بحث كامل عن تقنية النانو واستخداماتها

بحث كامل حول تقنية النانو واستخداماتها، تُعرّف تقنية النانو بأنها دراسة واستخدام الهياكل التي يتراوح حجمها بين 1 نانومتر و 100 نانومتر، لإعطائك فكرة عن مدى صغر حجمها، ستحتاج إلى ثمانمائة نانومتر من جانب الجسيمات جنبًا إلى جنب حول العرض لتتناسب مع شعرة الإنسان.

مقدمة لبحث كامل حول تكنولوجيا النانو واستخداماتها

درس العلماء الجسيمات النانوية وعملوا معها لعدة قرون، لكن فعالية عملهم تعطلت بسبب عدم قدرتهم على رؤية بنية الجسيمات النانوية، وفي العقود الأخيرة، مكّن تطوير المجاهر التي يمكنها تصوير جسيمات صغيرة مثل الذرات العلماء من القيام بذلك. لذا انظر إلى ما يعملون معه.

انظر أيضا: ما هي تقنية asp.net؟

الهياكل النانوية

الآن بعد أن أصبحت لديك فكرة عن كيفية عمل تقنية النانو على نطاق صغير، فكر في التحدي الذي تواجهه ومدى صعوبة الحصول على خيط من خلال إبرة وتساعدك هذه الصورة على تخيل المشكلة التي يواجهها العلماء مع الجسيمات النانوية التي يمكنها يكون مليون خيط أحجام.

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

تطبيقات تقنية النانو

• إن القدرة على رؤية المواد النانوية قد فتحت عالمًا من الفرص في مجموعة واسعة من الصناعات والمساعي العلمية، حيث أن تقنية النانو هي في الأساس مجموعة من التقنيات التي تسمح بالتلاعب بالخصائص على نطاق صغير جدًا.
• معظم الآثار الجانبية الضارة للعلاجات مثل العلاج الكيميائي ناتجة عن طرق توصيل الأدوية التي لا تحدد الخلايا المستهدفة لأن الباحثين في هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تمكنوا من ربط خيوط خاصة من الحمض النووي الريبي قطرها حوالي 10 نانومتر بالجسيمات النانوية وبذر الجسيمات النانوية. مع دواء العلاج الكيميائي.
• تنجذب خيوط الحمض النووي الريبي هذه إلى الخلايا السرطانية، وعندما تصطدم الجسيمات النانوية بخلية سرطانية، تلتصق بها وتطلق الدواء في الخلية السرطانية.
• تتمتع هذه الطريقة المستهدفة لإيصال الدواء بإمكانيات كبيرة في علاج مرضى السرطان مع إحداث آثار جانبية أقل ضررًا من تلك الناتجة عن العلاج الكيميائي التقليدي.

استخدام تقنية النانو في الأقمشة

يتم تعديل خصائص المواد المعروفة من قبل الشركات المصنعة بإضافة مكونات بحجم النانو إلى المواد التقليدية لتحسين الأداء. على سبيل المثال، يتم تطوير ألياف كهرضغطية يمكن أن تستخدمها الملابس لتوليد الكهرباء من خلال الحركة الطبيعية.

يتيح إنتاج النسيج المركب باستخدام جزيئات أو ألياف بحجم النانو إمكانية تحسين خصائص النسيج دون زيادة الوزن أو السماكة أو الصلابة بشكل كبير، 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 سطحية أكبر من حيث الوزن من الجسيمات الأكبر، وبالتالي فهي أكثر تفاعلًا 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 مع هذه المواد الكيميائية بشكل أكثر كفاءة من جزيئات الحديد الكبيرة.
• كما أن الجسيمات النانوية الكربونية (مثل الأنابيب النانوية والكريات الحبيبية) قوية جدًا أيضًا لأن الأنابيب النانوية والمجالات مصنوعة بالكامل من الكربون وتنبع قوتها من الخصائص الخاصة للروابط بين ذرات الكربون.
• أحد التطبيقات المقترحة التي تثبت قوة الجسيمات النانوية الكربونية هو تصنيع السترات الواقية من الرصاص من الأنابيب النانوية الكربونية التي تزن وزنًا واحدًا.
• الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة / النانوية القدرة على تصنيع التروس والمرايا وعناصر المستشعر بالإضافة إلى الدوائر الإلكترونية في أسطح السيليكون تمكن من إنتاج مستشعرات مصغرة، مثل تلك المستخدمة في تنشيط الوسائد الهوائية في سيارتك. تُعرف هذه التقنية باسم MEMS (الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة) المعينة. .
• ينتج عن تقنية MEMS تكامل محكم للآلية الميكانيكية مع الدوائر الإلكترونية المطلوبة على رقاقة سيليكون واحدة، على غرار الطريقة المستخدمة لتصنيع رقائق الكمبيوتر.

أنظر أيضا: راية نظام الجامعة التقنية (خدمة المتدرب)

يستخدم تقنية النانو

دواء

• يطور الباحثون جسيمات نانوية مخصصة بحجم الجزيئات يمكنها توصيل الأدوية مباشرة إلى الخلايا المريضة في جسمك.
• من الناحية المثالية، يجب أن تقلل هذه الطريقة بشكل كبير من الضرر الذي يلحقه العلاج الكيميائي بخلايا المريض السليمة.

إلكترونيات

• تقدم 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 الزراعة إلى التعبئة والتغليف، حيث تقوم الشركات بتطوير مواد نانوية لا تغير مذاق الطعام فحسب، بل تؤثر أيضًا على سلامة الأغذية والفوائد الصحية التي يوفرها الغذاء.

خلايا الوقود

• يتم استخدام تقنية النانو لخفض تكلفة المحفزات المستخدمة في خلايا الوقود لتوليد أيونات الهيدروجين من الوقود مثل الميثانول ولتحسين كفاءة الأغشية المستخدمة في خلايا الوقود لفصل أيونات الهيدروجين عن الغازات الأخرى مثل الأكسجين المنفصل.
• يمكن لتقنية النانو معالجة الاختناقات في الوقود الأحفوري مثل الديزل والبنزين من خلال جعل إنتاج الوقود من المواد الخام الرديئة أكثر اقتصادا، وزيادة المسافة المقطوعة بالمحرك وجعل إنتاج الوقود من المواد الخام الشائعة 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 تستخدم مواد متناهية الصغر، وستكون مثل هذه البطارية جيدة مثل الجديدة بعد الجلوس على الرف لعقود، ويمكن إعادة شحن بطارية أخرى بسرعة أكبر بكثير من البطاريات التقليدية.

أفضل جودة هواء

• يمكن لتقنية النانو تحسين أداء المحولات الحفازة، التي تحول أبخرة العادم من السيارات أو المنشآت الصناعية إلى غازات غير ضارة.
• وذلك لأن محفزات الجسيمات النانوية لها مساحة سطح أكبر للتفاعل مع المواد الكيميائية المتفاعلة أكثر من المحفزات الجزيئية الأكبر.
• تسمح مساحة السطح الأكبر لمزيد من المواد الكيميائية بالتفاعل مع المحفز في نفس الوقت، 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 البرك بتكلفة أقل بكثير من الطرق التي يجب فيها ضخ المياه من الأرض من أجل علاج او معاملة.

مجسات كيميائية

• يمكن لتقنية النانو أن تمكن أجهزة الاستشعار من اكتشاف كميات صغيرة جدًا من الأبخرة الكيميائية وأنواع مختلفة من عناصر الكشف، مثل يمكن استخدام الأنابيب النانوية الكربونية أو أسلاك أكسيد الزنك النانوية أو جزيئات 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 تركيزات منخفضة للغاية من البخار الكيميائي.

بضائع رياضيه

• إذا كنت من محبي التنس أو الجولف، فسوف يسعدك معرفة أنه حتى السلع الرياضية دخلت عالم النانو وأن التطبيقات الحالية لتقنية النانو في الرياضة تشمل تحسين أداء مضارب التنس.

أهمية النانو إلكترونيا وطبيا

1. كانت تقنية النانو ذات أهمية كبيرة لطفرة في الإلكترونيات والتكنولوجيا بشكل عام، حيث أدت إلى اكتشاف رقائق صغيرة ساهمت في تطور كبير في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر وليس فقط التلفزيون، حيث لم يكن لها ألوان سوى الأسود والأبيض، هناك أجهزة تلفزيون تعرض ألوانًا مختلفة عند عرضها.
2. كما أن لتقنية النانو تأثير طبي كبير جعل الطب أمامنا بسنوات. الآن لم يعد من الصعب حل الجلطات أو إلحاقها بالمريض عند الإصابة لأن تقنية النانو حولتنا إلى روبوتات يقوم الأطباء بحقنها في المريض لحقن الجلطات الصعبة والعمل على حلها على الفور.

أنظر أيضا: راية نظام الجامعة التقنية (خدمة المتدرب)

الانتهاء من بحث كامل حول تكنولوجيا النانو وتطبيقاتها

أخيرًا، لإنهاء رحلتنا باستكشاف كامل لتكنولوجيا النانو وتطبيقاتها، إذا ساعدتنا تقنية النانو على إطالة حياتنا أو إنشاء سلع مصنوعة من مواد خام رخيصة، فهناك أيضًا واجب أخلاقي لجعل هذه التكنولوجيا متاحة للجميع.