پاورپوینت فناوری نانو

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 2 :

فناوری نانو

اسلاید 3 :

جلسه اول
معرفي نانو تكنولوژي

اسلاید 4 :

نانوفناوري در تعريف بسيار ساده، يعني تکنولوژي هايي که در ابعاد نانومتر عمل مي کنند. نانومتر واحد اندازه گيري است و برابر با 9^10 يک ميلياردم متر يا متر است. اندازه اتم ها و مولکول ها در اين محدوده قرار دارد. نانوفناوري که از دو کلمه «نانو» و «فناوري» تشکيل شده است به معناي توسعه، ساخت، طراحي و استفاده از محصولاتي است که اندازه آنها يك تا صد نانومتر قرار دارند.
نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاهها و سیستمها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و پدیدههای نو ظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافتهاند. پيشوند نانو از كلمه يوناني به معناي كوتوله مشتق مي شود .

اسلاید 5 :

تاريخچه ای از ظهور نانوفناوری
چهل سال پيش ريچارد فايمن، متخصص کوانتوم نظري و دارنده جايزه نوبل، در سخنراني معروف خود در سال 1959 ميلادي با عنوان «آن پايين، فضاي بسياري هست» ، به بررسي بعد رشد نيافته علم مواد پرداخت. وي در آن زمان اظهاركرد: «اصول فيزيک، تا آن جايي که من توانايي فهميدن آن را دارم، بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چيزها حرفي نمي زنند.»
فايمن در ذهن خود يک «دکتر مولکولي» تصور کرد که صدها بار از يک سلول منحصر به فرد کوچک تر است و مي تواند به بدن انسان تزريق شود و درون بدن براي انجام کاري يا مطالعه و تأييد سلامتي سلول ها و يا انجام اعمال ترميمي و به طور کلي براي نگه داري بدن در سلامت کامل به سير بپردازد. وقتي فايمن نظرو منطقه خود را بازگو کرد، جهان روندي به سوي کوچک شدن در پيش گرفت.

اسلاید 6 :

پس از آن، ماروين مينسکي تفکرات بسيار باروري داشت ، که مي توانست به انديشه هاي فايمن قوت ببخشد. ميسنکي پدر علم هوش مصنوعي است و در دهه 1960 تا 70 جهان را در تفکراتي که مربوط به آينده مي شد، رهبري کرد. در اواسط دهه 70 ميلادي، اريک در کسلر ميسنکي را به عنوان استاد راهنما جهت تکميل پايان نامه خود انتخاب کرد. او نيز اين مسؤوليت را بر عهده گرفت.مينسکي نيز با وي موافقت کرد.او افکار جوان ترها را با يک سري ايده ها که خود «نانوفناوري» نام گذاري کرد، مشغول است. در کسلر اولين مقاله علمي خود را در مورد نانوفناوري مولکولي MNTدر سال 1981 ارايه داد.
او کتاب Engin of Creation: The Coming Era of Nanotechnology را در سال 1986 به چاپ رساند. در کسلر اولين درجه دکتري در نانوفناوري را در سال 1991 از دانشگاه MIT دريافت كرد.

اسلاید 7 :

کاربردها و اهميت نانوفناوری
اگر چه هنوز نانوفناوري در آغاز حيات خود قرار دارد، ولي در همين چند سال اخير اميدهاي زيادي را در بين دانشمندان براي دستيابي به مواد با قابليت هاي بالا و ساخت محصولات با عمر و کيفيت بالا ايجاد کرده است.
برخي از توانايي هايي كه در بشر از طريق علم نانو بدست آورده است :

توليد نانوتيوب هاي کربني (ساختارهاي لوله اي کربني)
چندين برابر نمودن سطوح خود تميز شونده يا هميشه تميز ساخت و ربايش مغناطيسي
توليد لاستيک هاي با عمر بالاي ده سال
دارورساني به تک سلول هاي آسيب ديده در بدننانوفناوري، توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستم هاي جديد با در دست گرفتن کنترل در سطوح ملکولي، اتمي و استفاده از خواص آن سطوح است.
اين فناوري، در حوزه هاي مختلف اعم از غذا، دارو، تشخيص پزشکي، فناوري زيستي، الکترونيک، کامپيوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژي ، محيط زيست ، مواد، هوافضا، امنيت ملي و غيره خواهد بود.

اسلاید 8 :

نانو تكنولوژی, علم ذرات ريز
نانو تكنولوژي با استفاده از ساختارهاي ملكولي پيچيده مانند سلول انسان و 100 برابر محكم تر از فولاد, آغازگر يك تحول صنعتي خواهد بود. اين تكنولوژي جديد, از طريق دستكاري اتم ها, محصولات جديد وروش ساخت آنها را تغيير مي دهد, به طوري كه مواد حاصل, كوچكتر, محكم و سبك باشند. تاكنون تنها محصولات اندكي بر اين اساس توليد شده اند كه از آن جمله مي توان پارچه هاي مقاوم در برابر رنگ آميزي و بسته بندي هاي مواد غذايي تازه را نام برد كه وارد بازار شده اند اما برخي دانشمندان پيش بيني مي كنند نانو تكنولوژي بالاخره تنها فن آوري باقي, خواهد بود. به گفته جرج استفانو پالس, استاد مهندسي شيمي در انستيتوي تكنولوژي ماساچوست اين فن آوري فراگير خواهد شد. وي با انعكاس نظر ديگر طرفداران نانوتكنولوژي اظهار مي دارد كه كشورهاي صنعتي در همه جنبه هاي صنعت از اين علم بهره مي جويند.
يك نانو مقياس يك ميليونيم متر يا حدودا به اندازه 10 اتم هيدروژن است. و اين معادل با يك هشتادهزارم قطر موي انسان است. اكنون دانشمندان به كمك ميكروسكپ هاي پيشرفته مي توانند اتم هاي مجزا را جايي كه مايلند, قرار دهند. كاربردهاي بالقوه نانو تكنولوژي بسيارند كه از آن جمله به كامپيوترهاي ميكروسكپي, آنتن هاي كشنده سرطان و موتورهاي غيرآلوده كننده ماشين ها مي توان اشاره كرد.

اسلاید 9 :

تأثيرات امنيتی نانوفناوری (فرصت و تهديد)
از نظر دفاعي، نانوفناوري براي کشورها، هم فرصت و هم تهديد است، به لحاظ کاربردهاي بسيار زيادي که اين فناوري مي تواند در امور نظامي داشته باشد، گرايش زيادي در بخش دفاعي کشورها به تحقيق و توسعه نانوفناوري صورت گرفته است. اين کاربردها از لباس هاي مانع خطر تا پرنده هاي بسيار کوچک، تجهيزات اطلاعاتي و بسياري موارد ديگر است که هم اکنون با حمايت وزارتخانه هاي دفاع کشورهايي چون: آمريکا، ژاپن و برخي کشورهاي اروپايي به صورت پروژه هاي تحقيقاتي در حال انجام هستند. از اين جهت اين فناوري براي کشورها يک تهديد محسوب مي شود. اما براي کشورهايي که بتوانند با استفاده از روند موجود، جايگاهي را در آينده امنيت جهاني براي خود در نظر بگيرند، يک فرصت خواهد بود. اين کاربردها بسيار متنوع هستند، هر کشوري مي تواند زمينه اي را براي پيشگامي در جهان سهم خود نمايد و در آينده ي رقابت هاي بين المللي نقشي داشته باشد.

اسلاید 10 :

توليد نانو نقره برای ساخت اسباب بازی و ظروف يك بار
كاربرد های ديگر فناوری نانو در جهان امروزی
محققان با استفاده از روش الكتروشيميايي موفق به توليد نانو نقره شدند كه با توجه به آنتي باكتريال بودن اين نانو ذرات مي توان از آن در ساخت اسباب بازي كودكان، ظروف يك بار مصرف و توليد لوازم منزل استفاده كرد. اين روش، سايز ذرات با تنظيم شدت جريان تغيير مي كند از اين رو با در نظر گرفتن پارامترهاي مختلف چون دما، جنس كاتد، دانسيته جريان و زمان و نوع الكتروليت اين نانوذرات توليد شد.

اسلاید 11 :

بادوام كردن دندانهای حساس بااستفاده از نانو ذرات طلا
قراردادن نانو ذرات طلا بر روي سطح يك دندان حساس و سپس تثبيت آنها با استفاده از يك ليزر، ميتواند دوام دندان حساس را براي مدت طولاني افزايش دهد.ظاهرا دندانهاي حساس شامل تعداد زيادي لولههاي رابط داخلي كوچك هستند كه به سيال اجازه ميدهند از بين دندان ها عبور كند . عبور سيال باعث سايش مكانيكي انتهاي عصبها در فصل مشترك ميان عاج دندان و گوشت ميشود . براي درمان اين شرايط به سادگي اين سوراخهاي ريز را با نانو ذرات طلايي كه قطر آنها ‪ ۳۰‬نانو متر بود ، پر كردند.برشهاي عمودي از يك سطح آزمايش تهيه شده از يك دندان انسان ، نشان دادند كه نانوذرات طلاي اين گروه تحقيقاتي تا عمق حدود دو ميكرومتر نفوذ كردهاند.

اسلاید 12 :

استفاده از نانوميلههای طلا برای مبازره با تومورها
دانشمندان آمريكايي از نانو فناوري و ليزر براي درمان موفقيت آميز تومورهاي بدخيم استفاده كردهاندبراي انفجار سوراخها در غشاي سلولهاي تومور ميتوان نانوميلههاي ظريف طلا را با يك تابش ليزر هدف قرار داد. براي اين كار محققان فوليت كه مورد علاقه زياد بسياري از سلولهاي تومور است را به نانوميلههاي طلا چسباندند و نانوميلهها را قادر ساختند تا گيرندههاي تومور را هدف قرار دهند و به غشاي سلول بچسبند. سپس نوري در برد نزديك مادون قرمز به اين سلولها تابانده شد. نور ميتواند به راحتي از بافت بگذرد اما نانوميلهها آنرا جذب و به سرعت آنرا به گرما تبديل كردند كه به انفجارهاي مينياتوري (كوچك) در سطح سلول منجر شد.
دانشمندان ميدانند كه از نانوساختارها ميتوان براي هدفگيري و از بين بردن سلولهاي تومور استفاده كرد اما در كل فرض شده است كه مرگ سلولي به دليل توليد گرما توسط نانوذرات جذبكننده نور است.

اسلاید 13 :

نمونه ای از تقسيم بندی کاربردهای فن آوری نانو :
1 ) کاربرد در ساخت مواد
2 ) کاربردهای نانو در کشاورزی، آب، انرژی و ميحط زيست
3) کاربردهای نانوفناوری در هوافضا و امنيت ملی
4 ) کاربرد نانوفناوری در صنايع بهداشتی و آرايشی
5 ) کاربرد فناوری در صنعت الکترونيک
6 ) کاربرد نانوفناوری در صنعت خودرو

اسلاید 14 :

در آينده محققين قادر به ايجاد ساختارهايي از مواد خواهند شد، که در طبيعت نبوده و شيمي مرسوم نيز قادر به ايجاد آن نيست. برخي از مزاياي مواد نانوساختار عبارتست از : مواد سبک تر، قوي تر و قابل برنامه ريزي، کاهش هزينه عمر کاري از طريق کاهش دفعه هاي نقص فني؛ ابزارهايي نوين بر پايه اصول و معماري جديد؛ بکارگيري کارخانه هاي مولکولي يا خوشه اي که مزيت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند. اين مواد مي توانند، کاربرهاي مختلفي را در صنايعي همچون: صنعت هواپيمايي، صنعت خودرو، لوازم خانگي و غيره ايجاد نمايد.
1) کاربرد در ساخت مواد

اسلاید 15 :

نانوفناوري ، منجر به تغييراتي شگرف در استفاده از منابع طبيعي، انرژي و آب خواهد شد و پساب و آلودگي را کاهش خواهد داد. همچنين فناوري هاي جديد، امکان بازيافت و استفاده مجدد از مواد، انرژي و آب را فراهم خواهند کرد. در زمينه محيط زيست ، علوم و مهندسي، نانو مي تواند تأثير قابل ملاحظه اي در درک مولکولي فرآيندهاي مقياس نانو که در طبيعت رخ مي دهد، در ايجاد و درمان مسائل زيست محيطي از طريق کنترل انتشار آلاينده ها، در توسعه فناوري هاي «سبز» جديد که محصولات جانبي ناخواسته کمتري دارند و يا در جريانات و مناطق حاوي فاضلاب، داشته باشند.
2 )کاربردهای نانو در کشاورزی، آب، انرژی و محیط زيست
در زمينه انرژي، نانوفناوري مي تواند به طور قابل ملاحظه اي کارآيي، ذخيره سازي و توليد انرژي را تحت تأثير قرار داده، مصرف انرژي را پايين بياورد. به عنوان مثال، شرکت هاي مواد شيميايي، مواد پليمري تقويت شده يا نانوذرات را ساخته اند، که مي تواند جايگزين اجزاي فلزي بدنه اتومبيل ها شود. استفاده گسترده از اين نانو کامپوزيت ها مي تواند ساليانه يك و نيم ميليارد ليتر صرفه جويي مصرف بنزين به همراه داشته باشد.

اسلاید 16 :

3 ) کاربردهای نانوفناوری در هوافضا و امنيت ملي
محدوديت هاي شديد سوخت براي حمل بار به مدار زمين و ماوراي آن و علاقه به فرستادن فضاپيما براي مأموريت هاي طولاني به مناطق دور از خورشيد، کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفي را اجتناب ناپذير مي سازد. مواد و ابزار آلات نانوساختاري ، اميد حل اين مشکل را بوجود آورده است. همچنين در طراحي و ساخت مواد سبک وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، مورد نياز براي هواپيماها ، راکت ها، ايستگاه هاي فضايي و سکوهاي اکتشافي سياره اي يا خورشيدي، تعيين کننده است. همچنين استفاده روزافزون از سيستم هاي کوچک شده تمام خودکار، منجر به پيشرفت هاي شگرفي در فناوري ساخت و توليد خواهد شد.
برخي کاربردهاي دفاعي نانوفناوري نيز عبارتند از : تسلط اطلاعاتي از طريق نانوالکتريک پيشرفته به عنوان يک قابليت مهم نظامي، امکان آموزش مؤثرتر نيرو به کمک سيستم هاي واقعيت مجازي پيچيده تر حاصله از الکترونيک نانوساختاري، استفاده از اتوماسيون و رباتيک پيشرفته براي جبران کاهش نيروي انساني نظامي، کاهش خطر براي سربازان و بهبود کارآيي خودروهاي نظامي، دستيابي به کارايي بالاتر (وزن کمتر و قدرت بيشتر) مورد نياز در صحنه هاي نظامي و در عين حال تعداد دفعات نقص فني کمتر، هزينه کمتر در عمر کاري تجهيزات نظامي، پيشرفت در امر شناسايي و در نتيجه مراقبت عوامل شيميايي، زيستي و هسته اي، بهبود طراحي در سيستم هاي مورد استفاده در کنترل و مديريت تکثير نشدن هسته اي و.

اسلاید 17 :

استفاده از مواد غيرآلي به عنوان جاذب اشعه خورشيد جهت کاربرد در ضد آفتاب ها، انقلاب بزرگي در صنايع بهداشتي و دارويي به وجود آورده است. استفاده از نانو ذرات اکسيد روي براي کرم هاي ضد آفتاب و نيز به عنوان ضد التهاب و نانو ذرات اکسيد تيتانيوم براي کاهش صدمات ناشي از آسيب روز افزون اشعه ماوراي بنفش بر روي پوست، گسترش پيدا کرده است. استفاده از نانو ذرات اکسيد تيتانيوم و سيليکون بر روي صورت سبب مي شود پوست صورت، ظاهري صاف و بدون چروک به خود بگيرد و نيز از اين نانو ذرات به عنوان درمان خشکي پوست هم استفاده مي شود. همچنين از نانو ذرات اکسيد تيتانيوم در شامپوهاي محافظ پوست، کرم صورت و پمادهاي بهداشتي ديگراستفاده مي شود. ساخت نانو ماشين هايي که قادرهستند، فرم موي افراد را به نحو دلخواه آنان تغير دهند، چين و چروک پوست را صاف کرده و چربي اضافي را جمع آوري کنند.
4 ) کاربرد نانوفناوری در صنايع بهداشتی و آرايشی
جوراب هاي حاوي نانو ذرات نقره ، باعث مهار رشد باکتري و قارچ ها مي شود و از بروز بوي بد پاها، مسائل مربوط به پاي ورزشکاران ، عفونت ناخن پا و عفونت کف پا که بيشتر در افراد ديابتي بروز مي کند، جلوگيري مي کند.

اسلاید 18 :

با استفاده از اين فناوري مي توان ظرفيت ذخيره سازي اطلاعات را در حد هزار برابر يا بيشتر افزايش داد و در نهايت به ساخت ابزارهاي ابر محاسباتي به کوچکي يک ساعت مچي منتهي شد.اگر ظرفيت نهايي ذخيره اطلاعات، به حدود يک ترابيت در هر اينچ مربع برسد، ذخيره سازي پنجاه عدد DVD بيشتر در يک هاردديسک با ابعاد يک کارت اعتباري ميسر خواهد شد. ساخت تراشه ها در اندازه هاي فوق العاده کوچک به عنوان مثال در اندازه هاي سي و دو تا نود نانومتر و توليد ديسک هاي نوري 100 گيگا بايتي در اندازه بايتي در اندازه هاي کوچک نيز از ديگر کاربردهاست.
5 ) کاربرد فناوری در صنعت الکترونيک

اسلاید 19 :

يکي از اصلي ترين موضوعات مطرح در نانو فناوري، ساخت مواد با خواص جديد است. اين مواد ارزش افزوده بسيار بالا و کارايي بيشتري در تمام صنايع خواهند داشت؛ که صنعت خودرو نيز از آن مستثني نيست. ساخت بدنه سبک تر و مقاوم تر براي خودرو، ساخت لاستيک هايي با مقاومت سايشي بهتر، ساخت قطعات موتور با عمر چند برابر، کاهش مصرف سوخت خودرو، ساخت باتري هايي با انرژي بالا و دوام بيشتر، ساخت حس گرهاي چند منظوره براي كنترل فرآيندهاي مختلف در خودرو، ساخت کاتاليزورهاي اگزوز خودرو جهت کاهش آلودگي هوا، لايه هاي خيلي محکم با خصوصيات ويژه اي مثل الکتروکروميک (رنگ پذيري الکتريکي) يا خود پاک کنندگي براي استفاده در شيشه ها و آينه هاي خودرو و سازگار کردن خودرو با محيط زيست و بسياري از موارد ديگر از جمله کاربردهايي هستند که نانوفناوري در صنعت خودرو خواهد داشت.
همچنين جايگزيني کربن سياه تايرها با ذرات رس و پليمرهاي نانومتري، فناوري جديدي است که تايرهاي سازگار با محيط زيست و مقاوم در برابر ساييدگي را به ارمغان مي آورد.صنعت خودرو از طرفي در معرض فشارهاي ناشي از قيمت سوخت و مسايل ايمني است و از طرف ديگر به شدت تحت تأثير سلايق و تنوع در خواسته هاي مشتريان براي مدل هاي جديد خودرو است که با رجوع به فناوري نانو مي توان بر مشکلات فوق فايق آمد.
6 ) کاربرد نانوفناوری در صنعت خودرو

اسلاید 20 :

7) برخی كاربردهاي پزشكی فناوری نانو
پزشكي نانو در واقع كاربرد فناوري نانو در پيشگيري و درمان بيماريها در بدن انسان است. اين دانش در حالت تكامل اين ظرفيت بالقوه را دارد كه علم پزشكي را كاملا دگرگون كند.كاربردهاي ثبت شده و آزمايشگاهي پزشكي نانو، آزمايشهاي تشخيصي، شيميدرماني، پمپهاي انسولين، تزريقهاي بدون سوزن، فعاليتهاي كمكي در بخش شنوايي، سنسورهاي مختلف پزشكي و سيستم تحويل دارو در بافتهاي بدن هستند.
سيستم تحويل دارو به بافتهاي بدن
سرطان
تصويربرداري و تعقيب جريانها در بافتها
برخي پيشرفت هاي نانو در پزشكي :