التقليدية.

البطاريات

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

أفضل جودة هواء

يمكن لتقنية النانو تحسين أداء المحفزات المستخدمة لتحويل الأبخرة المنبعثة من المركبات أو المنشآت الصناعية إلى غازات غير ضارة.
وذلك لأن المحفزات المصنوعة من الجسيمات النانوية لها مساحة سطح أكبر للانخراط في التفاعلات الكيميائية من المحفزات 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 ملوث كيميائي من خلال تفاعل كيميائي يجعله غير ضار. وقد أظهرت الدراسات أن هذه الطريقة يمكن استخدامها بنجاح للوصول إلى الملوثات المنتشرة في البركة بتكلفة أقل بكثير من الطرق التي تتطلب ضخ المياه من الحوض. أرض للعلاج.

مجسات كيميائية

تُمكِّن تقنية النانو 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 النانوية، أو جسيمات البلاديوم النانوية، في المستشعرات القائمة على التكنولوجيا النانوية.
نظرًا لصغر حجم الأنابيب النانوية أو الأسلاك النانوية أو الجسيمات النانوية، فإن بعض جزيئات الغاز تكفي لتغيير الخصائص الكهربائية لعناصر الاستشعار، وهذا يسمح باكتشاف المزيد من التركيز المنخفض للأبخرة الكيميائية.

ادوات رياضية

إذا كنت من محبي التنس أو الجولف، فسوف يسعدك أن تسمع أنه حتى المعدات الرياضية الضالة في عالم النانو والتطبيقات الحالية لتقنية النانو في مجال الرياضة تشمل زيادة قوة مضارب التنس.

أهمية تقنية النانو في الإلكترونيات والطب

تعتبر تقنية النانو ذات أهمية كبيرة في إحداث طفرة في المجال الإلكتروني والتكنولوجي بشكل عام، لأنها أدت إلى اكتشاف رقائق صغيرة كان لها دور كبير في تطوير الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر، وليس هذا فقط، بل إنها صنعت التلفزيون. بعد عدم وجود ألوان لها باستثناء الأسود والأبيض، يوجد تلفزيون يوفر ألوانًا مختلفة لمشاهدتها.
هناك أيضًا تأثير طبي كبير لتقنية النانو، مما يجعلنا نتحرك في الطب لسنوات قادمة. الآن لم يعد من الصعب تفتيت الجلطات أو تطبيقها على المريض عند الإصابة، لأن تقنية النانو تجعلنا روبوتات يحقنها الأطباء في المريض محاربة الجلطات الصعبة والعمل على تفتيتها بسرعة.