جستجو در تالارهای گفتگو

سلام و درود خدمت دوستان عزیز.... این تاپیک ایجاد شد تا سوالات شما تو زمینه نانو تا حد امکان پاسخ داده بشه.... من دانشجوی ارشد نانو هستم و سوالاتتونو خودم یا اگه نتونستم با کمک همکلاسی هام جواب خواهم داد... امید وارم بتونم تا جایی که از دستم بر بیاد کمک کنم... ممنون....

الاستومرهاي پلي يورتاني، خانواده‌اي از كوپليمرهاي توده‌اي بخش شده است كه كاربردهاي مهمي در زمينه‌هاي گوناگون صنعتي و پزشكي پيدا كرده است. اولين پلي يورتان، از واكنش دي‌ايزوسيانات آليفاتيك با دي‌آمين به‌دست آمد. اتو باير و همكارانش اولين بار اين پلي‌يورتان را معرفي نمودندکه به شدت آبدوست بود و بنابراين به عنوان پلاستيك يا فيبر نمي‌توانست مورد استفاده قرار گيرد. واكنش بين دي‌ايزوسيانات‌هاي آليفاتيك و گليكول‌ها منجر به توليد پلي يورتاني با خصوصيات پلاستيكي و فيبري گرديد. به دنبال آن، با استفاده از دي‌ايزوسيانات آروماتيك و گليكول‌هاي با وزن مولكولي بسيار بالا، پلي‌ يورتاني به‌دست آمد كه خانواده مهمي از الاستومرهاي ترموپلاستيك به شمار مي‌رود. خواص يورتانها از مواد ترموست بسيار سخت تا الاستومرهاي نرم تغيير مي‌كند. از پلي يورتانهاي ترموپلاستيك، در ساخت وسايل قابل كاشت بسيار مهمي استفاده مي‌شود، چرا كه داراي خواص مكانيكي خوب نظير استحكام كششي، چقرمگي، مقاومت به سايش و مقاومت به تخريب شدن، به علاوه زيست سازگاري خوب مي‌باشند كه آنها را در گروه مواد مناسب جهت كاربردهاي پزشكي قرار مي‌دهد. كاربردهاي پلي يورتان‌ها با استفاده از پلي اترها به عنوان پلي‌ال، در سنتز پلي يورتان مي‌توان كاشتني‌هاي طولاني مدت تهيه نمود، كه در قلب مصنوعي، کليه مصنوعي، ريه مصنوعي، هموپرفيوژن، لوزالمعده مصنوعي، *****هاي خوني، کاتترها، عروق مصنوعي، باي‌پس سرخرگ‌ها يا سياهرگ‌‌ها، کاشتني‌هاي دندان و لثه، بيماريهاي ادراري، ترميم زخم، رساندن يا خارج كردن مايعات، نمايش فشار عروق، آنژيوپلاستي، مسدود کردن عروق، جراحي عروق آئورت و كرونري، دريچه‌هاي قلب ‌سه‌لتي و دولتي كاربرد دارند. در صورتي كه از پلي اترها به عنوان پلي‌ال، در سنتز پلي يورتان استفاده شود، پلي يورتان‌هاي زيست تخريب پذير مدت تهيه مي‌شود كه به طور مثال در کانال هدايت بازسازي عصب، ساختارهاي قلبي –عروقي، بازسازي غضروف مفصل ومنيسک زانو، براي تعويض وجايگزيني استخوان اسفنجي، در سيستم‌هاي رهايش کنترول شده دارو و براي ترميم پوست كاربرد دارد. شكل (1) برخي از وسايل و ايمپلنت‌هاي پلي‌يورتاني مورد استفاده در پزشكي را نشان مي‌دهد. تاثير ساختار شيميايي و مورفولوژي سطح روي خون سازگاري پلي يورتان در اواخر سال 1980 تعدادي از دانشمندان، شيمي، ساختار و مورفولوژي سطح پلي‌يورتان‌ها را مورد بررسي قرار دادند و به تدريج روش‌هاي جديد پوشش دهي سطح به‌همراه پيوندهاي مواد ديگر به سطح پلي‌يورتان‌ها، با هدف بهبود خونسازگاري ابداع شد. در سالهاي اخير، ترکيب شيميايي پلي‌يورتان‌ها جهت بهبود خونسازگاري با تغييرات بسيار زيادي همراه شده است. از جمله اين موارد سنتز پلي‌يورتان يا پلي‌يورتان ِيورا با قسمت‌هاي نرم آبدوست است. «Cooper»، نيز در مورد ارتباط بين شيمي پلي‌ال‌ها و خون‌سازگاري پلي‌يورتانها، تحقيقاتي را برروي نمونه‌هاي مختلف پلي‌يورتانها با پلي‌ال‌هاي متفاوت نظير PEO، PTMO، PBD (پلي‌بوتادين) و PDMS انجام داد. اين پلي‌يورتان‌ها به روش پليمريزاسيون دو مرحله‌اي تهيه شدند و بر روي لوله‌‌هاي پلي‌اتيلني پوشش‌دهي شده و سپس درون بدن سگ قرار گرفتند تا پاسخ لخته‌زايي آنها مشخص گردد. پلي‌يورتان با پلي‌ال PDMS کمترين لخته‌زايي را نسبت به نمونه‌هاي ديگر نشان داد. طبيعت آبگريز PDMS باعث بهبود آبگريزي سطح پلي‌يورتان پايه PDMS و در نتيجه توجيهي براي بهبود خون‌سازگاري آن نسبت به ساير موارد مي‌شود و ميزان چسبندگي اوليه پلاکت‌ها با افزايش آبدوستي پلي‌ال‌ها افزايش مي‌يابد. بنابراين بايد گفت که خون‌سازگاري پلي‌يورتان‌ها بستگي زيادي به ترکيبات سازنده آن و عوامل مختلف نظير جداسازي ميکروفازها، ناهمگني سطح و آبدوستي سطح خواهد داشت. استفاده از سولفونات يا پوشش‌هايي نظير هپارين در تغيير پاسخ خون به اين مواد نقش بسيار عمده‌اي را ايفا مي‌کنند. محققي به نام Santerre [55]، پلي‌يورتان‌هايي را بر پايه سولفونات سنتز نمود که داراي گروه‌هاي مختلف سولفور(3.1 % - 1.4%) بود. در نمونه‌هاي با گروه‌هاي سولفونات بيشتر زمان لخته‌زايي افزايش يافت. روشهاي بهبود خواص سطحي پلي‌يورتانها با توجه به اينکه خونسازگاري يک بيومتريال بستگي مستقيم به شيمي سطح آن دارد، تغيير در وضعيت سطحي کمک بسيار زيادي در حل مشکلات خون‌سازگاري خواهد نمود. از جمله موادي که در اين مورد نتايج و رضايت بخشي را در بهبود خونسازگاري نشان داده‌اند، ‌مي‌توان به سولفونات پلي‌اتر يورتان، پيوند سطح اکريل آميد و دي اکريل آميد با پلي‌اتر يورتان، اتصال فسفوريل کولين به سطح پلي‌اتر يورتان با استفاده از پرتو UV و پيوند پروپيل سولفات – پروپيلن اکسايد (PEO-SO3)، اشاره نمود. در سالهاي اخير محققان زيادي براي افزايش بهبود خونسازگاري بيومتريال‌ها از پيوند هپارين به سطح آنها استفاده نموده‌اند كه نتايج رضايت‌بخشي نيز به همراه داشته است. يکي از مهمترين مشکلات در اين راه، پيوند يوني هپارين (surfaces bearing ionically bound heparin ) به سطح پلي‌يورتان است. هپارين مي‌تواند بصورت کووالاني با گروههاي آمين يا هيدروکسيل آزاد ايزوسيانات پيوند برقرار سازد. در بين تمام روشهايي که باعث تثبيت هپارين ‌مي‌شود، موثرترين روش استفاده از تابش اکسيژن پلاسماي يونيزه شده است که باعث پيوند با پليمر ‌مي‌شود. نتايج خونسازگاري حاصل از هپارينيزه شدن پلي‌يورتان‌، نشانگر فعاليت کمتر پلاکتها و پروتئين‌هاي پلاسما است که منجر به کاهش تشکيل لخته خون مي‌شود. همچنين چسبندگي سلولهاي تک هسته‌اي و ترشح فاکتور نکروز تومور در تماس با پلي‌يورتان هپارينيزه شده کمتر گزارش شده است. از ديگر راههايي که ‌مي‌توان بدون استفاده از پوشش‌هاي هپاريني به يک پلي‌يورتان خون سازگار دست يافت، پوشش دهي يا تثبيت شيميايي داروهاي ضد لخته زا يا مولکولهايي نظير مشتقات Urookinase ، Prostacyclin، ADPase، Dipyridamol، Glucose و اتمهاي نقره گزارش شده است. پلي‌يورتان‌هاي داراي گروه‌هاي سولفونات، لخته زايي بسيار کمي نسبت به پلي‌يورتان‌هاي معمولي داشت. پلي‌يورتان‌هاي سولفونات شده ترومبين (آنزيم مؤثر براي ايجاد لخته) را مصرف کرده و بر پليمريزه شدن فيبرينوژن تأثير مستقيم مي‌گذارد. ايجاد پيوند کووانسي پپتيد Arg-Gly-Asp (RGD)، با ستون اصلي پليمر نيز يکي ديگر از روش‌هاي بهبود خواص خون‌سازگاري پلي‌يورتان‌ها است كه در نتيجه چسبندگي سلول‌هاي اندوتليال به سطح پليمر افزايش مي‌يابد. تخريب پلي يورتان‌ها همه پليمرها امكان تخريب دارد و پلي يورتان‌ها نيز از اين قاعده مستثني نيست جهت جلوگيري از تخريب پلي يورتان‌ها روش‌‌هاي مختلفي وجود دارد. كه شامل هيدروليز، فتوليز، سلوليز، توموليز، پيروليز (تجزيه در اثر حرارت) وتخريب بيولوژيك، ترك بر اثر استرس محيطي، اكسيد شدن و تخريب بوسيله ميكروب و قارچها مي‌شود. در حالت بيولوژيك تنش محيطي باعث ايجاد ترك مي‌شود كه در نهايت شكست ممكن است به‌وجود آيد و باعث ايجاد تخريب سطحي ويژه در پليمر شود. آنزيم‌ها نيز مي‌توانند باعث تخريب پلي يورتان‌ها شود. تخريب ميكروبي، يك واكنش تجزيه شيميايي است كه به‌وسيله حمله ميكرو ارگانيسم‌ها صورت مي‌گيرد. آنزيم‌ها و قارچ‌ها نيز ممكن است پلي يورتان‌ها را تخريب كند. پيوندهاي مستعد براي تخريب هيدروليتيك در پلي يورتان‌ها، پيوندهاي استري و يورتاني است. استرها به اسيد و الكل تجزيه مي‌شود و پيوندهاي يورتاني در نتيجه تخريب شدن به كرباميك اسيد و الكل هيدروليز مي‌شود. تركيبات مسئول تخريب پليمرها در بدن شامل آب، نمك، پراكسيدها و آنزيمها است. به‌طور كلي مولكولهايي مانند ويتامين‌ها و راديكالهاي آزاد باعث تسريع كردن تخريب مي‌شود. اگر پلي يورتان هيدروفوب باشد تخريب معمولاً در سطح مواد انجام مي‌شود. اگر پلي يورتان‌ها هيدروفيل باشد، آب در توده پليمر وارد شده و تخريب در سرتاسر ماده اتفاق مي‌افتد. تخريب پليمر در مايع Media ( پلاسما و بافت ) به طوركلي شامل مراحل زير است. 1) جذب مديا در سطح پليمر، 2) جذب مديا به توده پليمر، 3) واكنشهاي شيمايي با پيوندهاي ناپايدار در پليمر و 4) نقل و انتقال توليدات تخريب از ماتريكس پليمر و جذب سطحي محصولات تخريب از سطح پليمر. تاثير آبدوستي بر ميزان تخريب پلي يورتان‌هاي يكي از مشكلات اصلي كاشت پلي يورتان‌ها در حالت vivo in تمايل آنها براي آهكي شدن و تخريب شدن است. اكثر ايمپلنت‌هاي پلي يورتاني در حالت in vivoاز طريق هيدروليز تخريب مي‌شود. الاستومرهاي زيست تخريب پذيردر ايمپلنت‌هاي قلبي و عروقي، داربستها براي مهندسي بافت، ترميم غضروف مفصل، پوست مصنوعي و درتعويض و جانشيني پيوند استخوان اسفنجي استفاده مي‌شود. مواد هيدروفيل مانند هيدروژل‌ها، به عنوان سدي براي چسبندگي بافت‌ها استفاده مي‌شود. موادي با هيدروفيلي كم، باعث چسبندگي تكثير سلول‌ها مي‌شود كه براي داربستهاي مهندسي بافت مناسب است. واكنش پلي يورتان زيست تخريب پذير با استئوبلاست‌ها و كندروسيت‌ها و ماكروفاژها كاربرد پليمرهاي زيست تخريب پذير به عنوان يكي از پيشرفت‌هاي عمده در تحقيقات مواد درپزشكي مطرح است. مواد زيست تخريب پذيركاربردهاي بي‌شماري در پزشكي و جراحي دارند واين مواد طوري طراحي شده است كه در حالت in vivo تخريب شود. تصور كلي از زيست سازگاري بر اساس واكنش ميان يك ماده و محيط بيولوژيك است. واكنش بافت‌ها و سلول‌ها در خيلي از موارد بوسيله پاسخ التهابي مشخص مي‌شود. در مهندسي بافت از ماتريس‌ها و داربستهاي زيست تخريب‌پذير پليمري به عنوان حامل سلول براي بازسازي بافت‌هاي معيوب استفاده مي‌شود. به‌طور كلي، ايمپلنت‌ها نبايد باعث پاسخ غيرعادي در بافت‌ها و باعث توليد مواد سمي يا تأثيرات سرطان زائي در بافت شوند. در تحقيقات جديد، پلي يورتان‌هاي زيست تخريب پذير زيست سازگاري مطلوبي از خود نشان مي‌دهد. اين پلي يورتان‌ها هر چند كه باعث فعال شدن ماكروفاژها مي‌شود ولي تأثيرات سمي و سرطان زائي در بدن ندارد. در تحقيقات in vivo، فوم پلي يورتان زيست تخريب پذير،زيست سازگاري مطلوبي را از خود نشان داده است. در يك تحقيق جديد، جهت ارزيابي زيست سازگاري از فوم پلي استر پلي يورتان زيست تخريب پذير با سايز سوراخها 100-400 m استفاده شده و واكنش كندروسيت‌هاي و سلول‌هاي استئوبلاست موش [line Mc3T3-E1] با فوم پلي يورتان زيست تخريب پذير( Degrapol -foam) مورد بررسي قرار گرفته شده است پاسخ سلولي که شامل: رشد، فعاليت سلول‌ها و پاسخ سلولي استئوبلاست‌ها و ماكروفاژها به محصولات تخريب در نظر گرفته شد. سلول‌هاي استئوبلاست‌ها و كندرويست‌ها از موش‌هاي صحرايي نر بالغ جدا شده بود. جهت سنتز اين كوپليمر نيز مقدار برابر از PHB– دي‌ال و پلي کاپرولاکتون دي‌ال در 1 و2 دي كلرو اتيلن حل شده وبه صورت آزئوتروپيكالي به‌وسيله برگشت حلال تحت نيتروژن خشك، سنتز شد. اين پلي استريورتان، يك بخش آمورف و يك بخش كريستالي دارد و همچنين دي ال با PHB تشكيل حوزه‌هاي كريستالي مي‌دهد و دي ال با پلي كاپر.لاكتون تشكيل حوزه‌هاي آمورف مي‌دهد. پس از كشت سلولي، اسكن به‌وسيله ميكروسكوپ الكتروني ( SEM) نشان مي‌دهد كه سلول‌ها در سطح و داخل حفره‌هاي فوم رشد مي‌كند و سلول‌هايي كه در سطح فوم ديده مي‌شود و به صورت يك نمايش سلولي مسطح و چند لايه سلول متلاقي، ديده مي‌شود. نتايج به‌دست آمده نشانگر اين مطلب است كه استئوبلاست‌ها و ماكروفاژها توانايي بيگانه خواري و فاگوسيتوز محصولات تخريب را دارندو محصولات تخريب در غلظت كم، تأثيري در رشد و عملكرد استئوبلاست‌ها نمي گذارد. به‌طور كلي كندروسيت‌ها و استئوبلاست‌ها در فوم زيست تخريب پذير تكثير يافت و فنوتيب‌شان را نگاه داشت. اين مطلب نشان مي‌دهد كه اين داربستها براي مراحل ترميم استخوان مفيد است.

نانوجاذب قابل بازیافت از سوی پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر عرضه شد که قادر است در مدت 2 دقیقه 33 گرم آلاینده رنگی صنایع نساجی و پتروشیمی را جذب کند. به گزارش گروه علمی خبرگزاری دانشجو، آلاینده‌های رنگی، مهم‌ترین آلاینده‌های شناخته شده در جهان هستند که علاوه بر آلوده کردن آب دریاها و اقیانوس‌ها، با جلوگیری از تابش نور خورشید به اعماق دریا، فرایند فتوسنتز را مختل کرده و موجب مرگ آبزیان می‌شوند. علاوه بر این رنگزاهای مصنوعی، سمی و سرطان‌زا هستند. بنابراین معرفی سیستمی که بتواند این مواد را جذب کند، به عنوان یک فرایند ساده و اقتصادی در حذف این آلاینده‌ها ضروری است که برای این منظور محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر در تحقیقات اخیر خود تلاش کردند با معرفی یک ماده فوق جاذب و قابل بازیافت، راهکاری را ارائه دهند. نانوجاذب تولید شده در این تحقیقات که از جنس دندریمر پلی پروپیلن ایمین است، از قدرت جذب تقریبا هزار برابری در مقایسه با جاذب‌های معمولی برخوردار است. با توجه به امکان بازیابی این نانوجاذب در محیط قلیایی، می‌توان از آن برای رفع آلاینده‌های مختلف استفاده کرد. با توجه به ویژگی‌های ذکر شده، استفاده از این نانوجاذب باعث کاهش چشمگیر هزینه‌ها خواهد ‌شد. اندازه مولکولی دندریمر پلی پروپیلن ایمین حدود 5 نانومتر است که خود، سطح مخصوص بسیار بالایی را به پژوهشگران نوید می‌دهد. در نتیجه جذب 33 گرم آلاینده توسط تنها یک گرم نانودندریمر و جذب هزار برابری آن نسبت به جاذب‌های معمول امری بدیهی است. این پدیده به واسطه سطح مخصوص بسیار بالای این نانو پلیمر پرشاخه و همچنین وجود نانو‌حفره‌ها در ساختار آن صورت می‌گیرد. با توجه به قابلیت‌های خاص نانوجاذب تولید شده، به عنوان ماده‌ای ضد میکروب و همچنین برای حذف آلاینده‌های فلزات سنگین موجود در آب نیز قابل کاربرد است. این محققان موفق به جذب 33 گرم آلاینده توسط یک گرم جاذب پلیمری نانوساختار در مدت زمان کمتر از 2 دقیقه شدند. به دلیل سرعت بالای فرایند در صورت به کارگیری آن، می تواند در سیستم‌های پیوسته به کار رود. نتایج این تحقیقات مورد توجه صنایع نساجی، مواد غذایی، پتروشیمی و مواد فلزی قرار خواهد گرفت. منبع: مجله بسپار

هر چند که گفته مى شود نانوفناورى قابلیت تولید و کاربرد فناورى هاى تمیزتر را دارا است؛ اما در کاربرد نانومواد یا ریزمواد باید احتیاط لازم را به عمل آورد. مطالعات نشان مى دهد افرادى که در معرض انتشار نانومواد قرار دارند ممکن است به عارضه هایى دچار شوند و همچنین تخلیه نانوذرات به آب نیز سبب آلودگى هاى سمى زیست محیطى مى شود. در این نوشتار جهت آشنایى بیشتر خوانندگان گرامى با سایر جنبه هاى علم و فناورى رو به رشد نانو یکى از کامل ترین و جدیدترین مطالعاتى که در زمینه خطرات نانوذرات انجام شده و هم اکنون در مجله Journal of Cleaner Production زیر چاپ است؛ به صورت خلاصه ترجمه و ارائه شده است. • • • ویژگى بارز نانوفناورى استفاده آن از ذرات بسیار کوچکى است که حداقل یکى از ابعاد آنها کمتر از ۱۰۰ نانومتر باشد. گفته شده است که نانوفناورى مى تواند مواد زائد و آلودگى ها را از محیط حذف کند حتى مى تواند به طور فزاینده اى از مصرف و هدر رفتن منابع جلوگیرى کند که این خود مى تواند سبب شود قیمت تمام شده بسیارى از محصولات و فرآیندها کاهش یابد. از سوى دیگر نانوفناورى این قابلیت را دارد که با فراهم آوردن امکان انتخاب گرى بالا در واکنش هاى شیمیایى، بهره ورى در مصرف انرژى و کاهش تولید مواد زائد را موجب شود. با این وجود مطالعات نشان مى دهد که این فناورى نوظهور آنچنان که گفته مى شود بى خطر نیست. اصولاً ما با سه دسته نانومواد سروکار داریم. دسته اول که مهم ترین و قدیمى ترین آنها کربن سیاه یا کربن بلاک است که در ساختن لاستیک و نیز در صنایع چاپ به کار مى رود. کاربردهاى جدید این نانوماده در صنایع دیگرى چون صنایع پوششى، نساجى، سرامیک، شیشه و… گزارش شده است. تنها افرادى که در این صنایع کار مى کنند مى توانند در معرض این دسته از نانومواد قرار بگیرند. دسته دوم شامل نانوذراتى است که در مواد دارویى و آرایشى بهداشتى به کار مى روند که بالنسبه عموم افراد ممکن است از آنها استفاده کنند. دسته سوم نانوذراتى هستند که به صورت ناخواسته به عنوان محصول فرعى بعضى از فرآیندها- مانند سوختن سوخت هاى دیزلى، گداختن فلزات و حرارت دادن پلیمرها تولید مى شوند، که به این دسته نانوذرات غیرتولیدى نیز گفته مى شود. امروزه بیشتر نانوذرات تولیدى از اکسیدهاى فلزى، سیلیکون و کربن ساخته مى شوند. بیشتر نانوذرات دارو رسان از چربى ها و ساختارهایى با پایه پلى اتیلن گلیکول ساخته شده اند. یکى از راه هاى ورود نانومواد به داخل بدن موجودات زنده استنشاق است. این امر یکى از موضوعاتى بوده است که بسیار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. مدارک معتبرى وجود دارد که ثابت مى کند ذرات پایدار با اندازه کمتر از ۱۰۰ نانومتر پس از استنشاق مى توانند مسمومیت اساسى ایجاد کنند. ذرات استنشاق شده تمایل زیادى به رسوب کردن در مجارى تنفسى و ریه ها دارند که این تمایل در افراد مبتلا به آسم و سایر عارضه هاى تنفسى بیشتر است. التهاب ریه که از استنشاق نانوذرات حاصل مى شود در حیواناتى مانند موش مشاهده شده و اثر آن در حیوانات پیر بیشتر است. مطالعه اثر نانوذرات کربن و اکسید تیتانیم با اندازه هاى بین ۲۲۰- ۱۲ نانومتر روى موش ها نشان داده است که قدرت دفاعى را در شش هاى آنها پایین مى آورد. تماس مداوم و زیاد با نانوذرات ممکن است سبب تصلب بافت ها شود. کار در مکان هایى که در آنجا از کربن سیاه استفاده مى شود به مرور زمان سبب بروز بیمارى هاى تنفسى از قبیل برونشیت و یا حتى سرطان ریه مى شود. این بیمارى ها در حیواناتى که در تماس دائم با نانوذرات بوده اند مشاهده شده است. شواهد زیادى وجود دارد که نشان مى دهد سطح فعال و تعداد نانوذرات استنشاق شده در اثرات مخربى که ایجاد مى کنند نقش تعیین کننده دارند. طبیعت شیمیایى و بار الکتریکى نانوذرات نیز از دیگر عوامل تعیین کننده در میزان خطرناک بودن آنها در صورت استنشاق است. نانوذرات علاوه بر بیمارى هاى تنفسى که ایجاد مى کنند، مى توانند بروز بیمارى هایى را در سیستم قلبى عروقى انسان ایجاد کنند. اثر مخرب این ذرات روى سیستم قلبى حیوانات با آزمایشاتى که انجام شده به اثبات رسیده است. این بیمارى هاى قلبى ممکن است از تغییر در عملکرد شش ها نشات گرفته باشد و یا به نفوذ نانوذرات به بافت ریه مرتبط باشد. در مورد احتمال دوم شواهد نشان داده اند که نانوذرات جامد توانایى جابه جا شدن در مخاط و بافت هاى تنفسى انسان و سایر پستانداران را دارا هستند. حضور نانوذرات استنشاقى در سیستم گردش خون و در کبد مشاهده شده است. از سوى دیگر مطالعات نشان داده که تماس دائم و کامل با نانوذرات سبب ورود این مواد به مغز حیوانات شده است. نفوذ نانوذرات کربنى به قسمت بویایى مغز موش از طریق عبور از مخاط بویایى و عصب بویایى به اثبات رسیده است. در بعضى از موارد ممکن است اثر یک ماده ویژه اثر منفى نانوذرات را تشدید کند. به عنوان مثال حضور ذرات بزرگ نیکل در کنار نانوذرات این ماده صدمات ریوى و التهاب آن را افزایش مى دهد. این مطالعه نشان مى دهد که نه تنها سطح ویژه نانوذرات نیکل در اثرات مخرب آن نقش دارد بلکه یون هاى نیکل نیز اثر مهمى در ایجاد مسمومیت در سلول هاى موش دارند. سرطان ریه در انسان با در معرض نانوذرات نیکل قرار گرفتن ارتباط دارد. این اثر در حضور مواد محلولى که حاوى نیکل هستند بیشتر خود را مى نمایاند. از دیگر موادى که اثر تشدید کننده آنها روى فعالیت مخرب نانوذرات اثبات شده است مى توان آهن و دوده را نام برد. یکى دیگر از راه هاى نفوذ نانوذرات به داخل بدن حیوانات و انسان، نفوذ از راه پوست است. این مسئله در انسان اهمیت بیشترى دارد زیرا در مواد حاجب نور خورشید یا همان کرم هاى ضدآفتاب، از نانوذرات اکسید تیتانیم و اکسید روى استفاده مى شود. هم اینک مهم ترین استفاده از نانوذرات در مواد آرایشى بهداشتى استفاده از همین ذرات بسیار ریزاکسیدهاى فلزى است. مطالعات نشان داده است که نانوذرات تشکیل دهنده این مواد هشت ساعت پس از مصرف مى تواند از طریق غشاى سلول وارد سلول شود. این مسئله در مورد خرگوش و موش به اثبات رسیده است. این نانوذرات با ورود به درون سلول و انجام واکنش هاى کاتالیزشده نورى مى توانند سبب از بین رفتن اسیدهاى نوکلئیک و سایر اجزاى سلولى شوند. راه دیگر نفوذ پوستى نانوذرات به درون سلول هاى انسان از طریق نقل و انتقال و کار کردن با این مواد در آزمایشگاه ها و صنایع است. مطالعات در مورد نفوذ نانولوله هاى کربنى به بدن کسانى که در آزمایشگاه هاى مربوطه کار مى کنند موید این مسئله است. راه دیگر در معرض نانوذرات قرار گرفتن ورود آنها به زنجیره غذایى است که منشاء آن آلودگى هاى زیست محیطى است. اما یکى از آسان ترین و مهم ترین راه هاى ورود نانوذرات به درون بدن انسان استفاده از سیستم هاى دارورسان است. تعداد زیادى از مواد نانو به عنوان ترکیبات دارورسان مورد مطالعه قرار گرفته اند هم اینک استفاده از این سیستم ها به عنوان یکى از کاربردهاى مهم نانوفناورى مطرح است. یک اثر جانبى معمول بعد از استفاده از این مواد ایجاد حساسیت شدید است. از سوى دیگر هنگامى که از نانوذرات ترکیبات آلى فلزى یا پلیمرى استفاده مى شود خطر تجزیه ترکیبات وجود دارد که مواد حاصل از این تجزیه ممکن است اثرات زیان آورى را موجب شوند. به عنوان مثال ترکیب پلیمرى پلى آلکیل سیانو اکریلات که در بعضى از داروها استفاده مى شود در صورت داشتن شاخه آلکیلى کوچک به راحتى تجزیه شده و مواد سمى تولید مى کند اما این پلیمر اگر حاوى شاخه هاى آلکیلى بزرگ باشد تجزیه شدن آن کمتر اتفاق مى افتد. استفاده از نانوذرات به جاى رنگ هاى فلورسنتى در تصویربردارى از سیستم هاى زنده از کاربردهاى جدید نانومواد است. یکى از موادى که مطالعات زیادى در مورد آن انجام شده نیمه هادى نقاط کوانتومى است که از کادمیم و سلنیم ساخته شده است. این ماده به خاطر آزاد شدن یون کادمیم سمیت زیادى از خود نشان مى دهد. در پایان با توجه به مطالب فوق مى توان گفت که خطر کلى نانوذرات به پایدارى آنها در مواد زیستى مرتبط است. نانوذراتى که به راحتى به مواد با سمیت کم تجزیه مى شوند نسبت به نانوذرات مقاوم در مقابل تجزیه زیستى از زیان آ ورى کمترى برخوردارند. شکل و طبیعت سطح نانوذرات در زیان آور بودن آن نقش مهمى دارد. با توجه به این مطالعات و مشخص شدن اثرات جانبى منفى نانوذرات دارورسان، باید در جهت رفع این مشکل تدابیرى اندیشیده شود و همچنین کاربرد اکسید روى و اکسید تیتانیم در مواد ضدآفتاب باید مورد ارزیابى مجدد قرار گیرد.

مقدمه : نانوکامپوزيتهاي خاک رس / پليمر بهبود فوق‌العاده‌اي در بسياري از خواص فيزيکي و مهندسي پليمرهايي که در آنها از مقدار کمي پرکننده استفاده مي‌شود، ايجاد مي‌کند. اين تکنولوژي که امروزه مي‌تواند کاربرد تجاري نيز پيدا کند، توجه زيادي را طي سالهاي اخير به خود جلب کرده است. عمدة پيشرفت‌هايي که در اين زمينه بوقوع پيوسته، طي پانزده سال اخير بوده و در اين مقاله به اين پيشرفتها و همچنين مزيتها، محدوديتها و برخي مسايل و مشکلات آن خواهيم پرداخت. هر چند اخيراً پيشرفتهاي عمده‌اي در توسعة روشهاي سنتزي و کاربرد آنها در پليمرهاي مهندسي صورت گرفته و تحقيقاتي نيز در مورد خيلي از خواص مهندسي آنها صورت گرفته، ولي با اينحال، براي فهميدن مکانيزم‌هايي که باعث افزايش کارايي در نانوکامپوزيتهاي مرسوم به الياف تقويت مي‌شوند، مزيتها و امتيازاتي دارد، ولي هنوز نتوانسته تاثيري در بازار کامپوزيتهايي که در آنها جزء اليافي درصد بالايي دارد، ايجاد کند. موضوع فناوري نانو طي سالهاي اخير بطور فزاينده‌اي مطرح شده است. عرصة نانو، محدوده‌اي بين ابعاد ميکرو و ابعاد مولکولي است و اين محدوده‌اي است که دانشمندان مواد و شيميدان‌ها در آن به مطالعاتي پرداخته‌اند و اتفاقاً مورد توجه آنها نيز قرار گرفته است، مانند مطالعه در ساختار بلورها. ولي تکنولوژي که توسط علوم مواد و شيمي توسعه يافته و به نانومقياس معروف است، نبايد به عنوان نانوتکنولوژي تلقي شود. هدف اصلي در نانوتکنولوژي ايجاد کاربردهاي انقلابي و خواص فوق‌العاده مواد، با سازماندهي و جنبش آنها و همچنين طراحي ابزار در مقياس نانو مي‌باشد. تعريف نانوکامپوزيت‌هاي خاک­رس / پليمر يک مثال موردي از نانوتکنولوژي هستند. در اين نوع مواد، از خاک­رس‌هاي نوع اسمکتيت (Smectite-type) از قبيل هکتوريت، مونت موريلونيت و ميکاي سنتزي، به عنوان پرکننده براي بهبود خواص پليمرها استفاده مي‌شود. خاک­رس‌هاي نوع اسمکتيت، ساختاري لايه‌اي دارند و هر لايه، از اتمهاي سيليسيم کوئورانيه شده بصورت چهار وجهي که به يک صفحه هشت وجهي با لبه‌هاي مشترک از Al(OH) 3 يا Mg(OH) 2 متصل شده، تشکيل شده است. با توجه به طبيعت پيوند بين اين اتمها، انتظار مي‌رود اين مواد خواص مکانيکي فوق‌العاده‌اي را در جهت موازي اين لايه‌ها نشان دهند ولي خواص مکانيکي دقيق اين لايه‌ها هنوز شناخته نشده‌اند. اخيراً با استفاده از روشهاي مدل‌سازي تخمين زده شده که ضريب يانگ در راستاي لايه‌ها، پنجاه تا چهارصد برابر بيشتر از يک پليمر عادي است. لايه‌ها نسبت صفحه‌اي (aspect ratio) بالايي دارند و هر لايه تقريباً يک نانومتر ضخامت دارد، در حاليکه شعاع آن از سي نانومتر تا چند ميکرون، متفاوت مي‌باشد. صدها يا هزاران عدد از اين لايه‌ها بوسيله يک نيروي واندروالسي ضعيف، روي هم انباشته مي‌شوند تا يک جزء رسي را تشکيل دهند. با يک پيکربندي مناسب اين امکان وجود دراد که رس‌ها را به اشکال و ساختارهاي گوناگوني، درون يک پليمر، به شکل سازمان‌يافته قرار دهيم. در گذشته، عمدتاً به اين شکل از دانه‌هاي رسي براي افزايش کارايي پليمر استفاده مي‌شود که آنها را در حد ميکروني خرد مي‌کردند تا از آنها در توليد پليمرهاي تقويت شده بوسيله پرکننده‌هاي در اندازه ميکرون، استفاده کنند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده. مي‌توان تصور کرد که خواص مکانيکي فوق‌العاده لايه‌هاي منفرد در اجزاي خاک­رس نتوانند در يک سيستم به طرز موثري عمل کنند و پيوندهاي ضعيف بين دو لايه منشاء ايراد در اين کار مي‌باشد. معمول است که از ميزان بالايي از خاک­رس استفاده شود تا به بهبود کافي هر ضرايب دست يابيم، در حاليکه اين کار باعث کاهش استحکام و سختي پليمر مي‌شود. شکل 1: اصول کاربردي متفاوت در ساخت ميکرو و نانوکامپوزيت‌هاي رايج اصلي که در نانوکامپوزيت‌هاي خاک­رس / پليمر رعايت مي‌شود، اين است که نه تنها دانه‌هاي رسي را از هم جدا مي‌کنند، بلکه لايه‌هاي هر دانه را نيز از هم جدا مي‌کنند (همانطور که در شکل 1 بصورت شماتيک نشان داده شده است) با انجام اين عمل، خواص مکانيکي فوق‌العاده هر لايه نيز بطور موثر بکار مي‌آيد و اين در حالي است که در اجزاي تقويت­شده نيز بطور چشمگيري افزايش پيدا مي‌کند، زيرا هر جزء رسي خود از صدها تا هزارات لايه تشکيل شده است. ويژگيها نانوکامپوزيت­هاي خاک رس / پليمر يکي از دستاوردهاي تحقيقات اين است که مشخص شده که بسياري از خواص مهندسي هنگاميکه از ميزان کمي معمولاً چيزي کمتر از 5% وزني، پرکننده استفاده شود، بهبود قابل توجهي مي‌يابد. در پليمرهايي چون نايلون (nylon-6) 6 هرگاه از چنين ميزان کمي پرکننده استفاده شود، يک افزايش 103 درصدي در ضريب يانگ، 49 درصدي در قدرت کشساني و 146 درصدي در مقاومت در برابر تغيير شکل بر اثر گرما، از خود نشان مي‌دهد. ساير خواص فيزيکي بهبود يافته عبارتند از: مقاومت در برابر آتش، مقاومت بارير (barrier resistance) و هدايت يوني. امتياز ديگر نانوکامپوزيتهاي خاک رس / پليمر اين است که تاثير قابل توجهي بر خواص اپتيکي پليمر ندارند. ضخامت يک لايه رس منفرد، بسيار کمتر از طول موج نور مرئي است، بنابراين نانوکامپوزيت‌هاي خاک­رس / پليمر که خوب ورقه شده باشد، از نظر اپتيکي شفاف مي‌باشد. ميکرو نانوکامپوزيت‌هايي که تصويرشان در شکل 1 نشان داده شده، از ترکيب خاک­رس و پلي­پروپيلن و با استفاده از روش سرد کردن سريع جهت به حداقل رساندن اثر کريستاليزاسيون، ساخته شده‌اند. ميکروکامپوزيت‌هاي مرسوم، قهوه‌اي و مات به نظر مي‌رسند، در حاليکه نانوکامپوزيت‌ها تقريباً شفاف و بيرنگند. با اين دلايل، نتيجه مي‌گيريم که نانوکامپوزيتهاي خاك­رس/ پليمر نمايش خوبي از نانوتکنولوژي مي‌باشد. با سازماندهي و چينش ساختار کلي در پليمرها در مقياس نانومتر، مواد جديد با خواص نو يافت شده‌اند. نکته ديگر در توسعه نانوکامپوزيتهاي خاك­رس / پليمر اين است که اين تکنولوژي، فوراً مي‌تواند کاربرد تجاري پيدا کند، در حاليکه بيشتر نانوتکنولوژي‌هاي ديگر، هنوز در مرحله مفاهيم و اثبات هستند. كاربردهاي نانوکامپوزيت­هاي خاک رس / پليمر اولين کاربرد تجاري اين مواد با استفاده از نانوکامپوزيت خاك­رس / نايلون 6 بعنوان روکش نوار زمان‌سنج براي ماشينهاي تويوتا در همکاري با ube در سال 1991 بود. به فاصله کمي بعد از آن Unikita نانوکامپوزيت نايلون6 را بعنوان محافظ روي موتورهاي GDI شرکت ميتسوبيشي معرفي کرد. در آگوست 2001، ژنرال موتورز و باسل، کاربرد نانوکامپوزيت‌هاي خاك­رس / پليمر را بعنوان جزء مکمل COMC ساخاري و شورلت اکستروژن‌ها به همگان اعلام کرد. اين امر با کاربرد اين نانوکامپوزيت‌ها در درب‌هاي شورلت ايمپالاز (Impalas) صورت گرفت. اخيراً شرکت نوبل پليمرز (Noble/Polymers) نانوکامپوزيت‌هاي خاك­رس / پلي‌پروپيلن را براي استفاده در صندلي‌هاي هندا آکورد ساخته است و اين در حالي است که Ube دارد نانوکامپوزيت‌هاي خاك­رس / نايلون12 (clay/nylon-12) را براي استفاده در اجزاي سيستم سوخت‌رساني، توليد مي‌کند. علاوه بر کاربرد در صنعت خودرو، نانوکامپوزيت­هاي خاك­رس / پليمر، به صنايع نوشيدني‌ها نيز راه يافته‌اند. Alcos CSZ نانوکامپوزيتهاي خاك­رس / پليمر چندلايه را در کاربردهاي جديد خود (بعنوان مواد خطي – سدي) (barrier liner materials) بکار مي‌برد. شرکت Honey well محصولات نانوکامپوزيت خاك­رس / پليمري Aegis TM NC resin را در بسته‌بندي نوشيدني‌ها بکار مي‌برد و اخيراً شرکت‌هاي Mitsubishi Gas Chemical و Nano car ، نانوکامپوزيتهاي Nylon-MXD6 را براي ساخت بطري‌هاي چند لايه (polyethylene terephtalate) PET ساخته است. تاريخچه نانوکامپوزيتهاي خاك­رس / پليمر اگرچه تحقيقات در مورد ترکيب خاك­رس/ پليمر به قبل از 1980 برمي‌گردد، ولي کارهايي که در آن زمان صورت گرفت را نبايد در تاريخچه نانوکامپوزيتهاي خاك­رس / پليمر به حساب آورد، چرا که هيچگاه به نتيجه چشمگيري براي بهبود خواص فيزيکي و مهندس آنها ختم نشد. در حقيقت مي‌توان منشاء نانوتکنولوژي خاك­رس / پليمر را کارهاي شرکت تويوتا که تلاش براي لايه‌لايه کردن دانه‌هاي رسي در نايلون6 شروع شد، دانست. آنها فاش ساختند که توانسته‌اند بهبود قابل توجهي در خواص پليمرها، با تقويتشان بوسيله خاک رس در مقياس نانومتر، ايجاد کنند. از آن موقع به بعد تحقيقات وسيعي در اين زمينه در سطح جهان انجام شده است. در حال حاضر اين بهبودها به ساير پليمرهاي مهندسي از جمله پلي­پروپيلن (PP) ، پلي­اتيلن، پلي­استايرن، پلي­وينيل کلريد،­ آکريلونيتريل، پليمرهاي بوتا اي ان اسنايرن (ABS) ، پلي­متيل متاکريلات، PET ، کوپليمرهاي اتيلن سوينيل استات، پلي­اکريلونيتريل، پلي­کربنات، پلي­اتيلن اکسيد (PEO) ، اپوکسي رزين، پلي­اميد، پلي­لاکتيد، پلي­کاپرولاکتون، فنوليک رزين، پلي­پي­فنيلن وينيلن، پلي­پيرول، لاستيک، استارک (آهار)، پلي­اوراتان، پلي­وينيل پيريدين، سرايت کرده. تکنولوژي ساخت نانوکامپوزيت­هاي خاک­رس / پليمر مرحله نهايي در ساخت نانوکامپوزيت­هاي خاك­رس / پليمر، جدا جدا کردن لايه‌هاي رسي و پخش آن در پليمر مي‌باشد. استراتژي کار بستگي دارد به سازگاري و همگون بودن رس و پليمري که استفاده مي‌شود. اين تعيين مي‌کند که آيا نياز به عمليات مقدماتي روي خاك­رس يا پليمر قبل از مخلوط کردن هست يا نه. اگر سطح لايه‌هاي سيليکاتي با پليمر، سازگار و همگون باشد، اختلاط مستقيم بين اين دو مي‌تواند اتفاق بيفتد، بدون اينکه نياز به عمليات مقدماتي باشد. چنين مواردي بيشتر وقتي اتفاق مي‌افتد که پليمر قابل حل در آب، مانند PEO يا PVP استفاده کنيم، چرا که اين پليمرها و سطح لايه‌هاي سيليکات، هر دو آبدوست هستند و نيروهاي دوقطبي يا وان‌دروالسي بين لايه‌هاي سيليکات، باعث سهولت جذب مولکولهاي آبدوست و ايجاد فشارهاي عمودي روي لايه مي‌شود که در نتيجه باعث جداکردن تک‌تک لايه‌هاي رسي در اين پليمرها مي‌گردد. اما به هر حال، بيشتر پليمرها آب گريز و در نتيجه با دانه‌هاي رسي آبدوست، ناسازگار هستند. در اين موارد نياز به يکسري عمليات مقدماتي روي خاک­رس يا پليمر داريم. پرکاربردترين روش‌هاي براي اصلاح دانه‌هاي رسي، استفاده از آمينواسيدها، نمکهاي آمونيم آلي و يا فسفونيم تترا ارگانيک‌هاست تا سطح آبدوست رس‌ها را به آب گريز تبديل کنيم. دانه‌هاي رسي که به اين روش اصلاح مي‌شوند، ارگانوکلي ناميده مي‌شوند. در مورد پليمرهايي که فاقد هرگونه گروه عاملي مي‌باشند، مانند پلي­پروپيلن (PP) ، معمولاً از تکنيک­هاي افزودن گروه عاملي قطبي روي زنجيره پليمري استفاده مي‌شود و يا اينکه در طي فرآيند ساخت، پليمرهاي پيوند خورده را بصورت مستقيم وارد مي‌کنند. مثلاً در نانوکامپوزيت­هاي رسي / پلي­پروپيلن (clay PP) از مالئيک اسيد پيوند خورده به پلي­­پروپيلن، بصورت مستقيم استفاده شده است. در طي پيشرفتهاي اخير، از مخلوطي که پلي پروپيلن، پروپيلن پيوند خورده با مالئيک ايندريد و ارگانوکلي استفاده شده است. روشهاي زيادي در توليد نانوکامپوزيتها استفاده شده، ولي سه روشي که از ابتداي کار توسعه بيشتري يافته‌اند عباراند از: پليمريزاسيون insitu ، ترکيب محلول القاشدن و فرآيند ذوبي . روش اينسيتو عبارت است از وارد نمودن يک پيش ماده پليمري بين لايه‌هاي رسي و آنگاه پهن کردن و سپس پاشيدن لايه‌هاي رسي درون ماده زمينه (matrix) با پليمريزاسيون. ابتکار اين روش بوسيله گروه تحقيقاتي شرکت تويوتا بود و زماني رخ داد که مي‌خواستند نانوکامپوزيتهاي خاك­رس / پليمر6 را بسازند. اين روش قابليت و توانايي توليد نانوکامپوزيتهايي با لايه لايه شدگي خوب را دارد و در محدوده وسيعي از سيستم­هاي پليمري، کاربرد دارد. اين روش براي کارخانه‌هاي پليمر خام مناسب است تا در فرآيندهاي سنتزي پليمر، نانوکامپوزيت‌هاي رسي / پليمر بسازند و مخصوصاً براي پليمرهاي ترموستينگ (پليمرهايي که در برابر گرما مستحکم‌تر مي‌شوند) بسيار مفيد است. روش ترکيب محلول القا شده (solution induced interceletion) از يک حلال براي بارگيري و پخش رس‌ها در محلول پليمري استفاده مي‌شود. اين روش هنوز مشکلات و موانع زيادي را در راه توليد تجاري نانوکامپوزيت‌ها پيش رو دارد. قيمت بالاي حلالهاي مورد نياز و همچنين مشکل جداسازي فاز حلال از فاز محلول توليد شده، از جمله اين موانع هستند. همينطور در اين روش، نگرانيهايي از نظر امنيت و سلامتي وجود دارد . با اين وجود اين روش در مورد پليمرهاي محلول در آب قابل اجرا و مقرون به صرفه است، بخاطر قيمت پايين آب که بعنوان حلال استفاده مي‌شود و همچنين امنيت بيشتر و خطر کمتر آن براي سلامتي. در روش فرآيند ذوبي، ترکيب خاك­رس و پليمر در حين ذوب شدن انجام مي‌شود. بازده و کارآيي اين روش به اندازه روش اينسيتو نيست و کامپوزيتهاي توليد شده، ورقه‌ورقه شدگي کمي دارند. به هر حال اين روش مي‌تواند در صنايع توليد پليمر قديمي که در آنها از روشهاي قديمي مانند قالبگيري و تزريق (Extrution and injection molding) استفاده مي‌شود، بکار رود و اتفاقاً نقش مهمي در افزايش سرعت پيشرفت توليد تجاري نانوکامپوزيت‌هاي رس / پليمر ايفا کرده است. علاوه بر اين سه روش با روش‌هاي ديگر نيز در حال توسعه هستند که عبارتند از: ترکيب جامد، کوولکانيزاسيون و روش سل-ژل. اين روشها بعضاً در مراحل ابتدايي توسعه هستند و هنوز کاربرد وسيع پيدا نکرده‌اند. رقابت نانوکامپوزيت­هاي خاک­رس / پليمر با کامپوزيتهاي اليافي با پيدا شدن سروکله تکنولوژي نانوکامپوزيت، جهشي در زمينه تقويت پليمرها بوجود آمده، و معقول به نظر مي‌رسد که فکر کنيم نانوکامپوزيت­هاي خاك­رس / پليمر، بتوانند جاي کامپوزيتهاي تقويت شده با الياف مرسوم را بگيرند. از نظر تئوري، تقويت پليمرها در مقياس نانويي، امتيازات برتري نسبت به کامپوزيتهاي تقويت­شده با الياف دارند. ضعف کامپوزيت­هاي تقويت شده با الياف، در واقع يک شکست در راه استفاده مفيد از خواص ذاتي و طبيعي مواد است. مثلاً سعي مي‌کنيم که با بکارگيري پيوندهاي قوي کووالانسي و استفاده از صفحه‌هاي آروماتيک ساختار گرافيتي، مواد کربني را مستحکم‌تر کنيم. در حاليکه الياف کربني که امروزه استفاده مي‌شود، تنها 3 تا 4 درصد استحکام نظري صفحات آروماتيک را به دست مي‌دهند. عدم اتصال داخلي بين صفحات آروماتيک در ساختار الياف کربني، مانع دستيابي به استحکام مطلوب مواد مي‌شود، در حاليکه اين مشکل در مورد نانوکامپوزيتهاي تقويت­شده با پرکننده‌هاي لايه‌اي وجود ندارد. هنگاميکه از پرکننده‌هاي لايه‌اي و ورقه‌اي در زمينه پليمري استفاده مي‌شود، اتصالات و پيوندهاي داخلي بوجود آيد و بنابراين حداکثر استفاده از خواص ذاتي و طبيعي لايه‌هاي منفرد مي‌شود. در حقيقت خواص مکانيکي بدست آمده، در بهترين نانوکامپوزيت‌هاي خاك­رس / پليمر بسيار کمتر از کامپوزيتهايي است که از درصد بالايي الياف، براي تقويت استفاده مي‌کنند. در حال حاضر بيشترين پيشرفتها و بهبودها در خواص مکانيکي نانوکامپوزيتهاي خاك­رس / نايلون6 بدست آمده که در آنها 4 درصد وزني از خاك­رس بارگذاري شده است. شکل 2 ضريب و قدرت کشساني اين نانوکامپوزيت را با نايلون 60 و نايلون 60 تقويت شده با 48 درصد وزني، الياف خرده شيشه‌اي نشان مي‌دهد. مشاهده مي‌شود که بهترين نانوکامپوزيت خاك­رس / پليمري، هنگاميکه حجم بالايي از جز را تقويت‌کننده اليافي مطرح باشد، نمي‌تواند با کامپوزيتهاي اليافي همساني و رقابت کند. به منظور دستيابي به خواص مکانيکي بهتر عناصر تقويت‌کننده بيشتري در نانوکامپوزيتهاي خاك­رس / پليمر مورد نياز است، در حاليکه چنين کاري غيرممکن است. زيرا هنگاميکه عمل لايه لايه شدن اتفاق مي‌افتد، سطح تماس لايه‌هاي رسي صدها و بلکه هزاران برابر مي‌شود و اين باعث مي‌شود که مولکولهاي پليمر کاني، براي خيس کردن تمام سطح تقويت‌کننده‌هاي رسي نداشته باشيم. شکل 2 در هر حال، هنگاميکه بحث استفاده از درصد پايين پرکننده مطرح باشد، در اين حالت نانوکامپوزيت‌هاي خاك­رس / پليمر را با کامپوزيتهاي تقويت شده بوسيله الياف، مقايسه کنيم، مي‌بينيم که نانوکامپوزيتها تقويت بهتري را نسبت به کامپوزيتهاي اليافي مرسوم، نشان مي‌دهند. اطلاعات بدست آمده بوسيله تحقيقات Fornes و Panl در مورد ضريب يانگ نانوکامپوزيتهاي خاك­رس / نايلون6 و کامپوزيت­هاي نايلون6 تقويت شده با الياف شيشه‌اي در محدوده استفاده از 10 درصد وزني پرکننده، در شکل 3 رسم شده است. مي‌توان مشاهده نمود که نانوکامپوزيتها کارآيي بيشتري را در بهبود ضريب يانگ نسبت به کامپوزيتهاي اليافي نشان مي‌دهند. شکل 3 از مقايسه بالا مشهود مي‌گردد نانوکامپوزيتهاي خاك­رس / پليمر در محدوده بارگذاري درصد پايين از الياف، امتيازاتي نسبت به کامپوزيتهاي تقويت شده با الياف دارند و مطمئناً بازار کامپوزيتهاي اليافي مرسوم با حجم پايين از جزء اليافي، با پيشرفت نانوکامپوزيتهاي خاك­رس / پليمري تحت تاثير قرار خواهد گرفت، ولي فعلاً تابحال، پيشرفت در نانوکامپوزيت­ها تاثير کمي روي بازار کامپوزيتهاي تقويت شده با الياف گذاشته است. مشكلات توسعه نانوکامپوزيت­هاي خاک­رس / پليمر علاوه بر پرکننده‌ها، عمده مشکلات پيش­روي پيشرفت نانوتکنولوژي خاك­رس / پليمر عبارتنداز: عدم شناخت مکانيزمهاي موثر در افزايش کارايي، به کاربردي پليمرهاي ترموستينگ و عدم پايداري ارگانوکلي‌ها در برابر حرارت. اگرچه مدل‌سازي‌هاي زيادي در جهت پيشبرد درک از مکانيزم افزايش کارايي عمده خواص فيزيکي و مهندسي در استفاده از نانوکامپوزيت‌هاي خاك­رس / پليمر انجام شده، ولي هنوز مسافت زيادي را پيش­رو داريم. به­عنوان مثال، هنوز خواص فيزيکي مهندسي لايه‌هاي منفرد سيليکات، دقيقا شناخته نشده‌اند. از اين رو مشکل است که يک مکانيزم تقويت‌کننده ايجاد کنيم، و از طرفي، ساختار ذغال باقيمانده ناشي از احتراق نانوکامپوزيت خاك­رس / پليمر هنوز روشن نيست. بدون آن ممکن نيست مکانيزمي براي ايجاد مقاومت در برابر آتش، براي آن طراحي کنيم. مدل‌سازيها و تحقيقات تجربي اساسي، بايد در جهتي هدايت شود که در آينده اين موانع برطرف شوند. به کاربردن پليمرهاي ترموستينگ، مشکل عمده ديگري در توسعه نانوکامپوزيتهاي خاك­رس / پليمر مي‌باشد. ترکيب خاک­رس با يک پيش ماده پليمر ترموستينگ مي‌تواند عامليت يک پليمر را تغيير دهد. تغيير در عامليت بر ميزان اتصالات عرضي تاثير مي‌گذارد و بخوبي مشخص است که عمده خواص مهندسي پليمر‌هاي ترموستينگ، تابعي از ميزان تعداد اتصالات عرضي است. با اين وجود گزارش‌هايي هم وجود داشته مبني بر بهبود خواص مکانيکي سيستمهاي پليمري تروستينگي که ميزان اتصالات عرضي آن پايين بوده است، از جمله اپوکسي رزين با T g پايين و پلي اوراتان‌ها. آخرين مسئله مستقيماً بر مي‌گردد به نگراني در مورد تجاري‌سازي نانوتکنولوژي خاك­رس / پليمر، کمبود ارگانوکلي‌هاي پايدار در برابر گرما و نيز از نظر تجاري در دسترس، از موانع ثبت شده در اين مسير هستند. بيشتر ارگانوکلي‌هاي در دسترس، از جايگزيني کاتيون فلزي درون ساختار رس، با نمکهاي آمونياک آلي تهيه مي‌شوند. اين نمکهاي آمونيم در مقابل گرما ناپايدارند و حتي در دماهاي کمتر از 170 درجه سانتيگراد از بين مي‌روند. مسلماً چنين مواد فعال سطعي (سورفکتنت) براي بيشتر پلاستيکهاي مهندسي هنگاميکه از تکنولوژي فرآيند ذوب شدن براي ساختن نانوکامپوزيت‌ها استفاده شود، صاحب نيستند و ساخت نانوکامپوزيتهايي که در آن از ارگانوکلي‌هاي اصلاح شده بوسيله نمکهاي آمونيم بکار رفته، با استفاده از تکنيک‌هاي ديگر، به يک معضل تبديل شده است. اگرچه تعداد زيادي سورفکتنت پايدار در برابر گرما، مثل فسفونيم شناخته شده‌اند، ولي اين سورفکتنت‌ها براي کاربرد تجاري، مقرون به صرفه نيستند. نوآوري‌هايي در جهت اصلاح رس‌هاي آبدوست با استفاده از پليمرها و اليکومرهاي چند عاملي انجام شده تا ارگانوکلي‌هاي پايدار در برابر گرما براي توليد نانوکامپوزيتهاي رس / پليمر بسازند. خلاصه و نتيجه‌گيري: پيشرفت‌هاي عمده در توسعه نانوکامپوزيت­هاي خاك­رس / پليمر به پانزده ساله اخير بر مي‌گردد و مزيتها و محدوديتهاي اين تکنولوژي روشن شده است. با اين حال، تا شناخت مکانيزم‌هاي افزايش کارايي و بهبود خواص مهندسي آنها و اينکه بتوانيم ريزساختارهاي آنها را سازماندهي و چينش کنيم تا به خواص مهندسي ويژه دست پيداي کنيم، راه طولاني در پيش رو داريم. در مواقعي که از درصد پايين پرکننده استفاده شود، نانوکامپوزيتهاي خاك­رس / پليمر اين پتانسيل را دارند تا جايگزين کامپوزيتهاي مرسوم تقويت شده با الياف شوند.

محقق البرزی موفق به طراحی و ساخت نانوکامپوزیت نافعی، برای پیشگیری از بروز ضایعات نخاعی در بیماران تصادفی شد. زهرا زاوری سازنده این کامپوزیت اظهار کرد: این نانوکامپوزیت در ابتدا سنتز و سپس بر روی موش‌هایی که فلج شده بودند، آزمایش شد که پس از تزریق این نانوکامپوزیت به موش‌ها و انجام تستها و مطالعات رفتاری پس از یک ماه بهبود ضایعه نخاعی در موش‌ها مشاهده شد. وی خاطرنشان کرد: ثبت این طرح در داخل کشور به طور کامل انجام شده، ولی در بخش خارجی هنوز اقدامی برای ثبت صورت نگرفته است. زاوری افزود: اگر این طرح به تولید انبوه برسد، می‌تواند در آمبولانس‌های مراکز فوریتهای پزشکی مورد استفاده قرار گیرد. وی تصریح کرد: با تزریق این نانوکامپوزیت به مصدومان سوانح رانندگی که کمتر از هفت ساعت از قطع نخاع آنها می‌گذرد، می‌توان از فلج شدن آنها جلوگیری کرد. این محقق البرزی ادامه داد: این دارو باید قبل از هفت ساعت از وقوع ضایعه به نخاع فرد مصدوم تزریق شود. وی تصریح کرد: بخشی از هزینه‌های این طرح به صورت شخصی و بخش دیگر نیز توسط بخش آزمایشگاهی دانشگاه تهران، مرکز تحقیقات نانو و دانشگاه شهید بهشتی تامین شده است. زاوری در پایان گفت: با تولید انبوه این دارو، انقلابی در بهبود ضایعات نخاعی صورت می‌گیرد و بسیاری از مصدومان تصادفات رانندگی از ویلچرنشینی تا آخر عمر رهایی می‌یابند. منبع: مجله بسپار

نانوراکتورها محفظه های بسیار کوچکی با ابعاد نانومتر هستند که با محافظت از کاتالیزورها در برابر تاثیرات محیطی و نیز محصور کردن واکنشگرها و کاتالیزورها در فضایی کوچک به مدت طولانی، پتانسیل زیادی برای بهبود تبدیل های شیمیایی دارند. به طور کلی نانوراکتورها را می توان به دو گروه نانوراکتورهای طبیعی و سنتزی تقسیم نمود. گروه اول عملکردی انتخاب پذیرتر و در عین حال ساختاری پیچیده تر دارند در صورتی که گروه دوم دارای تنوع بیشتر و ساختاری ساده تر هستند. تاکنون مولکول های گوناگون و انواع درشت مولکول ها برای تهیه ی نانوراکتورهای سنتزی مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر طیف وسیعی از واکنش های شیمیایی، فضای درون نانوراکتورها محیط مناسبی برای تولید نانوساختارهای مختلف می باشد. ۱- مقدمه در مقیاس ماکروسکوپی، یک راکتور شیمیایی محفظه ای است که انجام واکنش را در حجم مشخصی ممکن می سازد. از مزایای استفاده از راکتور، امکان کنترل دقیق شرایط واکنش نظیر حلال، دما و سرعت هم زدن می باشد. در مقیاس میکرو و نانو نیز می توان محفظه هایی ایجاد کرد که حجم مشخصی از مخلوط واکنش را از محیط توده (Bulk Medium) جدا می کنند. اگر یک واکنش شیمیایی درون چنین محفظه ای محصور شود، در این صورت این محفظه یک نانوراکتور تلقی می شود. از مزایای استفاده از نانوراکتورها می توان به اعمال کنترل بیشتر بر انجام واکنش، انتخاب پذیری، جدا کردن مواد سمی و ناپایدار از محیط توده و به دنبال آن کاهش سمیت سیستم یا افزایش پایداری کاتالیزور و ایده آل بودن در فرایندهایی مانند دارورسانی (به دلیل اندازه ی کوچک آنها) اشاره کرد. معمولا مواد متخلخلی که یک بعد آنها کمتر از nm 100 باشد یا محفظه¬هایی با قطر کمتر از nm 500 به عنوان نانوراکتور در نظر گرفته می شوند. ولی در حالت کلی تر، قطر نانوراکتور را µm 1 ≥ در نظر می گیرند. در یک دسته بندی کلی نانوراکتورها به دو گروه نانوراکتورهای طبیعی و نانوراکتورهای سنتزی طبقه بندی می شوند. نانوراکتورهای طبیعی شامل میکرومحفظه های پروتئینی باکتریایی (Protein-based Bacterial Microcompartment)، قفس های پروتئینی (Protein Cages) و ویروس ها می باشند . نانوراکتورهای سنتزی تنوع بیشتری دارند و مولکول ها، درشت-مولکول ها، نانوساختارها و مواد جامد متخلخل را در بر می گیرند. هر یک از این موارد نیز زیرگروه های دیگری را شامل می شوند. ۲ نانوراکتورهای طبیعی سلول ها و اندامک های سلولی که ایده آل ترین نانوراکتورها محسوب می شوند دارای غشاهای لیپیدی هستند. این نانوراکتورها انتخاب پذیر می باشند، بدین معنی که قادر به تمایز بین مولکول های مختلف بوده و تنها به مولکول های خاصی اجازه ی ورود به حفره ی داخلی خود را می دهند. علاوه بر انتخاب پذیری، سلول ها با دارا بودن منافذی در غشا که با محرک های بیرونی نظیر تغییر pH باز و بسته می شوند، دارای حساسیت نیز می باشند. انتخاب پذیری و حساسیت ویژگی همه ی نانوراکتورهای طبیعی است . اخیرا محفظه های پروتئینی توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. در طبقه بندی کلی، پروتئین ها در شاخه ی درشت مولکول ها قرار می گیرند اما از آنجا که این ترکیبات درشت-مولکول زیستی محسوب می شوند در بحث نانوراکتورهای طبیعی به آنها پرداخته خواهد شد. ۲-۱ میکرومحفظه های پروتئینی باکتریایی نخستین نمونه از نانوراکتورهای طبیعی میکرومحفظه های باکتریایی هستند که به عنوان اندامک های پروتئینی در سلول های باکتری ها حضور دارند. در این نانوراکتورها، چند هزار پروتئین، پوسته ای با ساختار چندوجهی را تشکیل می دهند که قطری بین ۸۰ تا nm 150 دارد و حاوی چندین آنزیم مختلف است. کربوکسیزوم ها (Carboxysomes) از این نوع میکرومحفظه ها هستند که در همه ی سیانوباکتری ها یافت می شوند و با کپسوله کردن (Encapsulating) آنزیم های فرایند سوخت و ساز، سبب افزایش تثبیت دی*اکسید کربن (CO2 Fixation) می گردند (شکل ۱-الف) شکل ۱- (الف) مدل پیشنهادی برای کربوکسیزوم، (ب) ساختار سه بعدی فریتین و (ج) پروتئین متصل به DNA 2-2 قفس های پروتئینی در مقایسه با میکرومحفظه های پروتئینی که در زمینه های زیستی مورد استفاده قرار می گیرند، قفس های پروتئینی به عنوان نانوراکتور کاربردهای غیر زیستی دارند. فریتین ها (Ferritins) که پروتئین ذخیره سازی آهن هستند و دارای هسته ی اکسید آهن (III) آبدار می باشند، نخستین قفس های پروتئینی محسوب می شوند که به عنوان کاتالیزور مورد استفاده قرار گرفته اند. فریتین قفسی کروی با قطر خارجی nm 12 و حفره ی nm 8 است (شکل ۱-ب). این ترکیب به طور گسترده برای تهیه ی نانوذرات معدنی به کار می رود. همچنین در واکنش هایی مانند احیای نوری برخی از ترکیبات آلی و احیای یون های فلزی نظیر کروم (VI) و مس (II) در محلول آبی، از فریتین به عنوان کاتالیزور استفاده شده است. علاوه بر فریتین، پروتئین های دیگری نظیر پروتئین های متصل به DNA که از آن در برابر آسیب های اکسایشی محافظت می کنند نیز، به عنوان قفس پروتئینی مورد مطالعه قرار گرفته اند (شکل ۱-ج). ۲-۳- ویروس ها قفس پروتئینی ویروس ها که نوکلئیک اسید آنها را در بر می گیرد، کپسید (Capsid) نامیده می شود. با وجود تنوع کپسیدهای شناخته شده، تاکنون فقط یک کپسید به عنوان نانوراکتور برون-تن (In-vitro) مورد استفاده قرار گرفته است. این کپسید که متعلق به (CCMV (Cowpea Chlorotic Mottle Virus که ویروس عامل بیماری در گیاه لوبیا است می باشد، دارای قطر خارجی nm 28 بوده و از ۱۸۰ لایه ی پروتئینی تشکیل شده است که حفره ای با قطر nm 18 را در بر می گیرند (شکل ۲). با استفاده از آنزیم پراکسیداز (Peroxidase) به عنوان کاتالیزور، اکسایش یک ترکیب غیر فلووروسانس (Non-fluorescent) و تبدیل آن به محصولی فلوروسانسی درون این نانوراکتور انجام شده است . شکل ۲- تصویر (TEM (Transmission Electron Microscopy از CCMV (تصویر بزرگ) و کپسید خالی آن (تصویر کوچک) 3 – نانوراکتورهای سنتزی هرچند پوسته های پروتئینی ساختارهای طبیعی منحصربفردی برای کاتالیز کردن واکنش ها در مقیاس نانومتر محسوب می شوند، اما این ترکیبات بسیار پیچیده هستند. مولکول های سنتزی نانوراکتورهای ساده تری هستند که نسبت به انواع طبیعی آسان تر می توان آنها را کنترل کرد. ۱-۳- نانوراکتورهای مولکولی تجمع تعدادی مولکول در کنار هم و تشکیل یک حفره برای انجام واکنش شیمیایی، یک نانوراکتور مولکولی را ایجاد می*کند. گرچه طیف گسترده ای از مولکول ها در این گروه جای می گیرند اما می توان همه ی آنها را از نظر ساختاری در یکی از سه دسته ی کپسول ها (Capsules)، میسل ها (Micelles) و وزیکول ها (Vesicles) جای داد. برهمکنش هایی که منجر به تشکیل یک کپسول می شوند به دو دسته ی برهمکنش های کووالانسی و غیرکووالانسی تقسیم می گردند. سیکلودکسترین ها (Cyclodextrins, CDs) که مولکول های طبیعی حفره دار هستند با اتصال کووالانسی به مولکول های دیگر، نانوراکتورهایی را ایجاد می کنند که می توانند به طور انتخاب پذیر واکنش های مختلفی را انجام دهند (شکل ۳-الف) . کالیکسارن ها (Calixarenes) نیز که دارای حفره ی آبگریز فنجان مانندی (Cup-like) هستند از این دسته اند. این مولکول که به وسیله ی گروه های آبدوست احاطه شده است، از نانوراکتورهای مولکولی به شمار می آیند که واکنش های مختلفی از جمله احیای فلزات را می توان در آن*ها انجام داد (شکل ۳-ب). شکل ۳- (الف) ساختار انواع سیکلودکسترین ها (بالا) و واکنش هیدرولیز فسفودی استرهای حلقوی که با یک β-سیکلودکسترین عامل دار شده کاتالیز می شود (پایین) . (ب) واکنش احیای یون پالادیم (II) در حفره ی یک پلی کالیکسارن از آنجا که با افزایش مقدار و پیچیدگی محصولات، طراحی و تهیه ی نانوراکتورهای مبتنی بر برهمکنش های کووالانسی دشوارتر می شود، در سال های اخیر تولید ساختارهای دارای برهمکنش های غیرکووالانسی توسعه ی زیادی یافته است. از مهم ترین برهمکنش های غیرکووالانسی می توان به پیوند هیدروژنی و برهمکنش های فلز-لیگاند اشاره کرد (شکل ۴). شکل ۴- (الف) کپسول A-A که به وسیله ی ۱۲ پیوند هیدروژنی پایدار می شود. (ب) قفسی نیمه باز که از برهمکنش های فلز-لیگاند به وجود آمده است میسل ها و وزیکول ها تجمعی از مولکول های دوگانه دوست (Amphiphile) هستند. مولکول های دوگانه دوست دارای یک سر آبدوست (Hydrophile) و یک انتهای آبگریز (Hydrophobe) می باشند. یکی از شناخته شده ترین نمونه های آنها فسفولیپیدها هستند که بخش عمده ی غشای سلولی را تشکیل می دهند. بسته به مقدار شاخصی به نام پارامتر تراکم (Packing Parameter) که با p نشان داده می شود و به صورت (p=v/l.a) تعریف می گردد (a سطح موثر گروهی است که در سر فسفولیپید واقع می شود و v و l به ترتیب حجم و طول زنجیره ی هیدروکربنی فسفولیپید می باشند)، تجمع مولکول های فسفولیپید به تشکیل میسل، میسل معکوس یا وزیکول می انجامد (شکل ۵). وزیکول در واقع ساختاری دولایه است که در مقایسه با میسل سطح منظم تری دارد . ذکر این نکته لازم است که وزیکول های دارای غشای فسفولیپیدی، لیپوزوم (Liposome) نامیده می شوند. همچنین اصطلاح نانوراکتورهای آنزیمی به نانوراکتورهایی اطلاق می شود که حاوی آنزیم های آزاد باشند و متداول ترین نوع آنها وزیکول های لیپیدی هستند که آنزیم ها در آنها کپسوله شده اند . همه ی این ساختارها ابعادی در محدوده ی نانومتر دارند. شکل ۵- تشکیل میسل، میسل معکوس و وزیکول با توجه به پارامتر تراکم 2-3- نانوراکتورهای درشت مولکول تنوع ساختاری بسپارها (Polymers) از نظر تکپارهای (Monomers) سازنده، جرم مولکولی، گروه های عاملی و شکل آنها سبب شده است تا در زمینه های بسیاری به کار روند. در زمینه ی نانوراکتور، بسپارها به صورت درشت مولکول هایی منفرد با درونی میان تهی یا به شکل ساختارهای خودآرا (Self-assembled) با یک یا چند حفره (مانند میسل های بسپاری) مورد استفاده قرار می گیرند. ۱-۲-۳- پلیمرزوم ها (Polymersomes) اگر وزیکول از درشت مولکول های دوگانه دوست یعنی همبسپارهای دسته ای (Block Copolymers) تشکیل شده باشد، پلیمرزوم نامیده می شود . تاکنون همبسپارهای دو دسته ای (Diblock) و سه دسته ای (Triblock) گوناگونی برای تهیه ی پلیمرزوم هایی با اندازه و ضخامت های مختلف غشا مورد استفاده قرار گرفته است (جدول ۱). مثال های متعددی در مورد استفاده از این ساختارها به عنوان نانوراکتور وجود دارد که در آنها آنزیم های فعال یا کمپلکس های فلزات واسطه کپسوله شده اند . برای کپسوله کردن مولکول ها درون پلیمرزوم ها چند روش وجود دارد که در ساده ترین آنها، مولکول مهمان پیش از تشکیل پلیمرزوم به محلول همبسپار دسته ای افزوده می شود. از آنجا که ضخامت غشای پلیمرزوم ها در مقایسه با لیپوزوم ها بیشتر است، نفوذ آب به داخل غشای آنها کندتر صورت می گیرد و برای رفع این مشکل از کانال های پروتئینی درون غشای این ساختارها استفاده می شود (شکل ۶). جدول ۱- ساختار و نام اختصاری تعدادی از همبسپارهای دسته ای به کار رفته در تشکیل پلیمرزوم ها (دسته های آبگریز با رنگ قرمز نشان داده شده است) شکل ۶- برش عرضی یک پلیمرزوم که کانال های پروتئینی درون غشای آن را نشان می دهد علاوه بر واکنش های تک آنزیم، واکنش های چند مرحله ای را نیز می توان درون پلیمرزوم ها انجام داد. به عنوان مثال با کپسوله کردن آنزیم گلوکز اکسیداز درون حفره ی پلیمرزوم، قرار دادن آنزیم لیپاز در غشای آن و اتصال کووالانسی نوعی آنزیم پراکسیداز به سطح خارجی آن، یک نانوراکتور سه آنزیمی به دست می آید که از آن برای واکنش چند مرحله ای اکسایش مشتقات گلوکز استفاده می شود . ۲-۲-۳- هیدروژل ها هیدروژل ها بسپارهای اشباع از آب هستند که دارای فضای خالی زیادی بین اتصالات عرضی خود می باشند. از این فضاهای خالی می توان به عنوان نانوراکتور برای تشکیل هسته و رشد نانوذرات استفاده کرد. به عنوان مثال از این ترکیبات برای تهیه ی نانوذرات نقره استفاده شده است و با توجه به خاصیت ضد باکتری نانوذرات نقره، از هیدروژل های حاوی این نانوذرات به عنوان پوشش و بانداژ استفاده می شود (شکل ۷). شکل ۷- (الف) تصویر (SEM (Scanning Electron Microscopy هیدروژل خالص، (ب) تشکیل نانوذرات نقره در شبکه ی هیدروژل و (ج) تصویر SEM رشد نانوذرات نقره در نانوراکتور هیدروژل 3-2-3- نانوراکتورهای تک مولکولی (Unimolecular Nanoreactors) درختسان ها (Dendrimers) مولکول هایی منفرد هستند که دارای هسته ای مرکزی با شاخه های منظم شعاعی می باشند (شکل ۸-الف). کاربرد این ترکیبات در کاتالیز کردن واکنش ها به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. محل ایجاد اتصال کوواالانسی بین گونه ی کاتالیزوری و درختسان می تواند روی محیط، وسط یا در مرکز درختسان باشد. در سال های اخیر درختسان های انتخاب پذیر و دارای حساسیت توسعه یافته اند. نمونه ای از این نانوراکتورها که دارای شاخه های انتخاب پذیر و حساس به دما می باشد به عنوان یک کاتالیزور همگن در اکسایش تیول ها به کار رفته است .بسپارهای پرشاخه (Hyperbranched Polymers) و بسپارهای ستاره ای (Star Polymers) نیز در دسته ی نانوراکتورهای تک مولکولی جای می گیرند (شکل ۸-ب و ج). این نانوراکتورهای درشت مولکول، متناظرهای ارزان قیمت درختسان ها محسوب می شوند و قادرند کمپلکس های فلزی دارای فعالیت کاتالیزوری و نانوذرات را از طریق هسته ی خود کپسوله کنند . شکل ۸- (الف) انواع برهمکنش های تشکیل دهنده ی درختسان ها، (ب) بسپار پرشاخه و (ج) بسپار ستاره ای 3-3- مینی امولسیون (Miniemulsion) مینی امولسیون که با نام نانوامولسیون نیز شناخته می شود روشی برای تهیه ی ریزقطره های پایدار است که به عنوان نانوراکتور عمل می کنند. در این روش مخلوط دو مایع امتزاج ناپذیر مانند آب و روغن به همراه یک یا چند سورفاکتانت (Surfactant) با سرعت زیاد و با استفاده از تکنیک های گوناگون نظیر تابش فراصوت (ultrasonication) به هم زده می شود. در این حالت ماکرو ریزقطره هایی که توزیع اندازه ی گسترده ای دارند به نانو ریزقطره های دارای توزیع اندازه ی محدود شکسته می شوند (شکل ۹). محدوده ی اندازه ی این ریزقطره ها معمولا بین ۳۰ تا ۵۰۰ نانومتری است و هر ریزقطره به صورت یک نانوراکتور مستقل عمل می کند. کاربرد این روش در زمینه ی علوم دارویی در حال گسترش است چراکه به وسیله ی این نانوراکتورها می توان ترکیباتی با اندازه ی ذرات کوچک تر تهیه کرد که ظرفیت بیشتری برای حمل دارو خواهند داشت. به عنوان مثال، نانوراکتورهایی با اندازه ی قطرات nm 7 ± ۲۷ برای تهیه ی نانوذرات لیپیدی جامد (Solid Lipid Nanoparticles, SLNs) مورد استفاده قرار گرفته اند. شکل ۹- (الف) مراحل تهیه ی مینی امولسیون، (ب) تصویر میکروسکوپ نوری از ماکروامولسیون و (ج) مینی امولسیون 4-3- نانوساختارهای پوسته-هسته (Core-Shell) ساختارهای پوسته – هسته تنوع زیادی دارند و از نیمه رساناهای چند فازی تا نانوکامپوزیت-های فلز-اکسید فلزی را در بر می گیرند. در سال های اخیر تهیه ی ساختارهایی با هسته ی تغییرپذیر که درون پوسته ای توخالی قرار دارد، توسعه ی زیادی یافته است. اگر پوسته نسبت به واکنشگرها نفوذپذیر باشد، این نانوساختارهای پوسته -هسته به نانوراکتورهایی با هسته ی کاتالیزوری تغییرپذیر تبدیل می شوند. از جمله نانوراکتورهای پوسته – هسته می توان به نانوساختارهای Pt-CoO اشاره کرد که برای هیدروژن دار کردن اتیلن مورد استفاده قرار گرفته است. مثال دیگر نانوکامپوزیت Au-TiO2 با فعالیت فتوکاتالیزوری است که فعالیت آن با واجذب (Desorption) یا تجزیه ی مولکول های آلی تثبیت شده روی هسته ی فلزی تحت تابش فرابنفش به اثبات رسیده است (شکل ۱۰-الف). همچنین ساختار هسته-پوسته ی Au-SiO2 به عنوان نانوراکتوری برای احیای کاتالیزوری ۴-نیتروفنل به کار رفته است (شکل ۱۰-ب) ۵-۳- مواد جامد متخلخل ساختارهای متخلخل سیلیکات و زئولیت از بارزترین و پرکاربردترین ترکیبات این گروه می ‏باشند. زئولیت ها ترکیبات متخلخلی هستند که عمدتا از آلومینوسیلیکات تشکیل شده اند. ابعاد حفره های داخل سیلیکات ها و زئولیت ها از چند آنگستروم تا چند نانومتر متغیر است. این ساختارها به عنوان نانوراکتور در فرایندهای مختلفی مورد استفاده قرار گرفته اند. به عنوان مثال، سیلیکات متخلخل عامل دار شده با گروه سیانو که دارای قطر حفره ی میانگین ۱۸ نانومتری است، برای فرایند پروتئین کافت (Proteolysis) به کار رفته است . همچنین از زئولیت هایی که درون حفره های خود دارای کمپلکس های فلزی با فعالیت کاتالیزوری هستند در واکنش های اکسایش، هیدروژن دار کردن، تبدیل ایزومری کاتالیز شده با اسید و واکنش های تسهیم نامتناسب استفاده شده است به علاوه، این ساختارها برای تولید نانوذرات نیز به کار گرفته شده اند (شکل ۱۰-ج) ۶-۳- نانولوله ها نانولوله ها صفحه هایی از اتم ها هستند که به صورت لوله*ای سازمان یافته اند. این ترکیبات از نظر ساختاری از مواد آلی یا معدنی تشکیل شده اند و می توانند به شکل تک دیواره (Single-walled) یا چند دیواره (Multi-walled) تهیه شوند. نانولوله ها حجم داخلی زیادی دارند و سطح خارجی آنها به راحتی عامل دار می شود. از مهم ترین ترکیبات این گروه نانولوله های کربنی هستند که نخستین بار در سال ۱۹۹۱ کشف شدند. فضای داخلی نانولوله های کربنی به عنوان نانوراکتور برای تولید انواع نانوساختارها از جمله نانوسیم ها و نانوذرات مورد استفاده قرار گرفته است (شکل ۱۰-د) شکل ۱۰- (الف) تصویر TEM نانوراکتور هسته-پوسته ی Au-TiO2 پس از رشد هسته های طلا ، (ب) تصویر TEM نانوراکتور هسته-پوسته ی Au-SiO2 و، (ج) تصاویر SEM از رشد نانوذرات در یک نانوراکتور زئولیتی و (د) نانوتیوب های کربنی تک دیواره و چند دیواره 4-نتیجه گیری نانوراکتورها محفظه های نانومتری هستند که می توان آنها را از ترکیبات مختلفی شامل مولکول ها، درشت مولکول های سنتزی و درشت مولکول های زیستی تهیه کرد. در این ساختارها مواد اولیه و محصولات بین محلول توده و حفره ی نانوراکتور مبادله می شوند و به همین سبب، نفوذپذیری غشا نقش مهمی در عملکرد انتخاب پذیر آنها ایفا می کند. به دلیل مزایای بسیاری نظیر امکان کنترل واکنش و محافظت از کاتالیزورها در برابر تاثیرات محیطی، انواع واکنش های کاتالیزوری و آنزیمی و نیز تهیه ی نانوساختارهای گوناگون درون نانوراکتورها انجام می شود. منبع :خانه پلیمر

مهندسان شیمی و نفت دانشگاه‌ صنعتی شریف موفق به ارائه فیلم نانوبیوکامپوزیتی مناسب برای بسته بندی مواد غذایی شدند. ستاد نانو می نویسد، امیر حیدری، دانشجوی دوره دکتری مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی شریف و عضو هیات علمی گروه مهندسی شیمی دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه محقق اردبیلی در مورد این تحقیقات گفت: یافته‌های این تحقیق در قالب یک مقاله ارائه شده که بخشی از دستاوردهای پایان‌نامه دکتری من تحت عنوان «ساخت و مطالعات خواص مکانیکی و زیست تخریب پذیری فیلم نانوبیوکامپوزیتی برای بسته‌بندی مواد غذاییِ» است. این پایان نامه در خصوص تأثیر فرمولاسیون (میزان نانوذرات سدیم مونت موریلونیت و گلیسرول) بر خصوصیات کاربردی فیلم‌های حاصل از نشاسته ذرت است. قسمت اعظم این پایان نامه در خصوص زیست تخریب پذیری فیلم‌های حاصله و تأثیر فرمولاسیون بر کاهش و یا افزایش آن است و سایر دستاوردهای این پایان نامه در قالب دو مقاله دیگر یکی در خصوص زیست تخریب پذیری در خاک و دومی در خصوص تخریب آنزیمی و مباحث میکروبی در دست داوری هستند. وی یادآور شد: در این تحقیق طرح مرکب مرکزی (Central Composite Design) برای بررسی تأثیر میزان حضور گلیسرول در سه سطح به عنوان نرم‌کننده و سدیم مونت موریلونیت به عنوان نانوذره نیز در سه سطح استفاده شده است. در ادامه برای تحلیل نتایج نیز روش سطح پاسخ برای بررسی تأثیر فرمولاسیون در تغییر خصوصیات فیلم‌های حاصله مورد استفاده قرار گرفته است. هدف اصلی این مقاله، ارائه نتایج کاربردی در زمینه بسته‌بندی و مسائل زیست‌محیطی است. حیدری افزود: فیلم‌های حاصله بر اساس روش حلالی بر اساس فرمولاسیون گلیسرول و سدیم مونت موریلونیت، سه مرتبه تهیه شدند و آزمایش‌های مورد نیاز انجام گرفت. میانگین نتایج آزمایش‌های انجام گرفته با تست دانکن (Duncan test) در سطح اطمینان 95 درصد و همچنین روش سطح پاسخ مورد بررسی قرار گرفتند. سه دیدگاه برای این تحقیق در نظر گرفته شد. در ابتدا خواص پلیمری مربوط به این فیلم‌ها مانند استحکام کششی، شفافیت و زاویه تماس بررسی شد. در بخش دوم کاربردهای مرتبط با صنایع غذایی مانند حذف نور ماورای بنفش و خواص آنتی میکروبیال بررسی شد و در بخش آخر نیز جنبه‌های زیست‌محیطی مانند تخریب در خاک و محیط آنزیمی مورد بررسی قرار گرفت. وی خاطرنشان کرد: استفاده از روش سطح پاسخ یکی از نوآوری‌های این مقاله است. با توجه به اینکه تقریبا در اکثر خصوصیات نانوکامپوزیت‌ها تأثیر نرم‌کننده و نانوذرات بر رفتار پلیمرها عکس یکدیگر است، این ایده مطرح شد که به‌ طور همزمان این دو پارامتر و تأثیرات متقابل آنها بر یکدیگر بررسی شود. یکی از نوآوری‌های دیگر این تحقیق، استفاده از روش پردازش تصویر در بررسی میزان شفافیت نمونه فیلم‌های تولیدی است. این روش جایگزین مناسبی برای روش مرسوم یعنی تصویر‌برداری از متن یا تصویر در زیر نمونه‌های پلیمری است. در روش مورد استفاده در این مقاله از روش مشابهی با یکسری تصحیحات استفاده شد. نتایج حاصله به‌ صورت عددی است که قابلیت مقایسه با یکدیگر را دارا هستند. وی در مورد نتایج این تحقیقات نیز تصریح کرد: اگر به اختصار بخواهیم نتایج این قسمت را بیان کنیم، می‌توان به بهبود خواص مکانیکی اشاره کرد. اگرچه بر اساس نتایج به‌ دست آمده تأثیر ذرات سدیم مونت موریلونیت در بهبود خواص مکانیکی به مراتب کمتر از تأثیر گلیسرول در کاهش خواص مکانیکی است که دلیل این امر بواسطه نگهداشت آب در ماتریس پلیمر است. این مساله بواسطه روش تهیه فیلم‌ها به‌ صورت حلالی است که در آن آب به عنوان حلال می‌تواند به عنوان نرم‌کننده نیز ایفای نقش کند. شفافیت و آبدوستی نمونه‌ها با افزایش گلیسرول افزایش پیدا کرده و با حضور نانوذرات کاهش می‌یابد. بر اساس نتایج به‌ دست آمده می‌توان از فیلم‌های پلیمری ساخته شده برای بسته‌بندی مواد غذایی خشک و یا به عنوان بسته‌بندی اولیه که در تماس مستقیم با ماده غذایی است و همچنین در صورت لزوم از بسته‌بندی‌های ثانویه برای جلوگیری از تأثیر‌گذاری رطوبت محیط استفاده کرد. نتایج این کار تحقیقاتی که توسط امیر حیدری، دکتر ایران عالم‌زاده و دکتر منوچهر وثوقی از اعضای هیات علمی دانشکده مهندسی شیمی و نفت دانشگاه صنعتی شریف صورت گرفته، در مجله Materials & Design منتشر شده است. منبع: مجبه بسار

محققان آمریکایی با افزودن نانوذرات به پلیمر پلی‌تترا فلوراتیلن (تفلون) موفق شدند دوام آن را ‏افزایش داده و روان‌سازی این پوشش را بهبود دهند.‏ امروزه بسیاری از مردم دنیا با پلیمر پلی‌تترا فلوراتیلن موسوم به تفلون آشنایی دارند. تفلون نام ‏برندی است که توسط شرکت دوپونت برای این محصول در نظر گرفته شد. از این ماده به عنوان ‏یک پوشش نچسب و ضد آب برای ادوات مختلف، از وسایل آشپزخانه گرفته تا سیلندرهای موتور ‏و تجهیزات پزشکی استفاده می‌شود.‏ اخیرا مهندسان دانشگاه آرکانزاس روشی یافته‌اند که با استفاده از آن می‌توان میزان چسبیدن این ‏پلیمر را از آنچه که هست، کمتر کرد. این گروه تحقیقاتی لایه تفلون را با نانوذراتی ترکیب کردند ‏که به عنوان روان‌ساز مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این کار می‌توان امیدوار بود تا لایه بدست آمده ‏عمر طولانی‌تر و کارایی بهتری داشته باشد.‏ «مین زو» از محققان این پروژه می‌گوید: پلی‌تترا فلوراتیلن دنیای بزرگ و ترسناکی دارد، چیزی ‏که ما درباره آن صحبت می‌کنیم یک فیلم نازک از این ماده است که بسیار آبگریز بوده و چیزی ‏به آن نمی‌چسبد، در واقع این فیلم ضد آب است.‏ روان‌سازهای جامد نظیر پلی‌تترا فلوراتیلن در حال رشد و گسترش هستند، زیرا این دسته از مواد، ‏دمای بالا را به خوبی تحمل کرده و هزینه نگهداری اندکی دارند؛ همچنین نسبت به روان‌سازهای ‏مایع تمیزتر هستند. این روان‌سازها در صنعت کاربرد وسیعی دارند، به خصوص در جاهایی که ‏قسمت‌های مکانیکی مختلف با هم در تماس بوده و به روی هم ساییده می‌شوند.‏ در میان گزینه‌های موجود، پلی‌تترا فلوراتیلن جایگاه ویژه‌ای دارد، زیرا این ماده دارای خاصیت ‏خود روان‌سازی بوده که بوسیله آن امکان کاهش اصطکاک و مقاومت را در دماهای بالا فراهم ‏می‌کند. این ماده سال‌هاست که به عنوان روان‌ساز استفاده می‌شود، اما اخیرا پژوهشگران به فکر ‏بهبود خاصیت روان‌سازی این ماده افتادند. برای این کار محققان از پرکننده‌ نانوذره‌ای استفاده ‏کردند که خستگی را در این پلیمر کاهش داده و طول عمر آن را افزایش می‌دهد.‏ «زو» می‌گوید: این که بتوان یک پرکننده خوب برای فیلم‌های پلی‌تترا فلوراتیلن پیدا کرد، یک ‏مشکل بزرگ محسوب می‌شود؛ محققان مدتهاست که به دنبال چنین پرکننده‌ای بوده‌اند.‏ «زو» و همکارانش دریافتند که سیلیکا گزینه مناسبی است، این گروه نانوذرات سیلیکا را در دو ‏غلظت مختلف وارد پلیمر کردند و فیلم مورد نظر را روی فولاد قرار دادند. نتایج نشان داد که ‏کارایی و عمر فیلم تفلون، افزایش محسوسی داشته است. منبع: پینا

محققان با استفاده از ساختار نانو، پليمر هايي ساخته اند كه توانايي انعكاس تمام نور فرودي را دارند. محققان در حال بررسی تکاملی بر روی پلیمرها برای استفاده ی هر چه بیشتر آن هستند.پژوهشگران علوم نانو با استفاده از ساختار پلیمرها انواع مختلفی از وسایل الکتریکی گوناگون مثل دیود تولید کرده اند که بسیار کارآمدتر و ارزان تر از نمونه های دیگر است. این پژوهشگران هم اکنون با مقایسه ی این وسایل و گونه های مختلف پلیمر دریافتند هم چنان راه برای ساخت وسایل مختلف باز و نسبت به این کار هر چه زودتر باید اقدامات مقتضی صورت گیرد. پژوهشگران تغییر نانو ساختار در سطح پلیمرها را به تغییر خواص آن ها دانسته و می گویند با انجام برخی تغییرات می توان از این مواد به تولید LED یا سایر وسایل الکتریکی اقدام نمود. انعطاف پذیری ، قابلیت انطباق با محیط، ارزان بودن، در دسترس بودن همه جزء ویژگی های پلیمرها است که محققان نانو را به ساخت وسایل گوناگون با این مواد ترغیب کرده و انگیزه را در افراد ایجاد می کند. منبع : پینا

محققان پژوهشکده علوم و فناوری نانو دانشگاه صنعتی شریف موفق به ساخت بتن با مقاومت بالا با استفاده از فناوری نانو شدند. دکتر علیرضا ناجی گیوی، محقق پسادکتری نانوتکنولوژی دانشگاه صنعتی شریف و مدیر پروژه بتن نانوساختار مقاوم در گفت‌وگو با ایسنا، گفت: هدف اصلی این پروژه، مقاوم سازی بتن است. وی با بیان اینکه در فاز اول این پروژه، خاصیت ضد آب بودن به میزان دو برابر بتن معمولی حاصل شده است، افزود: بتن جدید پرمقاومت که با استفاده از نانوذرات و الیاف طراحی و ساخته شده مقاومت فشاری و کششی تقریبا دو برابر نسبت به بتن‌های معمولی را دارد. مدیر پروژه بتن نانوساختار در خصوص کاربردهای بتن‌های نانوساختار مقاوم اظهار کرد: بتن پر مقاومت بیشتر برای سازه‌های سنگین همچون سدسازی، ساخت پایگاه‌های انرژی اتمی، پروژه‌های شهرسازی، کف سازی‌ مقاوم برای باند فرود هواپیما، اتوبان‌ها و مکان‌هایی که نیاز به مقاومت در برابر ضربه زیاد و استحکام بسیار بالا دارند، کاربرد دارد. به گفته وی برای مقاوم‌سازی بتن از نانو ساختارهای TiO2,SiO2 و Fe203 استفاده می‌شود که بهترین نانو ساختار در این راستا SiO2 بوده است. ناجی گیوی در خصوص مزیت بتن‌های نانو ساختار اظهار کرد: به دلیل مقاومت کششی بالا میزان مصرف میلگرد در این نوع بتن کاهش پیدا کرده است که این موجب کاهش وزن ساختمان و سازه می‌شود. وزن کم، عمر بالا، مقاومت و کارایی زیاد و قیمت پایین از مزیت‌های این بتن‌ها نسبت به بتن‌های معمولی و فومی است. وی در پایان تصریح کرد:‌90 درصد آزمایش‌های مورد نیاز انجام و جواب‌های مناسبی حاصل شده است. کارایی و مقاومت این بتن چیزی حدود 1.5 برابر بتن معمولی برآورد شده ولی میزان مصرف آن حدودا نصف بتن معمولی است که این دو همپوشانی دارند. این محقق اظهار امیدواری کرد حمایت‌های لازم برای تجاری سازی این محصول و در ادامه، مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با استفاده از این بتن‌های مقاوم در کشور صورت گیرد. منبع : مجله بسپار

محققان دانشگاه تربیت مدرس با همکاری دانشگاه هاروارد با هدف قرار دادن یکی از موضوعات تحقیقات خود بر پایه تهیه ‏نانوذره و حامل مناسب برای ژن رسانی (‏gene delivery‏) و به طور ویژه آنتی‌سنس رسانی، موفق به ساخت حامل مناسب ‏برای ژن رسانی شدند.‏ در این مطالعه، نانوذره هسته-پوسته آلبومین-کیتوزان به عنوان حامل اسیدهای نوکلئیک و ژن طراحی، تهیه و سپس با ‏روش پاسخ سطحی مراحل تهیه آن بهینه شد که به این منظور تأثیر سه فاکتور مستقل بر روی اندازه و بازده بارگیری نانوذرات ‏مذکور بررسی گردید. در نهایت برداشت سلولی نانوذرات مذکور با روش‌های فلوسایتومتری و میکروسکوپی کانفوکال بررسی شد.‏ مهدی کریمی، فارغ التحصیل رشته نانوبیوتکنولوژی دانشگاه تربیت مدرس، در این باره گفت: «هدف از این تحقیقات تهیه ‏نانوذره و حامل مناسب برای ژن رسانی (‏gene delivery‏) و به طور ویژه آنتی‌سنس رسانی و تهیه حاملی با قابلیت همزمان ‏دارورسانی و ژن رسانی بوده است.»‏ در حال حاضر یکی از مهمترین مشکلات برای ژن درمانی، فقدان یک حامل مناسب برای ژن رسانی است که این مطالعه ‏می‌تواند گامی در جهت نایل شدن به این هدف تلقی گردد.‏ در این تحقیقات، نانوذرات جدید هسته-پوسته آلبومین-کیتوزان برای ژن و آنتی‌سنس رسانی گزارش شده و فرآیندهای ‏بهینه کردن اندازه و بازده بارگیری نانوذرات مذکور با روش پاسخ سطحی انجام گردید. همچنین بر اساس نتایج حاصله برداشت ‏سلول نانوذرات در حدود 85 درصد است که در کل به نظر می‌آید که نانوذرات مذکور می‌توانند نانو حامل‌های مناسبی برای ژن ‏رسانی باشند.‏ به گفته کریمی کاربرد نانوذرات مذکور در صنعت داروسازی است که از این نانوذرات می‌توان برای دارورسانی و ژن رسانی ‏همزمان (دارو در قسمت هسته نانوذره و ژن در قسمت پوسته نانوذره) استفاده کرد. البته قابل ذکر است که مطالعات بیشتری ‏برای صنعتی کردن نانوذره مذکور مورد نیاز است.‏ وی با ابراز امیدواری برای ادامه فعالیت‌ها، پگیله کردن نانوذره مذکور و همچنین هدفمند کردن و نشانه‌گیری آن ‏‏(‏targeting‏) برای سلول‌های خاص را هدف بعدی این تیم تحقیقاتی دانست.‏ نتایج این کار تحقیقاتی که به دست مهدی کریمی و همکاران وی از دانشگاه‌های تربیت مدرس و هاروارد صورت گرفته ‏است، در مجله ‏Journal of Nanoparticle Research‏ (جلد 15، شماره 5، ماه می سال 2013) منتشر شده است. منبع : msrt.ir

پژوهشگر یزدی موفق به ساخت پوشش‌های کامپوزیتی مقاوم به خوردگی بر روی فولاد شد. سیدحسین میرحسینی، عضو هیات علمی گروه پژوهشی سرامیک صنعتی جهاد دانشگاهی واحد یزد در خصوص پروژه ساخت پوشش‌های کامپوزیتی مقاوم به خوردگی بر روی فولاد گفت: این طرح با هدف رفع یک نیاز در صنایع برای حل مشکلات خوردگی تعریف شده است. وی در خصوص ضرورت اجرای این طرح افزود: مشکل خوردگی در تجهیزات حمل دوغاب و لوله‌های انتقال مواد در معادن و تاسیسات بهره‌برداری نفت و گاز، علاوه بر تحمیل هزینه‌های مالی تعمیر یا تعویض لوله‌ها و سایر تجهیزات، هزینه‌های کاهش تولید در زمان تعویض یا تعمیرات را نیز دارد. به گفته این پژوهشگر، با توجه به گسترش استفاده از فلزات در صنایع، ایجاد انواع پوشش‌ها بر سطح فلزات مطرح شده و زمینه‌های کاربرد آ‌نها هر روز گسترش یافته است. خصوصا با توجه به خسارات هنگفتی که مساله خوردگی، به تنهایی ایجاد می‌کند توجه به این مساله از اهمیت بیشتری برخوردار است. میرحسینی اظهار کرد: پوشش نانو کامپوزیتی برای ایجاد سختی بالا است که پس از اعمال بر سطح فولاد، مقاومت به سایش را بالا برده، میزان خوردگی سایشی را کاهش داده و در نهایت باعث افزایش طول عمر قطعه‌ای که در شرایط کاری تحت خوردگی سایشی قرار دارد، می‌شود. وی خاطرنشان کرد: عموما اعمال پوشش‌های کامپوزیتی پلیمری بر روی خطوط انتقال نفت و پتروشیمی انجام می‌شود و استفاده از نانو سرامیک‌ها در پوشش‌های کامپوزیتی جهت اعمال روی سطح داخلی لوله‌های فولادی به منظور کاربردهایی مانند استفاده در تجهیزات حمل دوغاب معادن است. میرحسینی در پایان تصریح کرد: این پروژه برای نخستین بار است که در کشور انجام گرفته و پس از فاز تحقیقاتی و مطالعاتی به مرحله اجرا خواهد رسید. منیع : مجله بسپار

متخصصان دندان پزشکی با افزودن نانوذرات اکسید روی به رزین‌های دندانپزشکی، موفق به تولید رزین ‏نانوکامپوزیتی شدند که علاوه‌بر حفظ خواص فیزیکی و مکانیکی رزین، خواص ضدمیکروبی مناسبی را به آن ‏بخشید.‏ متخصصان دندان پزشکی با افزودن نانوذرات اکسید روی به رزین‌های دندانپزشکی، موفق به تولید رزین ‏نانوکامپوزیتی شدند که علاوه‌بر حفظ خواص فیزیکی و مکانیکی رزین، خواص ضدمیکروبی مناسبی را به آن ‏بخشید. کاربرد این طرح در صنعت مواد دندانی و متعاقباً در رشته‌های دندانپزشکی است که این مواد کاربرد دارد.‏ پوسیدگی ثانویه مهمترین دلیل تعویض و برداشت پرکردگی‌های دندانی حاوی رزین کامپوزیت است. از ‏آنجا که پوسیدگی یک عارضه عفونی بوده و باکتری‌های زیادی از جمله استرپتوکوکوس موتانس و لاکتوباسیل‏‌ها از پلاک‌های پوسیدگی‌زا جداشده‌اند، لذا استفاده از رزین کامپوزیتی که دارای خواص ضدمیکروبی باشد در ‏پیشگیری از پوسیدگی ثانویه بسیار سودمند خواهد بود. قرن‌های متمادی است که فلزات به عنوان عوامل ضد ‏باکتری استفاده می‌شوند. از جمله فلزات مطرح در این زمینه طلا، نقره و روی را می‌توان نام برد. خواص آنتی‏‌باکتریال در مورد نانوذرات نقره و طلای اضافه شده به انواع مواد رزینی مطرح شده است. مواد مذکور دارای ‏رنگ تیره بوده و باعث تغییر رنگ واضح مواد ترمیمی رزینی می‌شوند.‏ نظر به آنکه اکسید روی دارای رنگ سفید اپک است لذا در این مطالعه با افزودن نانوذرات اکسید روی با ‏اندازه حدود 50 نانومتر به سیمان‌های رزینی دندانپزشکی خواص آنتی باکتریال در مواد مذکور مورد بررسی ‏قرار گرفت. ‏ دکتر سارا توسلی از دانشکده دندانپزشکی شاهد هدف این تحقیقات را دست یافتن به رزین کامپوزیتی ‏دانست که علاوه‌بر دارا بودن خاصیت ضدمیکروبی، خواص مکانیکی و فیزیکی آن افت نکرده باشد. وی ‏افزود: «در این مطالعه نانوذرات اکسید روی به یک ماده پیشگیرانه و ترمیمی در حوزه دندانپزشکی اضافه ‏شده و خواص ضد میکروبی و فیزیکی و مکانیکی آن همزمان با تست‌های مختلف و متعدد مورد بررسی قرار ‏گرفت.»‏ به گفته توسلی افزودن نانوذرات اکسید روی به رزین‌های دندانپزشکی باعث تقویت خاصیت آنتی باکتریال ‏آنها بدون افت خواص فیزیکی و مکانیکی می‌شود. رزین‌های کامپوزیتی به شکل مایع در ترمیم‌های پیشگیرانه ‏و فیشور سیلنت (سیل و مهر و موم کردن شیارهای سطح جونده برای پیشگیر‎ی از پوسیدگی) و در شکل ‏معمول در ترمیم پوسیدگی‌ها کاربرد دارد. مشکل اصلی این درمان‌ها عود پوسیدگی یا پوسیدگی ثانویه است که ‏مهمترین دلیل تعویض و برداشت ترمیم‌های دندانی حاوی رزین کامپوزیت است. از آنجا که پوسیدگی یک ‏عارضه عفونی بوده و باکتری‌های زیادی از جمله استرپتوکوکوس موتانس و لاکتوباسیل‌ها در ایجاد آن ‏مشارکت دارند، لذا استفاده از رزین کامپوزیتی که دارای خواص ضدمیکروبی باشد در پیشگیری از پوسیدگی ‏ثانویه بسیار سودمند خواهد بود.‏ نتایج این تحقیقات حاکی از آن است که افزودن نانوذرات اکسید روی به رزین کامپوزیت در تمامی ‏درصدهای مطالعه (1-5 درصد وزنی) رشد استرپتوکوک موتانس را به طور چشمگیری کاهش می‌دهد و در ‏درصدهای 1 تا 2 درصد وزنی خواص مکانیکی را تغییری نمی‌دهد.‏ نتایج این کار تحقیقاتی که به دست سارا توسلی حجتی و همکاران وی صورت گرفته است، در مجله ‏dental materials‏ (جلد 29، شماره 5، ماه می سال 2013) منتشر شده است. منبع : مجله بسپار

فناوران کشور موفق به تولید نانوکفپوش‌های اپوکسی مقاوم در برابر سایش و ‏آنتی‌باکتریال شدند که بر اساس قراردادی در بخشی از انبارهای شرکت ‏تولید دارو مورد استفاده قرار می‌گیرد. به گزارش سایت خبری پپنا، شرکت بسا پلیمر در تیرماه 92، قراردادی مبنی بر فروش نانوکفپوش‌های مقاوم به سایش جهت استفاده در بخشی از انبارهای شرکت تولید دارو به متراژ 600 ‏مترمربع امضا کرد.کفپوش‌های اپوکسی یکپارچه و بدون درز هستند و به همین دلیل استفاده از آنها در کارخانجاتی که ‏دارای الزامات بهداشتی هستند، بسیار مرسوم است.‏مقاومت به سایش این نانوکفپوش‌ها ‏حدود 10 برابر نسبت به نمونه‌های موجود در بازار افزایش یافته است و علاوه برآن، این محصولات دارای ویژگی آنتی ‏باکتریال نیز هستند.نانوکفپوش‌های اپوکسی آنتی باکتریال بساپلیمر بیش از 99 درصد از باکتری‌های ‏کشت داده شده بر سطح کفپوش را در یک آزمون استاندارد کشت باکتری از بین برده‌اند.‏از دیگر محصولات این شرکت که با استقبال بازار مواجه شده، نانوکفپوش اپوکسی ضد سایش با ویژگی چسبندگی بالا به ‏فلز و ضد لغزش است که در آذر 91 در شرکت مپنا پارس نصب شد. از مزایای این نانوکفپوش در مقایسه با کفپوش‌های ‏دیگر می‌توان به چسبندگی بسیار بالا به فلز و همچنین عدم نفوذ روغن به کفپوش اشاره کرد. همچنین با کمک سطح ضد ‏لغزش نانو کفپوش، ایمنی پرسنل در رابطه با لغزش تامین می‌شود. ‏اولین قراداد شرکت بسا پلیمر با مجموعه تولید دارو در اردیبهشت ماه 91 پس از اجرای یک نمونه از ‏نانوکفپوش‌های اپوکسی آنتی باکتریال و تأیید فنی آن برای سالن آمپول‌سازی تولید دارو منعقد شده و پس از آن در ‏اسفندماه 91 قرارداد دیگری برای استفاده از نانوکفپوش‌ها در راهروها و اتاق‌های تمیز این شرکت منعقد شد.‏منبع : پینا

یک شرکت بلژیکی نانوپوششی تحت برند Nanofics 110 تولید کرده است که دارای خواص ضد آب و ضد روغن است. این محصول عاری از مواد مضری نظیر پرفلورو اکتان سولفونات و پرفلورو اکتان است. شرکت یورو پلاسما (Europlasma) محصول جدیدی به نام Nanofics 110 به بازار عرضه کرده است. این محصول یک نانوپوشش با قدرت آب‌گریزی بالا است. بر اساس استاندارد ASTM D5964 زاویه تماس این محصول 110 درجه است. این محصول دارای خواص ضد روغن نیز است به طوری که بر اساس استاندارد ایزو 14416 این محصول در سطح 6 قرار می‌گیرد. Nanofics 110 یک نوع نانوپوشش فلوئورپلیمر بوده که با استفاده از فناوری پلاسما در فشار کم بدست می‌آید. ویژگی منحصر به فرد این پوشش آن است که کاملا عاری از PFOA و PFOS است. (PFOA و PFOS در واقع پرفلورو اکتان سولفونات و پرفلورو اکتان هستند که مواد سنتزی و غیرطبیعی بوده که در محصولات مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. اخیرا نگرانی‌های زیادی درباره اثرات این مواد روی سلامت انسان ایجاد شده است. مترجم). اخیرا مدیران شرکت Europlasma یافته‌های خود را درباره این نانوپوشش به صورت پتنتی در آورده و وارد مراحل ثبت آن شده‌اند. پوشش‌های رایجی که دارای خواص ضد آب و ضد روغن هستند معمولا حاوی مولکول‌هایی با زنجیره بلند بوده که در ساختار آنها از PFOA و PFOS نیز استفاده می‌شود. اخیرا دانشمندان تلاش دارند به سوی تولید محصولاتی بروند که عاری از این ترکیبات باشد زیرا این مواد می‌توانند موجب بروز مشکلات در سلامتی انسان شوند. Europlasma یک شرکت بلژیکی پیشرو در فناوری پلاسما با فشار پایین است که اخیرا تولید این محصول جدید خود را اعلام کرده است. Nanofics مخفف nanoscaled functionalization into the core of complex shaped است. اولین پتنت این شرکت در سال 1998 ثبت شد. پیتر مارتنز مدیر این شرکت می‌گوید در حال حاضر فناوری تولید پوشش‌های ضد آب به بلوغ خود رسیده است. اخیرا در این محصولات به جای مولکول‌هایی با رشته‌های بلند از مولکول‌های کوتاه استفاده می‌شود. اکنون دیگر زمان آن رسیده تا بازار را برای استفاده از این محصولات جدید که حاوی رشته‌های کوتاه هستند ترغیب کرد. برای این منظور در اولین گام شرکت یوروپلاسما نانوپوشش‌هایی تولید کرده که عاری از PFOA و PFOS هستند که از آن می‌توان در صنعت نساجی استفاده کرد. البته از این نانوپوشش‌ها می‌توان در مقیاس صنعتی استفاده کرد به طوری که امکان اعمال روی سطوح با ابعاد 1.6 متر و قطر 0.8 متر وجود دارد. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره Nanofics 110 می‌توانید با آدرس ایمیلpeter.martens@europlasma.be تماس بگیرید. منبع : مجله بسپار

ماده‌ای زیست فعال و زیست سازگار به کمک نانوذرات و با توانایی بهبود سریع‌تر آسیب‌های استخوانی به دست مهندسان پلیمر ‏پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران طراحی و ساخته شد. این ماده علاوه‌بر داشتن قابلیت‌های سایر مواد زیست فعال، می‌تواند ‏تکثیر و تمایز سلول‌های استخوانی را تسریع نماید.‏ اگرچه اثبات شده است که ذرات هیدروکسی آپاتیت باعث افزایش تکثیر و تمایز سلولی در شرایط برون تنی می‌شوند، اما ‏تاکنون مطالعه چندانی در رابطه با اثر نانوذرات هیدروکسی آپاتیت قرار گرفته در بستر پلیمری پلی هیدروکسی آلکانوآت روی ‏پاسخ‌های سلولی انجام نگرفته است. واضح است که تعیین اثر نانوذرات هیدروکسی آپاتیت بر رفتار سلولی بستر پلی هیدروکسی ‏آلکانوآت اولین و مهمترین مرحله برای توسعه کاربردهای این نانوکامپوزیت‌ها است. ‏ در این کار تحقیقاتی اثر نانوذرات هیدروکسی آپاتیت کامپوزیت شده با پلی‌استرهای تجاری ساخته شده به‌وسیله‌ی باکتری ‏بر روی تکثیر و تمایز سلول‌های استخوانی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج آنالیزهای بافت‌شناسی و محتوای ‏DNA، ‏نانوکامپوزیت‌های ساخته شده قادر بودند که به طور معنی داری تمایز و تکثیر سلول‌های استخوانی را القا نمایند و از این جهت ‏نانوکامپوزیت‌های ساخته شده به عنوان یک گزینه مناسب برای مهندسی بافت استخوان معرفی شدند.‏ مهدی سادات شجاعی هدف این تحقیقات را توضیح داد: «در تحقیقات حاضر، هدف ساخت یک ماده زیست فعال و زیست ‏سازگار بود که علاوه‌بر داشتن قابلیت‌های سایر مواد زیست فعال، بتواند تکثیر و تمایز سلول‌های استخوانی را تسریع نماید و در ‏نتیجه امکان بهبود سریع‌ترآسیب‌های استخوانی را فراهم کند.»‏ دانش آموخته دکتری تخصصی مهندسی پلیمر ادامه داد: «در این تحقیق نانوذرات هیدروکسی آپاتیت با روش هیدروترمال ‏ساخته شدند و پس از کامپوزیت کردن با پلی استرهای تجاری ساخته شده به‌وسیله‌ی باکتری (پلی هیدروکسی آلکانوآت‌ها)، ‏خواص ساختاری (شامل خواص حرارتی و رئولوژیکی) و زیستی (شامل زیست فعالیت، چسبندگی سلولی، پخش شدگی سلولی، ‏تکثیر سلولی و تمایز سلولی) آنها مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت نیز سازوکار‌های بهبود در پاسخ‌های سلول‌های استخوانی ‏تجزیه و تحلیل گردید.»‏ یکی از مهمترین نتایج تحقیق حاضر را شاید بتوان بهبود چشمگیر در خواص زیستی نانوکامپوزیت‌های پلی هیدروکسی ‏آلکانوآت/هیدروکسی آپاتیت در مقایسه با پلیمر خالص دانست. سادات شجاعی در تکمیل نتایج به‌دست آمده گفت: «بر اساس ‏بررسی‌های فعالیت متابولیکی و همچنین بررسی غلظت ‏DNA‏ سلول‌ها، یک افزایش معنی‌دار و شدید در فعالیت متابولیکی و ‏تکثیر سلولی برای سلول‌های استخوانی روی سطح نانوکامپوزیت‌های ساخته شده در مقایسه با پلیمر خالص مشاهد شد. همچنین ‏بر اساس بررسی‌های بافت‌شناسی، در حالیکه هیچ تمایز سلولی معنی داری روی سطح پلیمر خالص قابل مشاهده نبود، روی ‏سطح نانوکامپوزیت‌های با غلظت پرکننده زیاد، سلول‌های پیش استئوبلاست به طور موثری به سلول‌های استئوبلاست بالغ تمایز ‏یافتند که دلالت‌کننده نقش موثر نانوذرات هیدروکسی آپاتیت در القای تمایز سلول‌های استخوانی است.»‏ با توجه به اینکه نانوکامپوزیت‌های فوق دارای زیست فعالیت افزایش یافته بوده و به طور همزمان تکثیر سلول‌های استخوانی ‏و تمایز سلول‌های پیش استخوانی به سلول‌های استخوانی بالغ را تحریک می‌کنند، لذا به کارگیری نانوکامپوزیت‌های فوق برای ‏ترمیم آسیب‌های استخوانی می‌تواند سرعت ترمیم استخوان را چندین برابر نسبت به نمونه‌های سنتی افزایش دهد.‏ نتایج این کار تحقیقاتی که به دست دکتر مهدی سادات شجاعی دانش آموخته دکتری تخصصی مهندسی پلیمر و دکتر محمدتقی ‏خراسانی و دکتر احمد جمشیدی اعضای هیئت علمی پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران صورت گرفته است، در مجله ‏ ‏Materials Science and Engineering C‏ (جلد 33، شماره 5، 1 جولای سال 2013) منتشر شده است. منبع : مجله بسپار

نتایج حاصل از یافته‌های محققان آلمانی در بررسی رفتار پلیمرهای نانومقیاس با استفاده از AFM، منجر به کشف نوع جدیدی از اصطکاک شده است که پیش از این مشاهده نشده بود. اصطکاک یک پدیده فیزیکی رایج و موضوعی مهم در حوزه‌های مختلف علمی محسوب می‌شود، اصطکاک در بسیاری از فرآیندها موجب دردسر و مصرف انرژی بیشتر است. این پدیده هم باعث افزایش خستگی و هم از دست رفتن انرژی بین دو سطح در حال سایش می‌شود. از حسگرها تا ساخت ابزارهای قابل کاشت در بدن، کاهش اصطکاک در نهایت موجب کاهش مصرف انرژی شده و از خستگی مواد می‌کاهد. تیم تحقیقاتی دانشگاه صنعتی مونیخ به رهبری ترستون هوگل و الکساندر هولیتنر روی ساخت قطعات کوچک با اصطکاک پایین تحقیق می‌کنند. این گروه اخیرا موفق به شناسایی نوعی اصطکاک جدید شدند، آنها این اصطکاک را چسبندگی دفعی“desorption stick” نام‌گذاری کردند. این کشف می‌تواند برخی پدیده‌هایی را که پیش از این غیرقابل توضیح بود، توضیح دهد. این گروه به بررسی این موضوع پرداختند که چرا و چگونه مولکول‌های پلیمری منفرد در حلال‌های مختلف روی یک سطح چسبیده یا لیز می‌خورند. هدف محققان این بود که به قوانین بنیادین موجود در مقیاس مولکولی پی ببرند. در صورت اطلاع از این قوانین می‌توان سطوح ضد اصطکاک و روان‌سازی‌های کارا تولید کرد. در این پژوهش، محققان مولکول پلیمری را به نوک میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) متصل کردند. آنها نوک میکروسکوپ را روی سطح کشیدند و در عین حال نیروی بوجود آمده را اندازه‌گیری کردند. با این کار می‌توان رفتار پلیمر را مورد بررسی قرار داد. نتایج کار محققان نشان داد که علاوه بر دو نوع مکانیسم اصطکاک قبلی، چسبندگی و لیز خوردن، نوع سومی از اصطکاک وجود دارد که در اثر وجود پلیمر، حلال و سطح ایجاد می‌شود. هوگل می‌گوید: هر چند پلیمر به سطح می‌چسبد، اما رشته پلیمری از سوی پیکربندی خود بدون نیاز به نیروی خارجی به سمت حلال هُل داده می‌شود. با این کار احتمالا اصطکاک درونی اندکی در ساختار پلیمر ایجاد می‌شود. در این پدیده نوع حلال نقش اساسی در تعیین رفتار اصطکاک پلیمر دارد. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان «Nanoscale Friction Mechanisms at Solid–Liquid Interfaces» در نشریه«Angewandte Chemie» به چاپ رسیده است. منبع : پینا

نانو فناوري به عنوان جديدترين حوزه فناوري در دنيا، مورد توجه اکثر کشورها قرار گرفته است. براي آشنايي بيشتر هنرمندان عزيز با اين فناوري به معرفي و تبيين آن مي پردازيم. 1-1) تعريف نانوفناوري و آشنايي با آن نانوفناوري در تعريف بسيار ساده، يعني تکنولوژي هايي که در ابعاد نانومتر عمل مي کنند. نانومتر واحد اندازه گيري است و برابر با10-9 يک ميلياردم متر يا متر است. اندازه اتم ها و مولکول ها در اين محدوده قرار دارد. بنابراين با ورود به اين فضاي کوچک، بشر مي تواند در نحوه آرايش و چينش اتم ها و مولکول ها دخالت کند و به ساخت مواد جديد و ساختارهايي متفاوت با آن چه تاکنون وجود داشته است، بپردازد. 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. در حقيقت نانوفناوري يک فناوري جديد نيست. بلکه يک مقياس جديد در فناوري ها و رويکردي تازه در تمام رشته‌ها است ؛ که اين توانايي را به بشر مي دهد، که بتواند دخالت خود را در ساختار مواد گسترش دهد و در ابعاد بسيار ريز ، به ساخت و طراحي اقدام كند. اين توانايي مي تواند در تمام فناوري هايي که بشر تاکنون به آن دست يافته است، اثر گذار باشد. 1-2) کاربردها و اهميت نانوفناوري اگر چه هنوز نانوفناري 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. توليد نانوتيوب هاي کربني (ساختارهاي لوله اي کربني) ماده اي در اختيار بشر قرار داد که رساناتر از مس، مقاوم تر از فولاد و سبک تر از آلومينيوم است. همچنين با ساتفاده از نانو ذرات، مي توان سطوح خود تميز شونده يا هميشه تميز ساخت و ريايش مغناطيسي را چندين برابر نمود. لاستيک هاي با عمر بالاي ده سال و دارورساني به تک سلول هاي آسيب ديده در بدن، از توانايي هايي ست که بشر به مدد نانوفناوري به آن دست يافته است. دانشمندان اميدوارند با گسترش فعاليت ها در نانوفناوري، علاوه بر صرفه جويي هايي که در اثر ارتقاي کيفيت در محصولات سنتي ايجاد مي کنند، به مواد و محصولات با خواص جديد و چند منظوره دست يابند. اگر بپذيريم که نانوفناوري، توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستم هاي جديد با در دست گرفتن کنترل در سطوح ملکولي، اتمي و استفاده از خواص آن سطوح است. آن گاه درمي يابيم كاربردهاي 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؛ به گونه اي که به زحمت مي توان عرصه اي را که از آن تأثير نپذيرد معرفي نمود. کاربردهاي وسيع اين عرصه به همراه پيامدهاي اجتماعي، سياسي و حقوقي آن، اين فناوري را به عنوان يک زمينه فرا رشته اي و فرابخشي مطرح نموده است. هر چند آزمايش ها و تحقيقات پيرامون نانوتکنولوژي از ابتداي دهه هشتاد قرن بيستم به طور جدي پي گيري شد، اما اثرات تحول آفرين، معجزه آسا و باورنکردني نانوفناوري در روند تحقيق و توسعه باعث گرديد، نظر تمامي کشورهاي بزرگ به اين موضوع جلب گردد و فناوري نانو را به عنوان يکي از مهم ترين اولويت هاي تحقيقاتي خويش، طي دهه اول قرن بيست و يکم محسوب نمايند. استفاده از اين فناوري در کليه علوم پزشکي ، پتروشيمي، علوم مواد، صنايع دفاعي، الکترونيک ، کامپيوترهاي کوانتومي و ... باعث شده است، تحقيقات در زمينه نانو به عنوان يک چالش اصلي علمي و صنعتي پيش روي جهانيان باشد. لذا محققين ، اساتيد و صنعت گران ايراني بايد در يک بسيج همگاني، جايگاه، موقعيت و وضعيت خويش را در خصوص اين موضوع مشخص نمايند و با يک برنامه ريزي علمي دقيق و کارشناس شده به حضوري فعال و حتي رقابتي سالم در اين جايگاه، عرض اندام و ابراز وجود نمايند. براي چنين هدفي ، طراحي يک برنامه منسجم، فراگير و همه جانبه اجتناب ناپذير است. 1-3) تاريخچه اي از ظهور نانوفناوري چهل سال پيش ريچارد فايمن، متخصص کوانتوم نظري و دارنده جايزه نوبل، در سخنراني معروف خود در سال هزار و نهصد و پنجاه و نه 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.» او فرض را بر اين قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته اند چگونه ترانزيستورها و ديگر سازه ها را با مقياس هاي کوچک بسازند، پس ما خواهيم توانست که آن ها را کوچک و کوچک تر کنيم. در واقع آن ها به مرزهاي حقيقي خود در لبه هاي نامعلوم کوانتوام نزديک خواهند بود. به نحوي که اتم را در مقابل ديگري به گونه اي قرار دهيم که بتوانيم کوچک ترين محصول مصنوعي و ساختگي ممکن را ايجاد کنيم. با استفاده از اين فرم هاي بسيار کوچک چه وسايلي را که نمي توانيم، ايجاد کنيم. 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. مي توان گفت در آن سال ها کلمه «بزرگ» از اهميت ويژه اي برخوردار بود (مثل علوم بزرگ، پروژه هاي مهندسي بزرگ و غيره ؛ حتي کامپيوترها در دهه هزار و نهصد و پنجاه (م) تمام طبقات ساختمان را اشغال مي کردند) . ولي از وقتي فايمن نظرو منطقه خود را بازگو کرد، جهان روندي به سوي کوچک شدن در پيش گرفت. 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 هزار و نهصد و شصت تا هفتاد (م) جهان را در تفکراتي که مربوط به آينده مي شد، رهبري کرد. در اواسط دهه هفتاد ميلادي، اريک در کسلر که يک دانشجوي فارغ التحصيل بود، ميسنکي را به عنوان استاد راهنما جهت تکميل پايان نامه خود انتخاب کرد. او نيز اين مسؤوليت را بر عهده گرفت. در کسلر سخت به وسايل بسيار کوچک فايمن علاقه مند شده بود و قصد داشت تا در مورد توانايي هاي آنان به کاوش بپردازد. مينسکي نيز با وي موافقت کرد. در کسلر در اوايل دهه هشتاد(م) ، درجه استادي خود را در رشته علوم کامپيوتر دريافت کرد و گروهي از دانشجويان را به صورت انجمني به دور خودجمع نمود. 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 (MNT) در سال هزار و نهصد و هشتاد و يك ارايه داد. او کتاب Engin of Creation: The Coming Era of Nanotechnology را در سال هزار و نهصد و هشتاد و شش به چاپ رساند. در کسلر اولين درجه دکتري در نانوفناوري را در سال هزارونهصد و نود و يك از دانشگاه MIT دريافت كرد. 1-4) اهميت نانوفناوري براي کشور ما بسياري از صاحب نظران و محققان، نانوفناوري را مساوي آينده مي دانند. به عنوان نمونه کميته مشاوران رئيس جمهوري آمريکا در علوم و فناوري، در تأييد برنامه ملي نانوتکنولوژي براي سال دو هزار و يك ميلادي، از نانوفناوري به عنوان محور آينده جهان ياد مي کند. به دليل تأثير اين فناوري بر اکثر صنايع و فناوري هاي موجود، عقيده صاحب نظران اين است که متخصصان رشته هاي مختلف بدون گرايش به مباحث نانو در دهه هاي آينده، فرصتي براي رشد نخواهند داشت و شکوفايي بسياري از فناوري هاي مهم از جمله فناوري اطلاعات و بيوتکنولوژي به عنوان دو دستاورد بسيار عظيم قرن بيستم بدون بهره گيري از نانوفناوري دچار اختلاف خواهند شد. از اين جهت اين مسئله براي دانشگاهيان، محققان و مسؤولان هر کشور امري حياتي است. به عبارت ديگر مي توان گفت، اولويت کشور هر صنعت و فناوري که باشد، بدون تسلط بر ابعاد نانو، در دنياي جديد نمي توان در آن صنعت و فناوري حرفي در دنيا زد. بنابراين مي توان دلايل زير را براي اجتناب ناپذيري ورود کشورهايي چون ايران اقامه نمود. تآثير اساسي نانوفناوري در رشد و پيشرفت بسياري از صنايع و فناوري ها ماهيت فرا رشته اي علوم و فناوري نانو به عنوان توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستم هاي جديد با دقت اتم و مولکول، موجب تعريف کاربردهاي بسيار زيادي در عرصه هاي مختلف علمي و صنعتي شده است. براي نانوفناوري کاربردهاي بسياري را در حوزه هاي دارو، غذا، بهداشت ، درمان بيماريها، محيط زيست ،انرژي ، الکترونيک ، کامپيوتر، اطلاعات ، مواد ، ساخت ، توليد ، هوا فضا ، بيوتکنولوژي و کشاورزي، امنيت ملي و دفاع برشمرده اند. لذا مشاهده مي شود که نانوفناوري در صنايع و تمام فناوري ها تأثير گذاشته است . اين تأثير اغلبً ريشه اي و بنيادين است. به عنوان نمونه در بخش پزشکي و بهداشت، يک زمينه کاري بسيار مهم، نانوفناوري، سيستم توزيع دارو در داخل بدن است. مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمي است؛ در حالي که سلول هاي خاصي از بدن نيازمند آن است. در روش جديد، دارو با وسايل تزريق متفاوت با امروزه به صورت مستقيم به سمت سلول هاي مشخص جهت گيري شده و دارو به محل نياز تحويل داده مي شود. اين تحول در صنعت داروسازي بنيادين است. تأثيرات امنيتي نانوفناوري (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. شکل گيري بازارهاي بسيار بزرگ جديد شواهد موجود نشان مي دهد که درصد بالايي از بازارهاي جديد محصولات مختلف متکي برنانوفناوري خواهد بود. به همين دليل دولت ها و شرکت هاي بزرگ و کوچک به دنبال کسب جايگاهي براي خود در اين بازارها هستند. ميهيل روکوه، رئيس کميته علوم و فناوري نانو در رياست جمهوري آمريکا طي مقاله اي در ماه «مي» سال دو هزار و يك (م)، پتانسيل نانوفناوري براي تغيير چشمگير در اقتصادي جهاني را يادآوري نموده است. بر مبناي پيش بيني وي و اعتقاد بخش ديگري از صاحب نظران در ده الي پانزده سال آينده، نانوفناوري بازار نيمه هادي را به طور کامل تحت تأثير قرار خواهد داد . خبرهايي نيز که به تازگي از شرکت هاي اصلي سازنده پردازنده هاي کامپيوتر در آمريکا و ژاپن منتشر شده است، از ورود پردازنده هاي حاوي يک ميليارد نانوترانزيستور تا قبل از ده سال آينده حکايت دارد. به عنوان مثال شرکت اينتل اعلام نموده است که در سال دو هزار و هفت پردازنده هاي متکي بر نانوترانزيستور را با قدرت و سرعت بسيار بيشتر و مصرف کمترنسبت به آخرين دستاوردهاي امروزي نيمه هادي ها، وارد بازار خواهد کرد. در بخش دارو نيز پيش بيني شده است تا ده الي پانزده سال آينده نيمي از اين صنعت متکي بر نانوفناوري خواهد بود که خود نياز به وسايل تزريق جديد و آموزش هاي پزشکي روزآمد خواهد داشت. همچنين در صنايع شيميايي، فقط ذکر بازار صد ميليارد دلاري کاتاليست ها که تا 10 سال آينده به طور کامل متکي بر کاتاليست هاي نانوساختاري خواهد بود؛ براي نشان دادن اهميت بحث کافي است. همچنين از هم اکنون بازار بزرگي براي بکارگيري مواد جديد در محصولات فعلي در حال شکل گيري است. موادي که مي تواننند خواص جديد و فوق العاده اي به محصولات موجود بخشيده و موجب کاهش قيمت آن ها شوند. به عنوان نمونه نانولوله هاي کربني (Carbon Nanotubes) با وزن بسيار کمتر و استحکام بسيار بيشتر نسبت به موادي چون فولاد، بخش زيادي از صنايع را در آينده تحت تأثير قرار خواهد داد. 4-5) تقسيم بندي هاي فني و صنعتي نانوفناوري نانوفناوري را هم از نظر شاخه هاي علمي و فني آن و هم از نظر کاربردهاي صنعتي مي توان دسته بندي نمود. برخي از شاخه هاي علمي و فني آن عبارتند از : الف – نانوپودر ب – نانوسراميک ج – نانوالکتريک د– نانوپزشکي ه- نانوزيست فناوري نمونه اي از تقسيم بندي کاربردهاي آن نيز در زير آمده است. الف) کاربرد در ساخت مواد نانوفناوري تغيير بنيادي مسيري است که در آينده، موجب ساخت مواد جديد خواهد شد و انقلابي در مواد و فرآيندهاي توليد آن ها ايجاد خواهد کرد. 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. ب) کاربرد در پزشکي و بدن انسان: سيستم هاي زنده را رفتارهاي مولکولي در مقياس نانومتر اداره مي کنند. مقياسي که شيمي، فيزيک، زيست شناسي و شبيه سازي کامپيوتري، همگي به آن سمت در حال گرايش هستند. اكنون نگرش هايي به سمت استفاده از ابزارها و سيستم هاي نانوساختاري، بوجود آمده است که فرآيند آزمايشگاهي کنوني توالي ژني (genome sequencing) را به نحو شگرفي با استفاده از سطوح و ابزارهاي نانو ساخته (nanofabricated) دگرگون کرده است. افزايش قدرت انسان براي ترسيم سرشت ژنتيکي يک فرد، روش هاي شناسايي و درمان را دگرگون مي کند. فراتر از سهل شدن استفاده بهينه از دارو، نانوتکنولوژي مي تواند فرمولاسيون و مسيرهايي براي رهايش دارو (Drug Delivery) تهيه کند، که به نحو حيرت انگيزي توان درماني داروها را افزايش مي دهد. همچنين افزايش قابليت هاي نانوتکنولوژيکي، به طور خاص مطالعات بنيادي زيست شناسي و پاتولوژي سلولي را تقويت خواهد کرد. در نتيجه پيشرفت ابزراهاي تحليل گر جديد که قادر به شناسايي جهان نانومتر باشند، اين امر بسيار محتمل خواهد بود؛ که بتوان خواص شيميايي و مکانيکي سلول ها (از جمله: فرآيندهايي هم چون تقسيم سلولي و غيره) را اندازه گيري و تغيير داد. اين قابليت ها تکميل کننده ( و به شدت پشتيباني کننده) تکنيک هاي مرسوم در علوم حيات هستند. مواد زيست سازگار با کارآيي بالا، از توانايي بشر در کنترل نانوساختارها حاصل خواهد شد. نانو مواد سنتزي معدني و آلي را مثل، اجزاي فعال، مي توان براي اعمال نقش تشخيصي (مثل ذرات کوانتومي که براي مرئي سازي به کار مي رود) درون سلول ها وارد نمود. افزايش توان محاسباتي بوسيله نانوفناوري، ترسيم وضعيت شبکه هاي ماکرومولکولي را در محيط هاي واقعي ممکن مي سازد. اين گونه شبيه سازي ها براي بهبود قطعات کاشته شده زيست سازگار در بدن و جهت فرآيند کشف دارو، الزامي خواهد بود. شناسايي و ترميم زخم ها و آسيب هاي بافتي همانند، ساختارهاي طبيعي ( مانند گلبول هاي سفيد و مولکول هاي ترميم کننده زخم) در اندازه هاي نانو است. نيز با استفاده از اين فناوري امکان تشخيص سريع بيماري هاي صعب العلاج و سرطاني امکان پذير است. با استفاده از اين فناوري جديد در دراز مدت مي توان تومورهاي مغزي را به درستي تشخيص داد و بدون آسيب زدن به بافت هاي سالم و با استفاده از پرتودرماني اين بيماري را بهبود بخشيد ، که براي بيماران سرطاني بسيار مايه اميد است. نانو کپسول هاي توليدي با استفاده از فناوري نانو، داراي موادي مانند: ويتامين A، رتينول و بياکاروتن خواهند بود، که بايد به لايه هاي عمقي پوست منتقل شوند تا بيشترين خواص ضد پيري و ساير خواص دارويي خود را بروز دهند. با کارگذاري نانو ذرات فعال نوري در داخل گلبول هاي سفيد خون، موفق به شناسايي سلول هاي آسيب ديده خواهيم شد. ج) کاربردهاي نانو در کشاورزي، آب، انرژي و ميحط زيست 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 د رجريانات و مناطق حاوي فاضلاب، داشته باشند. لازم به ذکر است ، نانوفناوري توان حذف آلودگي هاي کوچک از منابع آبي ( کمتر از دويست نانومتر) و هوا (زير بيست نانومتر) و اندازه گيري و تخفيف مداوم آلودگي در مناطق وسيع تر را دارد. 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. نيز انتظار مي رود تغييرات عمده اي در فناوري روشنايي در ده سال آينده رخ دهد. مي توان نيمه هادي هاي مورد استفاده در ديودهاي نوراني (LEDها) را به مقدار زياد در ابعاد نانو توليد کرد. در آمريکا، حدود بيست درصد کل برق توليدي، صرف روشنايي (چه لامپ هاي التهابي معمولي و چه فلوئورسنت) مي شود. مطابق پيش بيني ها در ده تا پانزده سال آينده، پيشرفت هايي از اين دست مي تواند مصرف جهاني را بيش از ده درصد کاهش دهد که يك صد ميليارد دلار در سال صرفه جويي و دويست ميليون تن کاهش انتشار کربن به همراه خواهد داشت. در زمينه آب، بايد گفت جمعيت جهان د رحال افزايش و منابع آب آشاميدني در حال کاهش است. سازمان ملل پيش بيني مي کند که در سال دو هزار و بيست و پنج ، حدود چهل و هشت کشور (معادل سي و دو درصد جمعيت جهان) دچار کمبود آب آشاميدني باشند. تخليص و نمک زدايي آب از زمينه هاي مورد توجه در دفاع پيش گيرانه و امنيت زيست محيطي است. چرا که در سطح جهان ممکن است در آينده با مشکل کمبود آب مواجه شويم. استفاده از آب شرب با دو برابر سرعت افزايش جمعيت و کمبود حاصل از آن که بر اثر آلودگي نيز تشديد مي شود، افزايش مي يابد. دستگاه هايي به کمک نانوفناوري ساخته شده اند، که آب دريا را با انرژي ده برابر کمتر از دستگاه اسمز معکوس و لااقل صد برابر کمتر از تقطير، نمک زدايي مي کنند. اين فرآيند کاراز نظر مصرف انرژي کاملاً عملي است، چون الکترودهاي با مساحت سطحي بسيار بالا ساخته شده اند، که از طريق کنار هم قراردادن نانولوله هاي کربني و ديگر ابتکارات طراحي، رساناي الکتريسته شده اند. همچنين نانوفناوري به طور مستقيم در پيشرفت کشاورزي سهيم خواهد بود. از جمله : مواد شيميايي سازگار با زيست که براي تغذيه گياه يا حفظ آن در برابر حشرات به شکل مولکولي طراحي شده اند، ارتقاي ژنتيکي گياهان و حيوانات، انتقال ژنها و داروها به حيوانات؛ انتقال ژن ها و دارو به حيوانات، امکان سازگاري گياهان با خشکسالي و شوري و ... د) کاربردهاي نانوفناوري 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. «نانو ساختن» (Nanofabrication) 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. اين مسأله باتوجه به اين که محيط فضا، نيروي جاذبه کم و خلاء بالا دارد، موجب توسعه نانوساختارها و سيستم هاي نانو که ساخت آن ها در زمين ممکن نيست ؛ در فضا 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 تلفيق ابزارهاي نانو و ميکرومکانيکي جهت کنترل سيستم هاي دفاع هسته اي ، در بسياري موارد، فرصت هاي اقتصادي و نظامي مکمل هم هستند. کاربردهاي درازمدت نانوفناوري در زمينه هاي ديگر، پشتيباني کننده امنيتملي است و بالعکس. ذ – کاربرد نانوفناوري در صنايع بهداشتي و آرايشي 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. 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. و) کاربرد فناوري در صنعت الکترونيک 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 انازه هاي کوچک نيز از ديگر کاربردهاست. ز) کاربرد نانوفناوري در صنعت خودرو 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. ح) کاربردهاي ديگر پژوهشگران سراسر دنيا جهت يافتن کاربردهايي براي نانو لوله ها در زمينه هاي مختلفي مانند: رنگ، باتري و وسايل الکترونيکي کوچک، در حال رقابت هستند. يکي از اين موارد، دستگاه اشعه ايکس ست که در آينده مي تواند کوچک تر، ارزان تر و دقيق تر باشد و عملکرد بهتري در مراکز راديولوژي و مراکز بازرسي فرودگاه ها داشته باشد، از نانولوله جهت ذخيره انرژي بهتر در باتري ها نيز استفاده مي شود. کاتاليزورها به سطح ويژه وابسته هستند و با استفاده از فناوري نانو مي توان اين سطح ويژه را به مقدار فوق العاده اي افزايش داد که سبب افزايش سرعت و کارايي در واکنش هاي شيميايي مي شود. با بهره گيري از فناوري نانو مي توان گيريسي توليد نمود که در درجه حرارت هاي بسيار بالا مورد استفاده قرار گيرد. 1-6) ده محصول جاري شده با استفاده از فناوري نانو در زير، ده محصول برتر نانو فناوري در سال دو هزار و سه ميلادي طبقه بندي شده است. اين خبر، نشان مي دهد کساني که هنوز معتقدند نانوفناوري فقط در آزمايشگاه است، اشتباه فکر مي کنند. 1 – پارچه هاي ضدچروک و ضد لکه شرکت آمريکايي نانوتکس با اضافه نمودن ساختارهاي مولکولي به الياف کتان، اليافي ساخته است که مايعات و لکه ها بر روي آن ها حرکت نموده و جذب نمي شوند. بنابراين چنانچه قهوه بر روي شلوار سفيد رنگي ريخته شود به طرز شگفت انگيزي بر روي آن حرکت کرده و جذب نمي شود ( مثل حرکت قطرات آب بر روي پرهاي غاز). شرکت سوئيسي نانواسفربه تازگي در رقابت با شرکت فوق محصولاتي توليد کرده است که نه تنها در صنايع پوشاک سازي بلکه در بخش هاي پزشکي و لوازم خانگي مثل مبلمان کاربرد دارند. محصولات اين شرکت ضد چربي است. 2 – واکس اسکي با کيفيت برتر تيم ملي اسکي کانادا از اين واکس استفاده نموده است و به زودي هر اسکي بازي مي تواند از آن استفاده کند. نانوواکس سراکس يکي از اولين محصولات جهاني است که با استفاده از نانوفناوري شيميايي، پوشش هوشمندي با خواص چند عملکردي ايجاد مي نمايد. اين واکس به وسيله شرکت آلماني نانوگيت توليد شده و سطحي بسيار ليز و سخت ايجاد مي نمايد. اين پوشش بسيار نازک، نسبت به پوشش هاي قبلي که به سرعت خاصيت خود را از دست مي دادند، بسيار بادوام تر است. اين پوشش هوشمند با کاهش دما بسيار سفت مي شود و با کريستال هاي برف و پوست سازگاري بسيار خوبي دارد. محصولات نانوواکس با فرمول هاي مختلفي براي انواع ورزش هاي زمستاني که در شرايط مختلف انجام مي شوند توليد شده اند. 3 – محافظ پوست با قابليت نفوذ عميق صنايع آرايشي و بهداشتي نقش مهمي در پيشبرد صنعت ذرات دارند. يکي از اهداف اين صنايع، پيدا نمودن سيستم رسانش مواد فعال متنوع با قابليت نفوذ عميق است. ال اورال يکي از بزرگ ترين شرکت هاي توليد کننده مواد آرايشي در جهان، اولين محصول نانوفناوري خود را در سال هزار و نهصد و نود و هشت (م) معرفي نمود. اين محصول کرم ضدچروک با نام Plenitude Revitalift است. در توليد اين کرم از يک فرآيند انحصاري نانوفناوري ( تا دويست نانومتر) به منظور داخل نمودن ويتامين A به درون يک کپسول پليمري استفاده شده است. کپسول مانند اسفنج، کرم را درون خود جذب و نگه داري مي نمايد تا اين که پوسته بيروني آن در زير پوست حل شود. بر طبق بررسي هاي شرکت L’Oreal هشتاد درصد خانم هايي که اين کرم را مصرف کرده اند خاصيت ضد چروک بودن آن را تأييد نموده اند. همچنين هفتاد و پنج درصد آنان مي گويند اين کرم در سفت شدن پوست مؤثر است. بنابراين نانوفناوري مي تواند مسيري به سمت جواني طولاني باشد. 4 – دوربين ديجيتال OLED اغلب دوربين هاي ديجيتال با استفاده از ديود گسيل نور آلي (OLED) ساخته مي شوند. OLED ها نه تنها روشن تر از LCD ها است .بلکه انرژي کمتري نسبت به آن ها مصرف مي نمايد. همچنين آن ها داراي زاويه ديد وسيع تري هستند. اولين دوربين ديجيتالي که در آن از نمايش دهنده هاي OLED استفاده شده است دوربين سه ويك دهم مگاپيکسل است که توسط شرکت کداک توليد شده است. 5- عينک هاي آفتابي با کيفيت بالا شرکت نانو فيلم با استفاده از نانوفناوري، پوشش هاي پليمري بسيار نازک ضد انعکاس و حفاظتي براي عينک ها ساخته است به گونه اي كه شيشه آن ها در مقابل خراشيدگي مقاومت داشته و ضد انعکاس مي باشد. اين شرکت ابتدا لايه هايي به ترتيب با ضخامت صدو پنجاه نانومتر و بيست ميکرون را بر روي سطح لنزها نشاند و سپس از فرايند خودساماني شيميايي براي نشاندن پوشش پليمري بر روي سطح خارجي عدسي ها استفاده نمود. ضخامت پوشش فوق، سه تا ده نانومتر بود که عدسي ها را ضد انعکاس مي کرد. پوشش فوق علاوه بر ايجاد خاصيت ضدانعکاسي براي عدسي ها، چربي و لکه ها را از روي آن برطرف و عدسي ها را حساس تر نيز مي نمايد. 6 – کلاه ايمني هوشمند يکي از بزرگ ترين مشکلات موتورسواران، تغيير شرايط نور است. به عنوان مثال، ورود به تونل مي تواند يک کار خيلي خطرناک باشد. هر ساله هزاران موتور سوار در تصادف هاي ناشي از اين موضوع کشته مي شوند. شرکت سوئدي کروموژينکس مشکل فوق را با توليد نوع جديد از کلاه ايمني با نام «آفتابگردان» حل کرده است. شفافيت اين کلاه به سرعت تحت تأثير شرايط نوري موجود با استفاده از يک فيلم نازک يا ورقه الکتروکروميک (EC) تغيير مي کند. اين فيلم شامل لايه هاي نازک اکسيد است که بين دو ورقه پليمري انعطاف پذير روي هم قرار گرفته اند. 7- نانو جوراب نه تنها ورزشکارها بلکه اکثر مردم از عرق پا رنج مي برند و نمي توانند آن را تحمل نمايند. بطور طبيعي هر پا داراي دويست و پنجاه هزار غده عرقي است ، که قادرند حدود پانصد ميلي ليتر عرق در روز توليد نمايند. عرق پاي ورزشکاران ناشي از قارچ هايي است که بين پنجه پا و چين و چروک پوست جمع مي شوند. به تازگي جوراب هايي از جنس کتان که به وسيله نانو ذرات نقره بهبود يافته اند، توسط شرکت سول فرش وارد بازار شده است. نانو ذرات نقره از رشد باکتري ها و قارچ ها جلوگيري نموده و بدين وسيله از چرب شدن و بد بو شدن پا جلوگيري مي کند. 8 – کرم هاي ضد آفتاب مصرف کرم هاي ضد آفتاب معمولي پوست را به قدري سفيد مي کند که حالت نامناسبي پيدا مي کرد. اين سفيدي ناشي از اکسيد روي است. دليل استفاده از اکسيد روي آن است که فاکتورهاي قبلي حفاظت در برابر آفتاب SPF معمولي فقط در برابر اشعه ماوراي بنفش نوع B(UVB) از پوست حفاظت مي نمودند اما اکسيد روي از پوست در برابر هر دو نوع اشعه ماوراي بنفش A و B (UVA و UVA) محافظت مي کند. جهت حل اين مشکل، شرکت BASF ماده اي به نام Z- COTE با کمک نانوفناوري ساخته است. اين ماده جزء اصلي کرم جديد ضدآفتاب با نام تجاري NuCell SunSense SPF30 است. بر طبق گفته هاي مسئولان شرکت BASF، نانو ذرات پراکنده شده اکسيد روي، جزء اصلي Z-COTE است . کاربرد نانوفناوري در Z-COTE سبب توليد نانو کريستال هاي اکسيد روي با خلوص بالا شده، که اين امر منجر به افزايش مرغوبيت کرم هاي ضدآفتاب مي شود. از ديگر مزاياي کرم هاي ضدآفتاب جديد، اين است که Z-COTE به وسيله پوست جذب نشده و ايجاد حساسيت (آلرژي) نمي کند. 9 و 10 – توپ ها و راکت هاي تنيس با کيفيت بالا توسعه پايدار مواد، به تازگي کارخانجات ساخت راکت تنيس را بر آن داشته است که از نانو فناوري استفاده نمايند. در سال دو هزار و دو (م) کارخانه فرانسوي بابولات راکت هاي مدل VS را که با استفاده نانو لوله هاي کربني ساخته شده بودند به بازار عرضه نمود. نانولوله هاي کربني صد برابر محکم تر از فولاد و شش برابر سبک تر از آن است. اين مواد سبب افزايش سفتي و استحکام پايدار کننده هاي موجود در دو طرف راکت تنيس مي شوند. به گفته مسئولين کارخانه Babolat، راکت هاي نوع VS Nanotube پنج برابر مستحکم تر از راکت هاي کربني موجود است و نيروي بيشتري را به توپ وارد مي کنند. شرکت InMart نيز توپ هاي تنيسي با نام Wilson double core ساخته است که درون آن ها نانو کامپوزيت وارد شده است. InMart براي آئروديناميک تر شدن اين توپ ها، هسته داخلي آن ها را با ورقه هايي از نانو کامپوزيت هاي پليمر خاک رس به ضخامت بيست ميکرومتر لايه نشاني مي کند(ضخامت هر کدام از اين ورقه ها يك نانومتر است) در اثر اين فرآيند هيچ تغييري در وزن و الاستيسيته آن ها بوجود نمي آيد. قيمت اين توپ ها يك و نيم دلار از قيمت توپ هاي معمولي بيشتر و طول عمر آن ها دو برابر توپ هاي معمولي است. اين توپ ها هم اکنون در جام Davis مورد استفاده قرار مي گيرند. منبع:وبلاگ کهکشانی از علم شیمی

کاربردهای مکانیکی نانولوله‌های کربنی با توجه به گسترش روز افزون فناوری نانو و ایجاد تحولات بزرگ در صنایع مختلف توسط این فناوری لازم است که هر کسی بسته به تخصص خود اطلاعی هر چند کلی از کاربردها و قابلیت‌های فناوری نانو داشته باشد. در این مقاله ابتدا توضیحی کلی راجع به فناوری نانو داده شده است و با توجه به اهمیت و نقش گسترده نانولوله‌کربنی در فناوری نانو این ماده معرفی و خواص آن ذکر شده‌است، در ادامه به توضیح برخی از کاربردهای نانولوله‌ها در صنایع مرتبط با مهندسی مکانیک چون کامپوزیت‌ها، محرک‌ها و فیلترها پرداخته شده است. مقدمه یک نانومتر يک ميليونيوم يک متر است بنابراین علم نانو آن بخش از است که ماده را در مقياسی بسيار کوچک بررسی می‌کند؛ و فناوری نانو به تولید و ساخت در مقیاس مولکولی و اتمی می‌پردازد، یا به عیارت دیگر با اجسام و ساختارها و سیستم‌هایی سر و کار دارد که حداقل در یک بعد اندازه‌ای کمتر از100 نانومتر دارند. با پیشرفت و گسترشی که علم و فناوری نانو طی چند سال اخیر داشته است انتظار می‌رود که به زودی تمامی زمینه‌های علم و فناوری را تحت تاثیر خود قرار دهد. نانوفناوری صنایع مرتبط به مهندسی مکانیک را نیز بی بهره نگذاشته است و تحولات زیادی را از تولید کامپوزیت‌ها با استفاده از نانومواد تا تولید شتاب‌سنج هایی در اندازه نانو، ایجاد نموده است. در صنایع خودروسازی در قسمت‌های مختلف ماشین کاربردهای نانوفناوری را می‌بینیم، از شیشه‌های خود تمیز شو و بدنه‌های ضدخش گرفته تا باتری‌هایی با طول عمر بیشتر و وزن کمتر. در این میان نانولوله‌هاي کربني[1] یکی از مواد اولیه‌ای هستند که به علت ویژگی ساختمانی‌، دارای کاربردهای مکانیکی مختلف و ویژه‌ای هستند. نانولوله‌های کربنی نانولوله‌هاي کربني يکي ازمهم ترين ساختارها در مقياس نانو هستند.این مواد اولین بار در سال 1991 توسط دانشمندي ژاپني به نام ايجما[2] در درون دوده‌هاي حاصل از تخليه الکتريکي کربن در يک محيط حاوي گاز نئون کشف شد.[] اين ترکيبات شيميايي ، با ساختار اتمي شبيه صفحات گرافیت، از استوانه‌هايي با قطر چند نانومتر و طولي تا صدها ميکرومتر تشکيل شده‌اند. نانولوله‌ها داراي مدول يانگي تقريباً 6 برابر فولاد ( 1TPa) و چگالي برابر 1.4 g/cm3 هستند. [[ii]] اين مواد در جهت محوري مقاومت کششي بسيار زيادي دارند و اين مزيت بسيار خوبي براي ساخت سازه‌هايي با مقاومت بالا در جهت خاص است. دليل اين مقاومت بالا از يک طرف استحکام پيوند كربن-كربن در ساختار نانولوله‌کربنی و از طرف ديگر شکل شش ضلعی اين ساختار است که به خوبي بار را در میان پیوندها توزيع مي‌کند. از طرف دیگر پایداری حرارتی نانولوله‌ها نیز بسیار بالا است. این خواص منحصربه فرد مکانیکی در نانولوله‌‌ها امکان استفاده از آن‌ها را در کاربردهای مختلف فراهم می‌کند. از جمله این کاربردها می توان از الکترونیک در مقیاس نانو، استفاده در کامپوزیت‌ها و نیز به عنوان وسایل ذخیره کننده گازها نام برد. مقاومت نانولوله‌ها رفتار مکانیکی نانولوله‌های کربنی به عنوان یکی از بهترین فیبرهای کربنی‌ای که تا کنون ساخته شده اند، بسیار شگفت انگیز است. فیبرهای کربنی معمول دارای مقاومتی تا 50 برابر مقاومت مخصوص (نسبت مقاومت به چگالی) فولاد هستند و از طرف دیگر تقویت کننده‌های خوبی در برابر بار در کامپوزیت‌ها هستند. بنابراین نانولوله‌ها یکی از گزینه‌های ایده‌آل در کاربرد ساختمانی[3] هستند. در نانولوله‌های کربنی چندلایه مقاومت حقیقی در حالات واقعی بیشتر تحت تاثیر لغزیدن استوانه‌های گرافیتی نسبت به هم قرار دارد. در واقع آزمایشاتی که به تازگی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی[4] جهت اندازه گیری تنش‌های نانویی صورت گرفته است مقاومت کششی نانولوله‌های کربنی چندلایه مجزا را اندازه گیری کرده اند.[[iii]] نانولوله‌ها بر اثر شکست sword-in-sheath می‌شکنند. این نوع شکست مربوط به لغزش لایه‌ها در استوانه‌های هم محور نانولوله چندلایه ونیز شکست استوانه‌ها به طور مجزا است. مقاومت کششی دیده شده در نانولوله‌های چندلایه حدود اندازه‌گیری مقاومت یک نانولوله تک‌لایه مجزا مشکلات زیادی دارد. به تازگی روشی جهت این اندازه‌گیری پیشنهاد شده است: در این روش از یک میکروسکوپ نیروی اتمی استفاده می کنند تا خمشی را در نانولوله ایجاد کنند سپس با اندازه‌گیری مقدار جابجایی می توان ویژگی‌های مکانیکی آن را با مقادیر عددی بیان کرد.[[iv]] اکثریت آزمایشاتی که تاکنون صورت گرفته مقدار تئوری پیش‌بینی شده برای مدول یانگ نانولوله(1TPa) را تایید می‌کنند؛ ولی در حالی که پیش‌بینی مقاومت کششی در تئوری حدود 300GPa بوده است، بهترین مقادیر تجربی نزدیک به 50GPa می باشد. که اگرچه با تئوری فاصله‌ دارد اما هنوز هم تا ده برابر بیشتر از فیبرهای کربنی است. شبیه سازی‌ها در نانولوله های تک لایه نشان می‌دهد که رفتار شکست و تغییر شکلی بسیار جالبی در آن‌ها وجود دارد. نانولوله‌ها در تغییر شکل‌های بسیار بالا با آزاد کردن ناگهانی انرژی به ساختار دیگری تبدیل می شوند. نانولوله‌ها تحت بار دچار کمانش و پیچش می شوند و به شکل مسطح تبدیل می‌گردند. آن‌ها بدون نشانی از کوچکترین شکست و خرابی دچار کرنش‌های خیلی بزرگی (تا 40%) می شوند. بازگشت پذیریِ تغییر شکل‌ها، مثلا کمانش، مستقیما در نانولوله های چندلایه با استفاده از میکروسکوپ عبور الکترون[5] ثبت شده است.[[v]] به تازگی نظریه جالبی برای رفتار پلاستیکی نانوتیوب‌ها ارائه شده است.[[vi]] طبق این نظر بسته‌های 5و7 تایی کربن( پنتاگون-هپتاگون) تحت کرنش زیاد دچار عیب در شبکه مولکولی می شوند و این ساختار ناقص در طول جسم حرکت می‌کند و این حرکت باعث کاهش قطر مقطعی خواهد شد. جدایش این نقصان‌ها گلویی شدن در نانولوله را به همراه خواهد داشت. علاوه بر گلویی شدن مقطعی، در آن مقطع آرایش شبکه کربنی نیز تغییر خواهد کرد. این تغییرات در آرایش باعث می شود که میزان رسانش نانولوله کربنی تغییر یابد، این ویژگی می‌تواند منجر به کاربردی منحصر به فرد از نانولوله شود: نوع جدیدی از پروب، که با تغییرات در ویژگی‌های الکتریکی اش به تنش‌های مکانیکی پاسخ می‌دهد.[[vii]] نانولوله‌های کربنی و کامپوزیت‌های پلیمری مهم‌ترین کاربرد نانولوله‌های کربنی، که بر اساس ویژگی‌های مکانیکی آن‌ها باشد، استفاده از آن‌ها به عنوان تقویت کننده در مواد کامپوزیتی است. اگرچه استفاده از کامپوزیت‌های پلیمری پرشده با نانولوله یک محدوده کاربردی مشخص از این مواد است، اما آزمایشات موفقیت آمیز زیادی در تایید مفیدتر بودن نانولوله‌های کربنی نسبت به فیبرهای معمول کربنی، وجود ندارد؛ مشکل اصلی برقرار نمودن یک ارتباط خوب بین نانولوله و شبکه پلیمری و رسیدن به انتقال بار مناسب از شبکه به نانولوله‌ها در حین بارگذاری است. دلایل آن دو جنبه اساسی دارد: اول نانولوله‌ها صاف بوده و نسبت طولی‌ای[6] (طول به قطر) برابر با رشته‌های پلیمری دارند. دوما نانولوله‌ها تقریبا همیشه به صورت توده‌های به هم پیوسته تشکیل می‌شوند که رفتار آن‌ها در مقابل بار، نسبت به نانولوله‌های مجزا، کاملا متفاوت است. گزارشات متناقضی از مقاومت اتصال در کامپوزیت‌های پلیمر-نانولوله وجود دارد.[[viii],[ix]] نسبت به پلیمر استفاده شده و شرایط عملکرد، مقاومت اندازه‌گیری شده متفاوت است. گاه گسست در لوله‌ها دیده شده است که نشانه‌ای از پیوند قوی در اتصال نانولوله-پلیمر است، و گاه لغزش لایه‌های نانولوله‌های چند لایه و جدایش آسان آن‌ها دیده شده که دلیلی بر پیوند اتصال ضعیف است. در نانولوله‌های تک لایه سر خوردن لوله‌ها بر روی یکدیگر را عامل کاهش مقاومت ماده می‌دانند. برای ماکزیمم کردن اثر تقویت کنندگی نانولوله‌ها در کامپوزیت‌های با مقاومت بالا، بایستی که توده های نانولوله در هم شکسته شده و پخش شوند و یا اینکه به صورت شبکه مربعی[7] درآیند تا از سرخوردن جلوگیری کنیم. علاوه برآن بایستی سطح نانولوله‌‌ها تغییر داده شود، ضابطه‌مند[8] گردند، تا اتصال محکمی بین آن‌ها و رشته‌های پلیمری اطرافشان ایجاد شود. استفاده از نانولوله‌های کربنی در کامپوزیت‌هایی با ساختار پلیمری فواید مشخص و روشنی دارد. تقویت کنندگی با نانولوله به خاطر جذب بالای انرژی طی رفتار انعطاف‌پذیر الاستیک آن‌ها میزان سفتی[9] کامپوزیت را افزایش می دهد؛ این ویژگی مخصوصا در شبکه‌های سرامیکی کامپوزیتی برپایه نانو اهمیت می‌یابد. چگالی کم نانولوله‌ها ، در مقایسه با استفاده از فیبرهای کوچک کربنی، یک ویژگی بسیار خوب دیگری در این کامپوزیت‌ها می‌باشد.نانولوله‌ها در مقایسه با فیبرهای کربنی معمول، تحت نیروهای فشاری کارایی بهتری ازخود نشان می‌دهند، که به خاطر انعطاف‌پذیری و عدم تمایل به شکست آن‌ها تحت نیروی فشاری است.تحقیقات تازه نشان داده اند که استفاده از کامپوزیت نانولوله‌کربنی چندلایه و پلیمر کاهنده زیستی[10] (مانند PLA[11]) در رشد سلول‌های استخوانی[12]، بخصوص در تحریک الکتریکی کامپوزیت، بسیار کارآمدتر ازفیبرهای کربنی هستند.

در این پست مقالات مختلف مربوط به کامپوزیت‌ها قرار داده شده است: تا پست اخر مطالب و مقالات ارائه شده به ترتیب عبارتند از: (در صورت اضافه شدن مطلب بعد از آخرین پست عناوین به لیست اضافه می‌شود) - كامپوزیت ها در صنایع نظامی -ساخت كامپوزیت های ایمن در برابر آتش از روش rtm -كاربرد كامپوزیت در صنعت برق -تنش های باقی مانده در کامپوزیت پلیمری روش لایه گذاری دستی در تولید کامپوزیت -کاربرد کامپوزیت در آسفالت -چشم انداز كامپوزیت های چوب پلاستیك -كامپوزیتهای گرمانرم -چوب ها هم كامپوزیتی میشوند -دريلهاي كامپوزيتي -کامپوزیت -کاربرد نانو کامپوزیت پلیمری -کاربرد کامپوزیت در صنعت برق و الكترونيك -كاربرد كامپوزیت ها در صنعت خودرو سازی -نانوکامپوزيت هاي پليمري -كامپوزیت های چوپ پلاستیك -الیاف کربن و کامپوزیت آنها -اثر تنش هاي پس ماند گرمايي ناشي از پخت بر تغيير شکل چند لايه اي هاي کامپوزيتي تخت و استوانه اي -نانو کامپوزيت ها، تحولی بزرگ در مقياس کوچک -سنتز و تعیین مشخصات لاتکس نانوکامپوزیت پلی(‌استیرن- کو- بوتیل‌آکریلات)- خاک رس به روش پلیمرشدن رادیک -بررسی اثر کیتوسان و نانوهیدروکسی آپاتیت بر خواص فیزیکی و شیمیایی ریزگوی های نانوکامپوزیتی بر پایه ژل -بررسی اثر کیسه خلاء تنها و سامانه پخت اتوکلاو بر خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت های فنولی شبیه‌سازی فرایند ساخت پولتروژن کامپوزیت شیشه- پلی‌استر -اثر شرایط اختلاط بر خواص فیزیکی و مکانیکی آمیزه‫های نانوکامپوزیتی بر پایه‫ NBR/PVC/Nanoclay -مطالعه خواص و عملکرد عایق کامپوزیتی بر پایه رزین اپوکسی- الیاف پنبه بررسی اثر وجود افزودنی پلیمری بر شکل شناسی و کارایی لایه های غشای نانو***** کامپوزیتی بر پایه پلی ات -بررسی اثر نوع سازگارکننده بر خواص نانوکامپوزیت پایه الاستومر sbr - نانورس اصلاح شده -آیا کامپوزیت گزینه مناسبی برای صنعت خودروسازی کشور است؟ -سازگار كردن ذرات رس و ماتريس پلي‌پروپيلن براي توليد نانوکامپوزيت پلي پروپيلن كامپوزیت ها در صنایع نظامی رویدادهای 11 سپتامبر 2001، توجه جهانیان را به شكل كاملاً جدیدی به مسئلۀ امنیت معطوف كرده و مایۀ نگرانی های شدیدی در سطح بین المللی شده است. مسائل امنیتی در گذشته و حال متفاوت هستند. هنگام جنگ سرد (دهه های 50 و 60 میلادی) نگرانی اصلی جهان، بمب ها و موشك های هسته ای بود. در جنگ جهانی دوم، خرابكاری موضوعی نگران كننده در آمریكا بود و این بسیار شبیه نگرانی های امروزی است. آنچه به نظر متفاوت می آید این است كه امروزه مسئلۀ امنیت بسیار شخصی ترشده است و جالب است كه بسیاری از كاربردهای كامپوزیت ها در اسلحه ها و محافظ ها نیز شخصی و فوری است. برخی از این كاربردها عبارتند از: اسلحه های شخصی به كارگیری كامپوزیت ها در تسلیحات نظامی روند رو به رشدی داشته است و در این بین تفنگ های تمام كامپوزیتی به تعداد محدودی ساخته می شوند ولی كامپوزیتی كردن بخشی از اسلحه معمول تر است. برای مثال ضخامت لوله فولادی تفنگ را كاهش می دهند و روی آن یك پوشش كامپوزیتی می پیچند. برتری های پوشش كامپوزیتی روی لوله تفنگ حیرت آور است. جنس لوله تفنگ، فولاد زنگ نزن 416 است كه به دقت ماشینكاری و نازك شده است. لوله تفنگ و خان های آن معمولاً با نوعی فولاد كه كمترین تغییر را در مسیر فشنگ ایجاد می كند ساخته میشود. با تركیب فولاد و پوشش میتوان تفنگ هایی مناسب شكار و كاربردهای نظامی ساخت. استحكام بالاتر تفنگ كامپوزیتی به علت طبیعت جهت دار الیاف كربن است. بیشتر الیاف را میتوان به صورت های گوناگونی به دور یك محور پیچاند. بنابراین درمورد تفنگ این امكان وجود دارد كه الیاف را به گونه ای دور لوله جهت داد كه استحكام بالاتری حاصل شود. بهبود استحكام، افزایش امنیت را به دنبال خواهد داشت؛ زیرا احتمال شكافتن لوله كاهش می یابد. سفتی بالای تفنگ های كامپوزیتی و درنتیجه افزایش دقت آنها نیز از جهت انتخابی برای الیاف ناشی می شود. تركیب سفتی و استحكام، منجر به كاهش وزن تفنگ میشود. برای مثال وزن تفنگ های كامپوزیتی معمولی حدود 40 درصد كمتر از M-1 است. هنگامی كه لوله فولادی ساخته میشود ایجاد سوراخ و خان در لوله، تنش هایی را در لوله به وجود می آورند. برخی از این تنش ها در محصول نهایی باقی می مانند. بنابراین وقتی تفنگ به هنگام شلیك های پیاپی گرم می شود تنش های باقی مانده باعث میشود كه در بعضی نقاط، لوله تفنگ از حالت طبیعی خارج شود و در نتیجه انحرافی در مسیر گلوله به وجود آید و در پی آن دقت شلیك كاهش یابد. استحكام و سفتی بالای پوشش كامپوزیتی از انحراف لوله جلوگیری می كند و بنابراین حتی هنگامی كه اسلحه خیلی سریع و به طور پیاپی شلیك می كند، دقت بالایی خواهد داشت. فرایند ایجاد پوشش كامپوزیتی هیچ تنشی را در تفنگ ایجاد نمی كند، پس مسیر حركت گلوله همواره صاف و مستقیم خواهد بود. یك ویژگی بی نظیر كامپوزیت های الیاف كربنی، ضریب انبساط حرارتی نزدیك به صفر آنهاست. بنابراین تغییرات دمایی، اثر مشخصی روی ابعاد لوله نمی گذارد. افزون بر آن به خاطر اتصال محكم بین پوشش كامپوزیتی و لایه فلزی، فلز و كامپوزیت یكپارچه می شوند و هیچ لغزشی در امتداد سطح آنها وجود ندارد. پوشش كامپوزیتی به علت طبیعت غالبش، از تغییر ابعاد لوله در اثر گرم شدن لایه فلزی به علت تكرار شلیك جلوگیری می كند؛ زیرا جرم و استحكام پوشش كامپوزیتی از جرم و استحكام لایه نازك فلزی بسیار بیشتر است. هنگامی كه تغییر ابعادی رخ دهد، مشهودترین عیب، كاهش دقت است كه با افزایش فاصله تا هدف بروز می كند؛ زیرا كوچكترین تغییر در مسیر گلوله انحراف قابل توجهی را در برد زیاد از خود نشان می دهد. هدایت حرارتی كامپوزیت الیاف كربنی، كاملا غیرعادی است و نوید برتری های دیگری را می دهد. انتقال حرارت در درون كامپوزیت درجهت عمود بر الیاف بسیار ضعیف است. بنابراین بخش خارجی پوشش كامپوزیتی پس از حدود 20 بار شلیك، فقط كمی گرم میشود. حال آنكه گرمای ایجاد شده در چنین حالتی در یك نمونه فولادی قابل توجه خواهد بود. مدت زمان طولانی پس از تیراندازی، كامپوزیت گرم می شود. توانایی بالای انتقال حرارت الیاف كربن در امتداد طولی آنها باعث میشود كه گرما بسیار سریع به انتهای لوله منتقل شده و در آنجا پخش شود. نتیجه نهایی این كه دمای سطح خارجی لوله كامپوزیتی كم تر شده و طول عمر لوله افزایش می یابد. در نهایت سبكی لوله كامپوزیتی ، به طور مطلوبی مركز توازن تفنگ را به سمت ماشه منتقل می كند و این موضوع باعث می شود كه بتوان چندین بار به طور مشابه به یك هدف كوچك شلیك كرد. بهای تفنگ های شكاری از جنس كامپوزیت تقریباً بالا و بین 1000 تا 3000 دلار است. تفنگ های جنگی بهایی در حدود 10،000 دلار دارند. جنگ افزارهای بزرگ با توجه به برتری های مواد كامپوزیتی استفاده از آنها در جنگ افزارهایی چون توپ ها، موشك اندازها و جز آن در دست پژوهش است. استفاده از فنآوری تقویت لوله توپ با پوشش كامپوزیتی هنوز مورد پذیرش سیستم استاندارد جنگ افزاری قرار نگرفته است. مشكلی كه در اینجا وجود دارد، اختلاف ضریب انبساط حرارتی كامپوزیت و لوله فولادی است. درمورد تفنگ، لوله فولادی نسبتاً نازك بود و انبساطش تحت تأثیر كامپوزیت قرار می گرفت. حل این مشكل، موضوع پژوهش در این زمینه است. موشك ها كاربرد كامپوزیت ها در صنایع موشكی در عرض 40 سال تجربه شده است و به طور چشمگیری گسترش یافته است. به علت هزینه های بالای حركت یك جسم در فضا، شرایط ایجاب می كند كه وزن آن كم باشد. به همین علت، كامپوزیت ها نامزد مناسبی برای این كاربرد هستند. كاربرد كامپوزیت در لانچر موشك انداز نیز به همان اندازه مهم است. این لوله ها باید سبك باشند تا به راحتی حمل شده و بر روی خودرو یا هواپیما نصب شوند. همچنین باید خیلی سفت باشند تا پرواز موشك دقیق باشد. كامپوزیت ها این بازار را تحت كنترل خود درآورده اند. هواپیماها نوشتارهای زیادی در مورد كاربرد كامپوزیت ها در هواپیماها- چه نظامی و چه غیر نظامی- نوشته شده است. به نظر می رسد هرساله كاربرد نوینی برای كامپوزیت ها د رمدل های جدید ایجاد می شود. این كاربردها به منظور كاهش وزن و بهبود استحكام صورت می گیرد. هواپیماهای بدون سرنشین میتوانند برای شناسایی منطقه و همچنین برای پرتاب موشك ها به كار روند. بیشتر این هواپیماها از كامپوزیت ساخته میشوند. منبع : انجمن کامپوزیت ایران

به منظور اتصال قطعات پلاستیکی به قطعات دیگر که یا بسیار بزرگند یا بسیار پیچیده، از چسب و چسباندن حلالی، بست مکانیکی و انواع روش‌های جوشکاری استفاده می‌شود. در تمام این موارد هدف، تشکیل یک قطعه مونتاژ شده‌ی یکپارچه است. سامانه‌های چسب کاری، چند کاره هستند و در مواقعی که نیازمند اتصالات محکم و بادوام هستیم، نتایجی پایدار و قابل پیش بینی به بار می‌آورند. جوشکاری، تنها برای گرمانرم‌ها (و نه گرماسخت‌ها) مناسب است. در این روش سطوح مورد اتصال در محل تماس ذوب می‌شوند تا پیوندهای مولکولی قوی تشکیل گردند. جوشکاری پلاستیک در صنعت پلاستیک و به منظور درزگیری بسته‌بندی‌ها بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. هر دو روش استفاده از چسب و جوشکاری پلاستیک در صنعت خودرو به صورت گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. پشتیبانی فنی توسط متخصصان سازندگان بسپار پیشنهادات و پشتیبانی‌های فنی لازم برای اتصال و مونتاژ قطعات ساخته شده از موادشان را ارائه می‌کنند. شرکت Lanxess در راهنمای محصولاتش به این موضوع می‌پردازد که مهندسان طراح در ابتدا باید توجه کنند که چگونه می‌خواهند با اتصال اجزای مجزا، آن ها را به واحدهای عملیاتی تبدیل کنند. در این نوشته بست‌های مکانیکی شامل پیچ‌ها و میخ‌پرچ‌‌ها یکی از ارزان‌ترین و معمول‌ترین روش ها برای مونتاژهایی که می‌بایست قابل جداشدن باشند معرفی شده است. هم چنین جهت اتصال دائمی، چسب‌های حلالی در زمره‌ی ارزان‌ترین روش‌های اتصال ذکر شده است. در روش اتصال توسط چسب، چسب‌های دو جزیی اپوکسی و پلی‌یورتان می‌توانند استحکام پیوندی عالی ایجاد کنند. در این راهنما آمده است: چسب‌های بر پایه‌ی سیانو اکریلات‌ها می‌توانند پیوندهای سریعی ایجاد کنند ولی از طرفی به بسپار‌های پلی‌کربنات می‌توانند صدمه وارد کنند مخصوصاً اگر قطعات تنش درونی زیادی داشته باشند یا در فشار کاری زیادی قرارگیرند. چسب‌های اکریلیک دوجزیی استحکام پیوندی بالایی را نشان می‌دهند اما اغلب شتاب هنده‌شان به آمیزه‌های پلی کربناتی صدمه وارد می‌کنند. Lanxess توصیه می‌کند تمام قطعات برای تعیین یک چسب مناسب قبلاً آزموده و مدل شوند. پلاستیک‌ها را می‌توان هم به روش حرکت مکانیکی مانند ارتعاش جوش داد و هم با به کارگیری حرارت به منظور ذوب کردن محل اتصال. مونتاژ فراصوتی یکی از روش‌های پرکاربرد در گرمانرم‌ها است که به اتصالات دائمی، زیبا و دل پذیری می‌انجامد. ارتعاش مکانیکی با بسامد زیاد برای ذوب سطوح محل اتصال در اغلب روش‌های فراصوتی (جوشکاری، ردی (staking) ، جوشکاری نقطه‌ای و درونه ی فراصوتی (ultrasonic inserts)) استفاده می‌شود. هم چنین در این راهنما آمده است مقادیر کم از پرکننده‌ها، مانند الیاف شیشه مانع جوشکاری نخواهند شد. اگر مقدار الیاف شیشه‌ای از 30% فراتر برود منجر به یک پیوند ضعیف می‌شود و می‌تواند در وسایل جوشکاری فرسایش ایجاد کند. عوامل رها کننده‌ی قالب، روان کننده ها و عوامل تأخیر اندازنده‌ی آتش اثر منفی بر کیفیت جوش دارند. شرکت Sabic Innovative Plastics در کتاب مرجع خود در مورد جوشكاري پلاستيك‌ها نوشته است که جوشكاري ارتعاشی، که به نام‌های جوشكاري خطی و جوشكاري مالشی خطی نیز نامیده می‌شود، برای جوش قطعات گرمانرم در طول شکاف صاف مناسب است. در این فرآیند، قطعاتی که می‌بایست به هم متصل شوند بر روی يكديگر تحت فشار مالیده می‌شوند. در ماشین‌های جوشکاری ارتعاشی تجاری، نیمی از قطعه توسط القاء یک سامانه جرم دار و فنری سفت که به خوبی تنظیم شده، و به وسیله‌ی یک نیروی نوسانی تحمیلی خارجی مرتعش می‌شود. انواع دیگر جوشکاری مالشی شامل جوشکاری چرخشی، ارتعاشی زاویه‌ای و جوشکاری دورانی می‌باشد. شرکت Sabic نشان می‌دهد که پلاستیک‌ها و چندسازه‌های پلاستیکی به طور فزاینده‌ای در ساختارهای پیچیده که در آن ملاحظات اتصال و قیمت مهم هستند استفاده می‌شوند. بسپار های گرمانرم پرشده و پرنشده ی قابل جوشکاری در بسیاری از کاربردهای ساختاری پرتقاضا که نیازمند اتصالاتی با توان تحمل فشارهای خستگی و ساکن هستند استفاده می‌شوند. شرکت Sabic مثالی از یک سپر خودرو را ذکر می‌کند که از بسپارSabic's Xenoy@ 1102 که یک ترکیب نه کاملاً گرمانرم است ساخته شده است. این سپر توسط جوشکاری ارتعاشی دو قطعه‌ی قالب‌گیری شده به روش تزریق تولید شده است. به گفته‌ی این شرکت، فناوری جوش پلاستیک به دلیل ورود چندسازه‌های گرمانرم بسیار کارا، مهم‌تر شده است که این موضوع انقلاب روش‌های مونتاژ در کاربردهای فضایی را نوید می‌دهد. در کتاب راهنمای مذکور آمده است: به تازگی توجه به برگشت‌پذیری مواد، موضوع جوشکاری را پراهمیت‌تر کرده است زیرا بر خلاف چسب‌ها در جوشکاری، مواد اضافی وارد مونتاژ قطعات نمی‌شود. انواع دیگر جوشکاری استفاده شده در گرمانرم ها شامل جوشکاری توسط لیزر و جوش مقاومتی و القایی می‌باشد. در جوشکاری لیزری امواج رادیویی لیزر یا نور از میان قطعه‌ی پلاستیکی اول عبور داده می شود تا جایی که قطعه‌ی دوم آن را جذب کند و منجر به ایجاد حرارت و ذوب در محل تماس شود. در جوشکاری مقاومتی با به کارگیری یک مقاومت الکتریکی کاشته شده بین سطوح مورد اتصال، حرارت مورد نیاز برای اتصال جوش تامین می‌گردد. در جوشکاری القایی از یک پیچه (کویل) برای تولید میدان مغناطیسی متناوب استفاده می‌شود که منجر به القاء جریان در سطوح اتصال می‌شود. مقاومت ماده در برابر این جریان باعث تولید حرارت می‌شود. اجزای جوشکاری فراصوتی مونتاژ فراصوتی از ارتعاشی که توسط یک مبدل تولید شده است استفاده می‌کند. این مبدل انرژی الکتریکی را با استفاده از یک شیپور صوتی به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. انرزی از میان قطعه به محل اتصال انتقال داده می‌شود، در آن جا از طریق مالش گرما تولید می‌شود و پس از آن با ذوب پلاستیک پیوند تشکیل می‌گردد. شرکت Branson Ultrasonics که در زمینه اتصال مواد و تمیزکاری دقیق، یک رهبر جهانی است؛ سامانه های فرا صوتی کاملاً دیجیتال را توسعه داده است. سامانه های Branson's 2000X در بسامدهای 20، 30 و 40 کیلو هرتز همراه با توان خروجی افزایش یافته برای تمام بسامدها قابل استفاده می‌باشد. این شرکت معتقد است انعطاف پذیری و محدوده‌ی این سامانه‌های جوشکاری، دست مصرف‌کنندگان را در انتخاب قطعات تشکیل دهنده باز می‌گذارند تا بتوانند قطعه‌ی مونتاژ شده‌‌ای با مصارف خاص تولید کنند. دستگاه‌های "خود کنترل شونده‌ی رومیزی" جهت تولید دستی و تک ایستگاهی و ابزار کمک- دستی جهت مونتاژ قطعات بزرگ و به منظور استفاده در سطوح اتصالی که به سختی قابل دستیابی هستند از جمله‌ی آنهاست. مجزا بودن قطعات تشکیل دهنده‌ی این دستگاه شامل سامانه محرک و منبع انرژی ضمیمه شده‌ی جداگانه از شاخصه‌های این سامانه است. تمام محصولات Branson را می‌توان جهت اتوماسیون خطوط و ایجاد سامانه‌های تولید کاملاً جامع جهت مونتاژ به کار برد. همچنین قطعات OEM (تولید کننده‌ی تجهیزات اصلی(قطعات اصلی)) جهت استفاده در اتوماسیون را می‌توان از کارخانه‌ای که فناوری‌های اتصال آن به جوشکاری خطی، دورانی و ارتعاشی- حرکتی قابل برنامه‌ریزی، صفحه داغ (hot plate) و جوشکاری چرخشی گسترش داده باشد به دست آورد. محصولات سری 40 شرکت Branson، سامانه‌های فرا صوت خود کنترل شونده‌ی به نسبت خودکار با تکیه بر قابلیت شکل پذیری و سرعت تولید بالا جهت مونتاژ پلاستیک‌ها هستند. این دستگاه‌ها دارای قابلیت جوشکاری، ردی، درونه گذاری، سنبه کاری یا جوش نقطه‌ای گرمانرم‌ها هستند. محصولات سری 40 می‌توانند شامل ایستگاه‌های فراصوتی چندگانه باشند یا می‌توانند با سامانه‌های فراصوتی دیگر مثل جوش دهنده‌های چرخشی یا عملیات ثانویه‌ی دیگر مثل آزمون نشت‌یابی ترکیب شوند. شرکت Herrmann Ultrasonics، یک تولیدکننده‌ی آلمانی دارای شرکت‌های تابعه در آمریکا و چین، فناوری های پیشرفته ای در زمینه‌ی اتصال فراصوتی به دست آورده است. این سازنده اخیراً ماشین جوشکاری فراصوتی تکامل یافته‌ی HiQ را تولید کرده است که دارای مشخصه‌ی تغییر سریع ابزار (quick-tool-change) و ابداعات دیگری است تا بتواند تولید را افزایش دهد و زمان بیکاری و مصرف انرژی را نیز کاهش دهد. این سامانه همراه با ژنراتورهای دیجیتالی 20، 30 و 35 کیلوهرتزی در مدل‌های محدوده‌ی 1200 تا 6000 وات قابل استفاده است. شرکت مذکورMedialog را در فضاهای عاری از آلودگی پیشنهاد می‌دهد که برای سازندگان تجهیزات پزشکی و هم چنین کاربری‌های دیگری که نیازمند فرآیند تولید بدون حضور آلودگی هستند مناسب می‌باشد. هوای ورودی به یک استاندارد بالاتری تصفیه شده و هوای خروجی جمع آوری می‌شود که می‌توان آن را از میان یک سامانه ی تهویه موجود هدایت کرد. واحدهای Medialog در دو اندازه موجودند: HS در 20 و 30 کیلوهرتز و PS در 35 کیلوهرتز. ژنراتورهای دیجیتال تا 5000 وات بالا می‌روند. پردازش اطلاعات سریع شرکت Dukane Corp. سامانه‌های پرس فراصوتی سری iQ برای جوش گرمانرم‌ها تولید کرده است. این شرکت یک تامین کننده‌ی جهانی جوش‌دهنده‌های فراصوتی، چرخشی، لیزری، ارتعاشی و صفحه داغ و همچنین دستگاه‌های پرس حرارتی، ابزارآلات و نرم افزارها برای بازارهای مونتاژ محصولات پلاستیکی تجاری و OEM می‌باشد. گفته می‌شود دستگاه پرس فراصوتی سری iQ به دلیل معماری فرآیندی چند هسته‌ای دارای سرعت پردازش اطلاعات بالاتری در صنعت است (سرعت به روز شده‌ی 0.5 میلی ثانیه). به گفته‌ی Dukane این سامانه اطلاعات جوش شامل توان، انرژی، فاصله، نیرو، بسامد و زمان را در سرعتی معادل دو برابر تجهیزات سری قدیمی‌تر و با دقت و استحکام جوش بالاتر پردازش می‌کند. دستگاه پرس فراصوتی سری iQ برای جوشکاری گرمانرم‌ها، پردازش اطلاعات بسیار سریع و استحکام و دقت جوش بالاتری را نسبت به تجهیزات سری قدیمی‌تر شرکت Dukane فراهم می‌کند. سری iQ دارای سامانه پرس 30/40 کیلوهرتزی با مکانیزم لغزشی سبک و دقیق می‌باشد و جهت کاربردهای کوچک، حساس و دارای رواداری کم طراحی شده است. به علاوه دستگاه‌های پرس 20 کیلوهرتزی توسط Dukane Ultra ridged H-frame support جهت کاربری‌های دقیق و با نیروی زیاد قابل دسترس است.پیکربندی این محصول با توجه به نیازهای استفاده کننده به صورت پودمانی طراحی شده و قابل اضافه و کم کردن است. کنترل گر‌های این محصول از ابتدایی (فقط زمان) تا پیشرفته (زمان، انرژی، فاصله، نیرو و حداکثر قدرت فرستنده) متنوع هستند و دارای اعتبار و واسنجی شده (کالیبراسیون) جهت کاربردهای پزشکی می‌باشند. فشار دوگانه در واحد اصلی استاندارد می‌شود. واحدهای پیشرفته دارای مبدل نیرو و شیر فشار شکن الکترونیکی حلقه بسته می‌باشند که هنگامی که با کنترل گر سرعت هیدرولیک Dukane جفت می‌شوند قادر به کنترل دقیق سرعت ذوب خواهند بود. شرکت Sonics & Materials, Inc. یک تولید کننده‌ی تجهیزات جوش از دستگاه‌های قابل حمل و دستگاه‌های پرس مدل رومیزی تا سامانه‌های کاملاً خودکار می‌باشد. این شرکت خودش را در زمینه‌ی فناوری جوش فراصوتی متمایز کرده است. ابداعات اخیر شامل دستگاه‌های قابل حمل جوش فراصوتی 40-20 کیلوهرتز همراه با کنترل گرهای بر پایه زمان دیجیتال یا انرژی ثابت می‌شود. ابزارها مشخصاً جهت کاربری‌های جوشکاری، ردی(staking)، درونه گذاری (inserting) و جوش نقطه‌ای طراحی شده‌اند. یک بست تپانچه‌ای اختیاری جهت حمل و نقل آسان‌تر تعبیه شده است. لوازم یدکی دیگر شامل یک پرس دستی و یک پدال پایی می‌شود. جوشکاری قطعات مدور جوشکاری چرخشی روشی برای جوش قطعات گرمانرم با استفاده از یک حرکت چرخشی دایره‌ای و فشار کاربردی است. یک قطعه توسط یک فک ثابت نگه داشته می‌شود تا قطعه‌ی دیگر حول آن بچرخد. حرارت تولید شده توسط مالش مابین دو قطعه منجر به ذوب محل تماس دو قطعه شده و در نتیجه یک آب بندی محکم و سحرآمیز ایجاد شود. شرکت Brandson Ultrasonics سامانه جوش چرخشی خود تنظیم SW300 را جهت جوشکاری قطعاتی با محل تماس دایره‌ای را پیشنهاد می‌کند. گفته می‌شود جوش دهنده‌های چرخشی رومیزی همراه با یک صفحه‌ی نمایش لمسی 6 اینچی دارای دقت موتور خود تنظیم برابر با 1/0± درجه می‌باشند. SW300 را می‌توان در حالت های عملکردی دستی، نیمه خودکار و کاملاً خودکار به کار برد. حداکثر بار کاربردی 142 کیلوگرم است. سامانه جوشکاری چرخشی خود تنظیم SW300 از شرکت Brandson Ultrasonics برای جوش قطعاتی با محل تماس دوار طراحی شده است. شرکت ToolTex جوش دهنده های چرخشی رومیزی ای ساخته است که دارای گشتاور بالایی برای قطعات تا قطر 5/63 سانتی متر می‌باشد. این شرکت در زمینه‌ی سازگاری محصولاتش با خطوط ماشین ‌کاری مشتری متبحر شده است و می تواند دستگاه‌های جوش خود را در خطوط موجود مشتری جای دهد. هم چنین آن‌ها می‌توانند دستگاه‌های خود را به صورت مستقل راه‌اندازی کنند. جوش‌دهنده‌های چرخشی خود تنظیم SW750 این شرکت دارای گردش با دقت 1/0 درجه و تحمل بار 5/90 کیلوگرم هستند. این دستگاه مجهز به یک کنترل گر صفحه‌ی نمایش لمسی است. شرکت PAS (Plastic Assembly Systems)، تجهیزات جوشکاری استفاده شده و جدید شامل محصولات جوش چرخشی خودتنظیم، جوش دهنده‌های فراصوتی و سامانه‌های مونتاژ حرارتی را ارائه می‌کند. مدل STS2000 یک سامانه حرارتی خودتنظیم است که مجهز به فناوری جدید خود تنظیم جهت کنترل دقیق کاربردهای حرارتی در تماس مستقیم با ابزارهای گرم شده می‌باشد. STS2000 می‌تواند به عنوان یک دستگاه مستقل یا همراه با خطوط اتوماسیون به کار برده شود. خط تولید PAS برای قطعات کوچک، متوسط و بزرگ و جهت کاربری با دقت بالا و قابلیت تکرارپذیری قابل استفاده است. فنون جوشکاری لیزری فناوری جوش لیزری یک روش اتصال انعطاف پذیر و غیر تماسی است که جوش‌های قوی و تمیز با کمترین تکانه (شوک) حرارتی در نقاط اتصال ایجاد می‌کند. در این روش هیچ ذره‌ای در محل اتصال رها نمی‌شود. این روش دارای دقت زیاد بدون سایش ابزارآلات است و در آن هیچ ماده‌‌ی مصرفی جوشکاری استفاده نمی‌شود. شرکت Stanmech Technologies که با شرکتLeister Process Technologies ادغام شده طرز ساخت پلاستیک‌ها و تجهیزات جوشکاری را شامل سامانه‌های اتصال لیزری بر اساس خواست مشتری ابداع کرده است. چهار سامانه جوش لیزریNovolas™ جهت برآوردن نیازهای خاص قابل دستیابی است. سامانه اصلی اجازه می‌یابد در سامانه‌های ساخت همراه با کنترل گرهای فرآیندی خودشان ادغام شود. مدل‌های دیگر، OEMها جهت ادغام پیشرفته، WS (ایستگاه کاری( جهت ایستگاه کاری دستی کمی خودکار و maskwelding Micro برای اتصال قطعات باریک و ریز می‌باشند. این شرکت یک آزمایشگاه کاملاً کاربردی جهت ارزیابی نیاز مشتریان ارائه کرده است. پیشرفت جدید در این زمینه، تولید دستگاه Leister Weldplast $2 hand-extruder است که یک وسیله‌ی کامل طراحی شده جهت تولید محصولات اکسترود شده‌ی تا 5/2 کیلوگرم (5/5 پوند) در ساعت جهت اتصال قطعات گرمانرم است. این دستگاه مجهز به یک کفشک جوش چرخشی 360 درجه جهت تسهیل کار کردن در بالای سر است. هم چنین از این شرکت ابزار دستی هوای داغ از سبک وزن Hot Jet S و قلم جوش تا مدل‌های بزرگ‌تر مانند Diode و Triac S در دسترس است. این ابزارها برای دمیدن هوای داغ مستقیم به شکاف اتصال و الکترود جوشکاری استفاده می‌شوند. شرکت Laser and electronics specialist LPKF در آلمان سامانه‌هایی جهت جوش لیزری پلاستیک‌ها همراه با سامانه‌های تولید پودمانی (modular) ساخته است. جوش لیزری انتقالی، قطعات گرمانرمی را که دارای مشخصات جذب متفاوت هستند را متصل می‌کند. لیزر در لایه‌ی بالایی که نسبت به آن طول موج شفاف است نفوذ می‌کند اما به وسیله‌ی لایه‌ی پایینی جذب می‌شود، این عمل منجر به تولید حرارت و پیوند سطوح به یکدیگر می‌شود. خطوط تولید جوش لیزری LPKF شامل LQ-Power جهت عملیات دستی و LQ-Integration با فناوری یکپارچه‌سازی بدون درز در خطوط تولید می‌شود. فناوری جوش لیزری ثبت اختراع شده با نام Clearweld®، توسط شرکت‌های Gentex Corp. و TWI, Ltd. که گروه‌های تحقیق و توسعه‌ی صنعتی انگلیسی هستند ابداع شده است. فرآیند Clearweld که توسط Gentex تجاری شده است، از پوشش‌های ویژه و افزودنی‌های بسپار با قابلیت جوش لیزری استفاده می‌کند تا بتواند رنگ یکنواخت و انعطاف پذیری طراحی در جوش پلاستیک‌های با ارزش و پشت پوش ایجاد ‌کند. این فناوری، اختصاصاً برای وسایل و لوله‌های پزشکی ساخته شده است زیرا این ابزارها با به کارگیری چسب‌ها و ذرات ناشی از استفاده از جوشکاری فراصوتی آلوده می‌شوند. LPKF یک شریک در شبکه‌ی جهانی Gentex شامل سازندگان تجهیزات، integrators، تامین کنندگان مواد و مونتاژکاران پلاستیک می‌باشد. شریک دیگر Branson Ultrasonics است که یک سامانه لیزری انحصاری جهت فرآیندهای Clearweld ابداع کرده است. این سامانه به گونه‌ای طراحی شده است که لوله‌های پزشکی را بدون چرخش آن‌ها جوش دهد. کمک از لیزر برای قطعات ترکیبی فرآیند ابتکاری کمک از لیزر برای اتصال پلاستیک‌ها و فلزات توسط موسسه Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT) در آلمان ابداع شده است. در این فرآیند طبق ثبت اختراع انجام شده Liftec®، امواج لیزر از میان یک قطعه‌ی پلاستیکی عبور می‌کنند تا جزء فلزی که در مقابل آن پرس شده است داغ شود. پس از آن که پلاستیک ذوب شد، فشار مکانیکی روی قطعه‌ی فلزی اعمال می‌شود و آن را به درون پلاستیک هل می‌دهد. شکل هندسی مناسبی برای قطعه‌ی فلزی طراحی شده است و یک پیوند مثبت و جامد پس از سرد شدن تشکیل می‌دهد. سرامیک‌ها و پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت نیز می‌توانند در این فرآیند به کار گرفته شوند. شرکت Kamweld Technologies یک متخصص در زمینه‌ی محصولات جوش پلاستیک، تفنگ هوای داغ صنعتی و وسایل خمش صفحه‌ی پلاستیکی و متعلقاتش است که اخیراً جوش-دهنده‌های سری Fusion با وزن کم و قابل حمل توسط دست را همراه با کنترل گرهای دیجیتال دقیق جهت کنترل دمای جریان هوا ابداع کرده است. چهار مدل از دستگاه FW-5 قابل دسترس اند، که همگی دارای گرم کن های خطی هستند. مدل‌های FW-5C و FW-5D دستگاه‌های کامل با کمپرسورهای داخلی هستند. چسب‌های ساختاری محکم چسب‌های پیشرفته جهت پیوند پلاستیک‌ها از طیف گسترده‌ای از سازندگان قابل دسترس هستند. شرکت ITW Plexus، سردمدار فناوری‌های چفت و بست زدن، اتصال، درزبندی و پوشش، چسب‌های ساختاری ثبت شده Plexus® را برای پیوند گرمانرم‌ها، مواد چندسازه و فلزات ساخته است. چسب‌های ساختاری یا اجرایی معمولاً در کاربردهای تحمل بار استفاده می‌شوند زیرا آنها به استحکام محصولات پیوندخورده می‌افزایند. ITW Plexus راهنمایی برای اتصال پلاستیک‌ها، چندسازه‌ها و فلزات ارائه کرده است که در پایان این متن آورده شده است.سه چسب ساختمانی جدید Plexus® انعطاف پذیری در موقع عملکرد از خود نشان می‌دهند و برای کاربردهای ساخت قایق و دیگر مونتاژهای بزرگ بسیار مناسب اند.ابداعات اخیر Plexus شامل سه نوع چسب متاکریلات ساختاری دو جزیی است که در دمای اتاق پخت می‌شوند و پیوندهای استثنایی و البته انعطاف‌پذیری را بر روی چندسازه‌ها، بدون آماده سازی سطح یا با آماده سازی سطح کم ایجاد می‌کنند. MA530 با زمان عملکردی 40-30 دقیقه، برای پر کردن شکاف‌هایی تا 78/17 میلی‌متر طراحی شده است. MA560-1 دارای زمان عملکردی بالاتری است (تا 70 دقیقه) و برای پر کردن شکاف‌هایی تا 14/25 میلی متر مناسب است. MA590 با زمان عملکردی تا 105 دقیقه بسیار مناسب برای قایق‌های الیاف شیشه ای بزرگ است. به گفته‌ی شرکت مذکور، این چسب‌ها هم چنین پیوندهایی عالی روی فلزات و دیگر کارپایه ها ایجاد می‌کنند. بر خلاف دیگر چسب‌ها و بتونه‌ها، این چسب‌ها به طور شیمیایی FRPها، چندسازه‌ها و تقریباً تمام بسپار‌های پلی استر و ژل‌پوشه ها را درهم می‌آمیزد. این شرکت یادآور می‌شود به دلیل این‌ که چسب‌هایش نیازی به آماده‌سازی سطح ندارند، بنابراین می‌توانند زمان مونتاژ را تا 60% کاهش دهند. این‌ شرکت اضافه می‌کند چسب‌های مذکور پیوندهای بسیار قوی‌ای ایجاد می‌کنند به طوری که کارپایه ها (substarates) قبل از اینکه پیوند ایجاد شده خراب شود لایه لایه می‌شوند. گفته می‌شود این چسب‌ها انعطاف پذیری استثنایی، استحکام ضربه و مقاومت در برابر سوخت، مواد شیمیایی و آب از خود نشان می‌دهند. شرکت مذکور، دستگاه های پخش کننده‌ی چسب با نام Fusionmate™ بهینه شده برای چسب‌های متاکریلات Plexus را نیز ارائه کرده است. این سامانه با هوای کارگاهی در فشار psi 100 کار می‌کند و پمپاژ حجمی مثبت مداومی با نسبت‌های حجمی با دقت از 6:1 تا 15:1 را فراهم می‌کند. خروجی از سرعت جریان 38/0 تا 92/4 لیتر بر دقیقه قابل تنظیم است. گیربکس‌های زنجیری مستقل برای پمپ‌های چسب و فعال کننده به صورت جداگانه طراحی شده است که پاکسازی آنها را به طور مجزا امکان‌پذیر می‌سازد. چسباندن قطعات خودرو سالیان متمادی است که چسب‌ها در کاربردهای خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند و با پیشرفت فناوری چسب، اهمیت آن‌ها نیز افزون شده است. شرکت Dow Automotive که تولید کننده‌ی چسب برای خودرو است گزارش می‌دهد که فناوری چسب در کاربردهای‌گسترده‌تری همراه با پشتیبانی قطعات اصلی خودرو (OEM) جهت حصول اطمینان و کاهش وزن کلی استفاده می‌شود. چسب با دوام در برابر ضربه با عنوان Betamate™ از این شرکت توسط شرکت خودروسازی Audi جهت استفاده در پروژه‌ی A8 که یک خودرو جدید با بدنه‌ی آلومینیومی است انتخاب شده است. فناوری Betamate در کاربردهایی که نیازمند کارایی زیاد هستند می‌تواند استفاده شود و جهت پیوند قطعات گرمانرمی، چندسازه‌ها، شیشه، آهن‌آلات، تزئینات خودرو، و آلیاژهای فولاد، آلومینیوم و منیزیم قابل استفاده است. چسب‌های ساختمانی می‌توانند جای گزین جوشکاری و چفت و بست‌های مکانیکی در اتصال انواع زمینه‌های مشابه و غیر مشابه شوند و اثرات شکست و فرسودگی پیدا شده در اطراف جوش های نقطه‌ای و بست‌ها را حذف کنند. به گفته‌ی شرکت Dow این چسب عملیات درزگیری را در برابر شرایط آب و هوایی که منجر به خوردگی می‌شود نیز می‌تواند انجام دهد. این شرکت هم چنین سامانه‌های پیوند شیشه Betaseal™ را ساخته است که برای نصب شیشه‌های خودکار در خودروها استفاده می‌شود. شرکت IPS سازنده‌ی چسب‌های ساختمانی بسیار قوی متاکریلات WeldOn® اخیراً چسبWeld-On SS 1100 را جهت چسباندن قطعات گرمانرم، چندسازه و فلزی و هم چنین کارپایه هایی که به سختی چسبانده می‌شوند مانند نایلون و فلزات گالوانیزه شده ساخته است. این چسب ها دو جزیی بوده و جهت اتصال فلزات به پلاستیک‌ها بسیار مناسب هستند و دارای زمان عملکردی 4 تا 17 دقیقه می‌باشند. به گفته‌ی شرکت مذکور، این محصول دارای کاربردهای گسترده‌ای شامل حمل و نقل، دریایی، ساختمانی و مونتاژ محصول است و نیازی به آماده‌سازی سطح ندارد (یا نیازمند آماده سازی سطح کمی است). پروژه‌های چسباندن بزرگ شرکت Gruit توسعه دهنده و سازنده‌ی مواد چندسازه، چسب‌های اپوکسی Spabond را ارائه کرده است که جهت ایجاد اتصالات بسیار محکم و با دوام طراحی شده است که اغلب قوی‌تر از خود مواد مورد اتصال است. این چسب در اندازه‌ها و درجه‌بندی‌های گوناگون به منظور پاسخگویی به نیازهای مختلف عرضه شده است. چسب بسیار کارای Spabond340LV برای چسباندن سازه‌های بزرگ مانند تنه‌ی قایق‌ها و پره‌های توربین‌های بادی طراحی شده است. گفته می‌‌شود این چسب دارای قیمت مناسب به نسبت کاراییش و هم چنین خواص مکانیکی و حرارتی خوبی است. به منظور چسباندن سازه‌های بزرگی که هندسه‌ی سطح ناصافی دارند، شرکت Gruit چسب Spabond 345 را پیشنهاد می‌دهد که دارای غلظت بالا و خمیر مانند است و می‌تواند بدون شره کردن به کار رود. چسب اپوکسیSpebond 5-Minute در موارد سریع خشک، کاربردهای عمومی و کارهای تعمیری در طیف گسترده‌ای از کارپایه ها با جنس های مختلف استفاده می‌شود. در مواردی که امکان به کارگیری گیره‌های مرسوم نیست این چسب در ترکیب با محصولات دیگر Spabond به عنوان سامانه "جوش نقطه‌ای" می‌تواند استفاده شود. چسب‌های Spabond در کارتریج‌ها، ظروف و درام‌های دستگاه‌های اختلاط و پراکنش گر‌ قابل استفاده است. چسب‌های ویژه شرکت Dymax سازنده‌ی طیف گسترده‌ای از چسب‌های صنعتی و محصولات قابل پخت توسط امواج فرابنفش از جمله چسبUltra-Red™ Fluorescing 1162-M-UR، جهت چسباندن پلاستیک به فلز در کاربردهای پزشکی است. ترکیب ثبت شده‌ی Ultra-Redاز آن سبب است که این چسب‌ها تحت نور کم شدت "black"، قرمز قهوه‌ای به نظر می‌رسند که به شدت با اغلب پلاستیک‌ها که به طور طبیعی نور آبی پس می‌دهند تمایز دارند. این تضاد رنگی به بازرسی خط چسب کمک می‌کند. کارپایه های قابل چسباندن شامل پلی-کربنات، فولاد ضدزنگ، شیشه، PVC و ABS می‌باشد. شرکت Master Bond تولیدکننده‌ی چسب‌ها، درزگیرها، پوشش‌ها، بتونه‌ها، ترکیبات دربرگیری (encapsulation) و بسپار‌های سیرشده، به تازگی تولید یک نوع چسب دوجزیی اپوکسی را اعلام کرده است که گفته می‌شود این چسب رسانائی گرمائی بسیار استثنایی ایجاد می‌کند. چسب EP21AN، گفته‌ می‌شود یک عایق الکتریکی عالی است که چسبندگی بسیار خوبی روی کارپایه های گوناگون از جمله بسیاری از پلاستیک‌ها، فلزات، سرامیک‌ها و شیشه ایجاد می‌کند. هم چنین به گفته‌ی شرکت مذکور، پیوندها ثبات ابعادی مناسبی از خود نشان می‌دهند و پدیده‌ی جمع شدگی بعد از پخت به طور استثنایی پایین است. چسب جدید اپوکسی EP21AN از شرکت Master Bond که یک عایق الکتریکی عالی است، هدایت گرمایی زیاد و چسبندگی بسیار خوبی در بسیاری از کارپایه‌ها ایجاد می‌کند. شرکت Flexcon، چسب اکریلیک حساس به فشار V-778 را ارائه می‌دهد که گفته می‌شود مناسب پلاستیک‌هایی با انرژی سطحی کم مانند TPO است. این محصول نیاز به آماده‌سازی سطح TPO (به روش آستری زدن یا استفاده از شعله) را حذف می‌کند و در نتیجه در زمان و هزینه صرفه‌جویی می‌شود. به گفته‌ی این شرکت، آزمایش ها نشان می‌دهد که این چسب، چسبندگی و دوامی عالی روی TPOها و آلیاژهای پلی اولفینی و سطوح پوشش داده شده با رنگ پودری از خود نشان می‌دهد. شرکت مذکور نوارچسب‌های انتقالی از جنس اکریلیک و بسیار کارا را نیز ارائه می‌کند. شرکت Evonik Cyro LLC تولید کننده‌ی محصولات اکریلیک ویژه، به تازگی Acrifix™ از انواع عوامل چسباننده‌ی ویژه (SBAs) را تولید کرد که محصولات چسباننده‌ی جدیدی جهت استفاده با گرمانرم‌ها هستند. به گفته‌ی شرکت مذکور این چسب‌ها به طور خاص جهت چسباندن محصولات اکریلیکی Acrylite™ طراحی شده‌اند و شامل انواع زیر است: Acrifix 2R 0190 فعال‌ترین SBA چند کاره، Acrifix 2R 0195 عامل چسباننده‌ی فعال با جلای نهایی و Acrifix 1S 0117 تنها عامل چسباننده در بازار آمریکای شمالی که در متیلن کلرید حل نمی‌شود. SBAها نوعاً جهت چسباندن قطعات در معرض دید از جمله در نمایشگاه‌ها، موزه‌ها، قاب‌های عکس، روشنایی‌ها و آکواریوم‌ها استفاده می‌شوند. آماده‌سازی جهت اتصال بهتر جهت پیوند مناسب چسب، به سطوح تمیز و عاری از چربی، گریس و آلودگی‌های دیگر نیاز است. در صنایع خودرو و پزشکی به منظور بهبود اتصال قطعات به هم به آماده‌سازی سطح جهت زدودن گرد و غبار، روغن و چربی نیاز است. طبق توضیحات سامانه‌‌های آماده‌سازی سطح Enercon، حلال‌های تمیز کننده مثل تولوئن، استن، متیل اتیل کتون و تری کلرواتیلن می‌توانند استفاده شوند ولی آنها پس از تبخیر یک باقی مانده‌ی فیلم از خود به جای می‌گذارند که چسباندن را به تأخیر می‌اندازد. این شرکت محصولاتی را جهت آماده‌سازی سطح پلاستیک‌ها و مواد دیگر ارائه می‌کند تا به وسیله‌ی آنها چسبانندگی چسب‌ها، برچسب‌ها، چاپ و پوشرنگ‌زنی بهبود یابد و در موارد اکستروژن و روکش قطعات قالبی نیز کاربرد دارد. شرکت Enercon محصول جدیدی را تولید کرده است که به منظور حکاکی، تمیز کردن، فعال سازی، سترون کردن و عامل دار کردن انواع سطوح رسانا و نارسانایی که به سختی آماده می‌شوند، طراحی شده است. محصول Dyne-A-Mite™ IT Elite دارای فناوری آماده-سازی سطح پلاسمای پیشرفته‌ی blown-ion و سامانه real-time Plasma Integrity Monitoring جهت انواع فرآیندها است. این سامانه ی پودمانی قابل توسعه با چهار نوع آماده سازی سطح است که منجر به قابلیت اتصال/قطع سریع می‌شود. این محصول یک تخلیه‌ی الکتریکی blown-ion متمرکز شده تولید می‌کند به طوری که سطح ماده با سرعت بالای تخلیه‌ی الکتریکی یون‌ها بمباران می‌شود. گفته می‌شود این روش در آماده سازی و تمیزکاری سطح بسیاری از بسپارهای گرمانرم‌ و گرماسخت، لاستیک ها، شیشه و حتی سطوح رسانا بسیار مؤثر است. محصول Dyne-A-Mite™ IT Elite دارای فناوری آماده سازی سطح پلاسمای پیشرفته‌ی blown-ion جهت بالا بردن چسبندگی چسب‌ها است. یک سامانه real-time Plasma Integrity Monitoring تمام انواع فرآیندها را به دنبال دارد. فهرست راهنمای چسباندن چسب‌های شرکت Plexus کتابچه‌ی منتشر شده توسط شرکت ITW Plexus، راهنمایی جهت چسباندن پلاستیک‌ها، چندسازه‌ها و فلزات است که ده خانواده‌ی چسب معمول که به عنوان چسب‌های ساختاری نامیده می‌شوند را فهرست کرده است: اکریلیک، بی هوازی، سیانواکریلیک، اپوکسی، ذوبی (hot-melt)، متاکریلات‌ها، فنولیک، پلی یورتان، چسب حلالی و نوارچسب‌ها. به گفته‌ی این راهنما هفت مورد زیر معمول‌ترین آنهاست؛ راهنمای مذکور، مشخصات اولیه‌ی این چسب‌ها را به شرح زیر مورد تاکید قرار داده است: • چسب‌های اپوکسی، که نسبت به دیگر چسب‌های مهندسی بیشتر در دسترس هستند، پرکاربردترین چسب ساختاری هستند. پیوندهای اپوکسی استحکام برشی خیلی زیادی دارند و معمولاً صلب هستند. سامانه‌های دوجزیی بسپار/عامل پخت شکاف‌های ریز را به خوبی و بدون جمع شدگی پر می‌کنند. • چسب‌های اکریلیک سطوح کثیف‌تر و کمتر آماده ای که اغلب متصل به فلزات هستند را تحمل می‌کنند. آن‌ها با اپوکسی‌ها در استحکام برشی رقیب هستند و پیوندهایی انعطاف‌پذیر همراه با مقاومت ضربه و مقاومت در برابر ورکنی(peeling) خوبی ارائه می‌دهند. این چسب‌های دوجزیی خیلی سریع پیوند تشکیل می‌دهند. • چسب‌های سیانواکریلات سرعت پخت بسیار زیادی دارند و جهت موارد دقیق بهترین هستند. آن‌ها جزء سیالاتی با گرانروی‌ به نسبت کم بر پایه‌ی تکپارهای اکریلیک و مناسب چسباندن سطوح کوچک هستند. مقاومت ضربه‌ی ضعیفی دارند و در برابر حلال‌ها و رطوبت آسیب‌پذیرند. • چسب‌های بی‌هوازی با فقدان اکسیژن پخت می‌شوند. بر پایه‌ی بسپار‌های پلی-استر اکریلیک هستند و با گرانروی‌هایی از مایعات رقیق تا خمیرهای تیکسوتروپ و گرانرو قابل دسترس اند. • چسب‌های ذوبی (hot-melt) در حدود 80% استحکام پیوندی را در همان ثانیه‌های اول به دست می‌آورند و مواد نفوذپذیر و نفوذناپذیر را می‌توانند بچسبانند. آن‌ها معمولاً نیازی به آماده‌سازی سطحی دقیقی ندارند. این چسب‌ها به رطوبت و بسیاری از حلال‌ها غیرحساسند اما در دماهای زیاد نرم می‌شوند. • چسب‌های متاکریلات تعادلی بین کشش پذیری زیاد، استحکام برشی و استحکام در برابر پوسته شدن به علاوه‌ی مقاومت در برابر ضربه، فشار و تصادف ناگهانی در طیف دمایی گسترده ایجاد می‌کنند. این مواد فعال دوجزیی بدون آماده‌ سازی سطح در پلاستیک‌ها، فلزات و چندسازه‌ها می‌توانند استفاده شوند. آن‌ها در برابر آب و حلال‌ها مقاومت می‌کنند تا یک پیوند نفوذناپذیر ایجاد شود. • چسب‌های پلی یورتان نوعاً دوجزیی هستند و به ویژگی‌های انعطاف پذیری و چقرمگی حتی در دماهای کم معروفند. آن‌ها مقاوت برشی خوب و همچنین مقاومت عالی در برابر آب و رطوبت هوا دارند، اگرچه یورتان‌های پخت نشده در برابر رطوبت و دما حساسند. واژه‌های اختصاصی چسب Adhesive چسباندن Bonding اتصال دادن – پیوند دادن Jointing جوش دادن – جوشکاری Welding چسب بر پایه‌ی سیانو اکریلات Cyanoacrylate-based adhesive مونتاژ فراصوتی Ultrasonic assembly جوشکاری ارتعاشی Vibration welding جوشکاری خطی Linear welding جوشکاری مالشی خطی Linear friction welding جوشکاری چرخشی Spin welding ارتعاش زاویه‌ای Angular vibration جوشکاری دورانی Orbital welding جوشکاری لیزری Laser welding جوشکاری مقاومتی و القایی Resistance and induction welding تولیدکننده‌ی تجهیزات اصلی Orginal Equipment Manufacturer (OEM) عوامل چسباننده‌ی ویژه Specialty Bonding Agents (SBAs) سامانه‌های توزیعِ سنجش-اختلاط Meter-mix dispensing system چسب‌های ساختاری Structural adhesives برگردان: مهندس احسان قنادیان

نانو: پژوهشگراني از دانشگاه واشينگتن از پرتونگاري مقطعي نوري - صوتي (يك تكنيك تصويربرداري غيرجراحي) براي نگاه انداختن به چگونگي انباشته شدن نانوقفسها در غدد لنفاوي موش استفاده كردهاند. اين تكنيك ميتواند با ايجاد فهم بهتر از سينتيك انتقال نانوقفسهاي طلا در سامانه لنفاوي در طراحي ابزارهاي جديد درمان سرطان مورد استفاده قرار گيرد. نانوقفسهاي طلا، كه توسط يونان ژيا و همكارانش از دانشگاه واشينگتن ساخته شدهاند، نوع جديدي از نانوساختارها هستند كه داراي اندرونهاي توخالي با ديوارهاي بسيار نازك متخلخل هستند. قطر نوعي آنها بين 30 تا 100 نانومتر ميباشد. اين ساختارها ميتوانند براي جذب قوي نور و پراكننده كردن آن در ناحيه فروسرخ (IR) طيف الكترومغناطيسي 700-900 nm طراحي شوند. نوري با اين طول موجها ميتواند عميقا در داخل بافتهاي زيستي نرم نفوذ كند و بهمين خاطر براي تصويربرداري نوري كاملا مناسب است. اين پژوهشگران با تزريق محلولي از نانوقفسهاي طلا به پنجه جلويي يك موش شروع كردند. اين نانوقفسها سپس به طرف سامانه لنفاوي حركت ميكنند و در غدد لنفاوي حيوان انباشته ميشوند. با استفاده از تصويربرداري نوري – صوتي انعكاسي، اين پژوهشگران با موفقيت موقعيت نانوقفسهاي مذكور را در اين غدد لنفاوي شناسايي كردند. اين تكنيك بر تابشدهي پالسي ناحيه مورد نظر با نور فروسرخ - نزديك يك ليزر و تجزيه و تحليل سيگنالهاي نوري - صوتي توليد شده توسط نانوقفسههاي موجود در محل استوار است. تومورها با تخريب بافتهاي همسايه گسترش مييابند و سلولهاي سرطاني به سمت سامانه لنفاوي حركت كرده و سپس وارد جريان خون ميشوند. نزديكترين غده لنفي كه تومور در آن خالي ميشود، غده لنفي ديدبان (SLN) خوانده ميشود و به احتمال خيلي زياد اينجا ناحيهاي است كه از آن دگرديسي آغاز ميگردد. اين تكنيك جديد تصويربرداري در مقايسه با روشهاي متداولي (براساس تزريق رنگدانههاي آلي و كولئيدهاي پرتوزاي پرخطر) كه نياز به جراحي دارند غيرجراحي است. علاوه براين، تكنيك مذكور ميتواند مكان نانوقفسهاي انباشته شده در يك SLN را تا عمق 70 نانومتر بافت تعيين كند. وانگ ميگويد كه روش مذكور ميتواند جايگزين "بافتبرداري غده لنفي ديدهبان" شود - يك فرايند جراحي كه اين روزها به طور مرسوم در بيمارستانها استفاده ميشود و استاندارد تشخيصهاي زيربغلي شده است. اين پژوهشگران جزئيات نتايج كار تحقيقاتي خود را در مجلهي ACS Nano منتشر كردهاند.

نگاهی کلی به نانولوله‌های کربنی بعضی اوقات تجارت به جهان داروینی شبیه می‌شود؛ جهانی که شرکتها برای تسلط بر یکدیگر، در آن با هم به رقابت می‌پردازند. در این فرآیند، شرکتهای ضعیف‌تر مجبور به ترک صحنة سرمایه‌گذاری تجاری می‌شوند. به نظر می‌رسد این ماجرا در مورد یکی از شاخه‌های اصلی نانوتکنولوژی یعنی نانولوله‌های کربنی نیز صادق باشد. شرکتهایی از سراسر جهان، از جزیره کوچک قبرس گرفته تا جمهوری بزرگ خلق چین، ادعای ریسک و سرمایه‌گذاری بر روی نانولوله‌های کربنی را دارند؛ محصولاتی که از فولاد سخت‌تر، از آلومینیوم سبک‌تر و از مس ضریب هدایت بیشتری داشته و نیمه‌هادی خوبی نیز هستند. تولید کنندگان در حال سرمایه‌گذاری جهت پیشبرد این بخش و کاهش قیمتهای این فرآورده هستند. اما در واقع بقای این شرکتها وابسته به نوع لوله‌هایی است که ارائه می‌دهند، چه از لحاظ کیفی و چه از لحاظ ثبت اختراعات در این زمینه. آقای دِرسِلهوس، استاد فیزیک و مهندسی برق در M.I.Tکه نوشته ها و مقالات فراوانی در زمینه نانولوله‌های کربنی دارد، چنین ابراز داشت که نانولوله‌های کربنی خواص فیزیکی منحصر به‌فردی دارند که هر کسی را متقاعد به استفاده از آنها در بسیاری از کارها می‌کند. نانولوله‌های توخالی در راستای طولی مانند فنر خاصیت ارتجاعی داشته و مرتباً در حال نوسان می‌باشند. آخرین تحقیقات نشان می‌دهد که نانولوله‌ها در واقع متشکل از مجموعه‌ای از لوله‌های چند جداره و تک جداره با عرض نانومتری می‌باشند که بسته به نحوة قرارگیری اتم‌های کربنشان می‌توانند دارای خاصیت فلزی و یا خاصیت نیمه هادی باشند. تاکنون چندین شرکت, موارد استفاده نانولوله‌های کربنی را تشریح کرده‌اند: o شرکت بزرگ کره‌ای سامسونگ، نمونه‌ای از نمایشگرهای گسیل میدانی (fieled emissions display) را با استفاده از نانولوله‌های چند دیواره‌ای ارائه داد. این شرکت مدعی است که ولتاژ لازم برای نمایشگر گسیل میدانی از طریق صفحه نمایش صاف متکی بر نانولوله‌‌، نسبت به آنچه به صورت سنتی در روش اشعه کاتدی استفاده می‌شده کمتر می‌باشد و این لوله‌ها با ولتاژ کمتر، نور بیشتری را تولید می‌کنند. o شرکت بزرگ IBM در ایالات متحده، ترانزیستوری را با استفاده از نانولوله‌های کربنی تک دیواره‌ای ساخته است که می‌تواند در ساخت وسایلی با اندازه‌های مولکولی به کار آید. این‌گونه وسایل با اندازه‌های مولکولی نوید تولید ساختارهای سریعتر و بهتر نسبت به تکنولوژیهای کنونی را می‌دهند. محققان قبلاً نانولوله‌هایی را با استفاده از روشهایی چون تخلیه الکتریکی در مقیاس اندک تولید کرده بودند ولی تولید انبوه توسط چنین روشهایی عملی نیست. این امر شرکتها را وادار کرده است که تولیدات جدید و اختراعات خود را در جهت قیمت مناسب و بازدهی بالا و به عبارتی تجاری سازی نانولوله‌ها سوق دهند. o شرکت بین‌المللی کاتالیستی Hyperion چهار سال قبل از ایجیما (کاشف نانولوله‌های کربنی) روشی را جهت تولید نانولوله‌ها ابداع کرد و با استفاده از اتیلن وبرخی مواد دیگر، شکل‌هایی از نانولوله‌های کربنی را تولید می‌کرد. این شرکت لوله‌هایی را به نام فیبریل تولید می‌کند که شبیه به صفحات کربنی لوله شده هستند. فیبریل ها قابلیت مخلوط شدن با رزین را داشته و در قطعات پلاستیکی اتومبیل به کار می‌روند. این مواد همچنین در ساخت مواد با هادی الکتریسیته نیز کاربرد دارند. این پلاستیکها می‌توانند با استفاده از فرآیندهای الکترواستاتیک، رنگ شده و از میزان آلودگی و ضایعات ناشی از رنگ کردن بکاهند. پاتریک کولین, مدیر بازاریابی نانولوله‌ها این شرکت عقیده داردکه هر کسی می‌تواند به آزمایشگاه رفته و نانولوله‌های کربنی بسازد، اما به عقیده وی ساخت یک گرم از این ماده با ساخت یک کیلوگرم یا یک تن از آن بسیار متفاوت است. در سال 1982، شرکت Hyperion یک واحد آزمایشی را راه‌اندازی کرد تا قابلیت تولید این محصولات را در مقیاس‌های بزرگ مطابق با نیاز برآورد کند. طبق ادعای کولین، شرکتش می‌تواند میلیونها تن تولید داشته باشد. وی می‌گوید: "ما کاربردهایی را درنظر داریم که می‌تواند در قسمت‌های پلاستیکی اتومبیل، نقش بزرگی را داشته باشد." روز به روز بر تعداد رقبای شرکت Hyperion افزوده می‌شود. این کارگاه‌ها نه تنها به تولید معمولی نانولوله‌ها بلکه به تولید انواع سفارشی آنها نیز اقدام می‌کنند. چرا که همه انواع تولیدی، برای تمام کاربردها مناسب نیستند. فیبریل ها و لوله‌های چند دیواره‌ای شرکت Hyperion دارای قطر بزرگی بوده و از این رو ویژگیهای قابل پیش‌بینی آنها نسبت به نانولوله‌های کربنی تک دیواره‌ای، کمتر است. لذا این شرکت طرحهایی را برای تولید لوله‌های تک دیواره‌ای مدنظر دارد. البته تولید آنها محدودیت‌های مربوط به خود را دارد چرا که ضخامت اندک دیواره اتمی موجب ظرافت فوق‌العاده این مواد می‌شود. o شرکت Plastics GE با اضافه کردن افزودنیهایی به فیبریل از آن جهت استفاده در آینه‌های بیرونی اتومبیل استفاده می‌کند. استفاده از این مواد در سال 1997، در مدلهای Ford Taurus و Mercury Sable انجام گرفته است. تولید کننده‌های اتومبیل تصمیم دارند از فیبریل ها در ضربه‌گیر و سپر اتومبیل و نیز خط سوخت آن استفاده کنند. صنعت الکترونیک نیز با استفاده از این مواد در ساخت هارد دیسک، پتانسیل‌ها و قابلیت‌های جدیدی را در زمینه تجارت این مواد به وجود آورده است. o شرکت کربن‌نانوتکنولوژی (CNI) واحدی را در هوستون، جهت تولید نانولوله‌های تک دیواره‌‌ای‌ با استفاده از اختراع خود موسوم به فرآیند منواکسید کربن فشار بالا Hipco)) راه‌اندازی کرده است. این طرح که بوسیله گروه تحقیقاتی ریچارد اسمالی ارائه شده است، فرآیندی است که موجب تولید پیوستة نانولوله‌های با قطر کم می شود. این شرکت، کمتر از دو سال قبل یک محوطه 6000 فوت مربعی را برای این طرح آزمایشی پیش‌بینی کرده بود. طبق اظهارات باب گُوِر، رئیس هیئت اجرایی شرکت، CNI سه راکتور اتمی خود را به منظور آزمایش میزان تولیدات بکار خواهد گرفت و برای افزایش قابلیت و کاهش قیمت تلاش خواهد کرد. هدف این شرکت برآورده شدن اهداف تجاری تا سال 2005 می‌باشد. وی مدعی شد که: "حتی اگر ما در کار خود هیچ پیشرفتی نداشته باشیم، می‌توانیم نانولوله‌ها را به قیمت 2000 دلار برای هر پوند بفروشیم. این بدترین حالت ممکن است؛ اما درصورت پیشرفت می‌توانیم آنها را با قیمت 200 دلار عرضه کنیم ما عقیده داریم که حتی می توان قیمت آن را به زیر 100 دلار هم رساند." o از دیگـــر تولیــدکننـــده‌های برجستـــة جهـــان می‌توان آزمایشگاه نانو و هیئت تحقیقات مواد و الکتــروشیمی در ایالات متحده، میتسوبیشی و Showa Denko در ژاپن و Sun Nanotech Co. Ltd و.Shaanxi Nanfeng Chemical Industry Group Sharehoding Co. Ltd در چین را نام برد. o در نوامبر 2001، گروه صنایع شیمیایی اعلام کرد که این گروه و محققانش در دانشگاه تسینگهوا یک روش کاتالیستی رسوب دهی شیمیایی فاز بخار CVD)) را جهت تولید ناپیوسته نانولوله‌ها ابداع کرده است. این شرکت مدعی است که می‌تواند 15 کیلوگرم نانولوله را در هر ساعت تولید کند. o شرکت Rosseter Holding Ltd. بر این ادعاست که توانایی تولید مقادیر زیادی از نانولوله‌های تک دیواره‌‌ای و چند دیواره‌ای را با استفاده از مایعات هیدروکرین به همان کیفیتی که با روش تخلیه الکتریکی تولید می‌شوند دارد. روش مایع نیاز به انرژی کمتری داشته و قیمت این محصولات را کاهش می‌دهد. طبق ادعای این شرکت، یک ژنراتور توانایی تولید 3 کیلوگرم نانولوله را در هفته دارد. اما این شرکت برای افزایش این مقدار باید تعداد ژنراتورهایش را به مراتب افزاش دهد. کریستین چایلو، مسؤول فروش Rosseter چنین بیان می‌دارد که ما امکان افزایش تولید و کاهش قیمت را داریم. این شرکت که از سال 1998 شکل گرفته است، هم‌اکنون نمونه‌هایی را برای مشتریان که معمولاً آسیایی هستند تهیه می‌کند. به هر حال همه روشهای تولید ناخالصی‌هایی را در کنار نانولوله‌ها تولید می‌کنند. کاربرد این مواد، مشخص ‌کنندة نوع ودرجة خلوص لوله‌های مورد نیاز است. کیفیت مهمترین شاخص تولید است.

فناوري‌نانو واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي‌شود. معمولاً منظور از مقياس نانو، ابعادي در حدود 1nm تا 100nm مي‌باشد. (یک نانومتر يک ميليارديم متر است). اولين جرقه فناوري نانو (البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در اين سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان"فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد" ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارایه داد كه در آينده‌اي نزديك مي‌توانيم مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقيم دستكاري كنيم. واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو در سال 1974 بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد دقيقي كه تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر مي‌باشد، به كار برد. در سال 1986 اين واژه توسط كي اريك دركسلر در کتابي تحت عنوان: "موتور آفرينش: آغاز دوران فناوري‌نانو" بازآفريني و تعريف مجدد شد. کاربرد فناوري نانو از کاربرد عناصر پايه نشأت مي‌گيرد. هر کدام از اين عناصر پايه، ويژگي‌هاي خاصي دارند که استفاده از آنها در زمينه‌هاي مختلف، موجب ايجاد خواص جالبي مي‌گردد. فن آوری نانو امروزه در صنایع مختلف از جمله پلیمر خصوصا در حوزه ی کامپوزیت ها باعث ارتقای خواصی همچون سبک تر، محکم تر، یا خواصی نظیر هدایت الکتریکی، مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و حرارت و همچنین امکان بهبود بازیافت یا افزایش مقاومت در برابر عبور گازها شده است. در نتیجه بیشتر صنایع مانند خودرو سازی و هوانوردی را تحت تاثیر قرار داده است. اما گزارش ها و اخبار در ارتباط با سرمایه گذاری و حجم مبادلات پولی در حوزه فن آوری نانو از چه چیزی حکایت می کنند. به گفته تيم هارپر، مدير عامل شرکت مشاوره‌اي ساينتيفيکا، طي 11 سال گذشته، دولت‌هاي مختلف جهان، بيش از 5/67 ميليارد دلار در زمينه فناوري‌نانو سرمايه‌گذاري کرده‌اند. با احتساب سرمايه‌گذاري‌هاي شرکتي و ساير انواع تامين مالي خصوصي، تا سال 2015 ميلادي، حدود 250 ميليارد دلار در حوزه فناوري‌نانو سرمايه‌گذاري خواهد شد. شاخص شرکت ساينتيفيکا نشان مي‌دهد که کشورهاي ايالات متحده آمريکا، آلمان، تايوان و ژاپن با داشتن ترکيبي از دانشگاه‌هاي برتر، شرکت‌هاي فناوري، نيروي کار ماهر و وجود سرمايه براي تضمين انتقال اثربخش فناوري، در زمينه بهره‌برداري از فناوري‌هاي نوظهور، پيش‌تاز هستند. شرکت Research and Markets نیز گزارش جديدي با عنوان "بازار نانومواد در ايالات متحده آمريکا" منتشر کرده است. بر اساس گزارش فوق، فناوري‌نانو بسياري از صنايع را تغيير داده و نانو مواد نيز به عنوان برگ برنده شرکت‌هاي فعال در زمينه مواد خاص و ساير محصولاتي که به نانومواد نيازمند هستند، مطرح است. ايالات متحده آمريکا در بخش بازار نانومواد پيشگام بوده و انتظار مي‌رود که تا سال 2018 ميلادي، نانوموادي نظير پليمرها، بخش اعظم حجم تقاضاي اين کشور را در اين حوزه به خود اختصاص دهد. همچنين برآورد مي‌شود که رشد سريع بخش‌هايي نظير داروسازي، ادوات ذخيره انرژي، نساجي، پلاستيک و افزودني‌هاي لاستيک، رشد بازار بخش مواد پليمري و شيميايي نانومقياس را ارتقا دهد. با ترکيب سطوح سرمايه‌گذاري در زمينه فناوري‌نانو، ايالات متحده آمريکا پيشگام است. اين در حالي است که کشورهاي چين و روسيه نيز به طور فزاينده مورد توجه سرمايه‌گذاران هستند. با این مقدمه، در گزارش این شماره بر آن شدیم تا در نشستی با حضور اساتید دانشگاهی، پژوهشگران این حوزه و شرکت های فعال در این زمینه به بحث وبررسی جایگاه فن آوری نانو در ایران در حوزه ی پلیمرها بپردازیم. دکتر گرمابی از دانشگاه امیر کبیر، دکتر باقری از شرکت پارسا پلیمر شریف (و دانشگاه صنعتی شریف)، دکتر رشیدی از پژوهشگاه صنعت نفت و مهندس کوچکی و مهندس کاظمی از ستاد فن آوری نانو، دعوت ما را برای حضور در نشست پذیرفتند. موردی که بیشتر از هر چیز دیگر در نشست به آن پرداخته شد، عدم ارتباط درست بین دانشگاه های کشور و صنعت بود، تحقیقاتی که هدف دار نیستند و صنعتی که تمایلی برای حمایت از طرحهای تحقیقاتی از خود نشان نمی دهد. به گفته آقای دکتر باقری صنعت کشور ما برای رشد و درآمد زایی نیازی برای به روز کردن خود نمی بیند چراکه راههای بسیار زیادی دیگری به غیر از علم برای ثروتمند شدن از راه صنعت در ایران وجود دارد. در ابتدای جلسه لازم بود که به جایگاه فن آوری نانو در حوزه ی پلیمرها در ایران پرداخته شود. باقری: حوزه ی فن آوری نانو بسیار وسیع و گسترده است و محدود به صنعت پلاستیک نیست اما از آنجا که حوزه ی عملکردی مواد پلیمری بسیار بزرگ است، عملا تکنولوژی های زیادی را درگیر خود کرده است. به همین دلیل کسانی که در حوزه ی پلیمر فعال هستند از خود علاقه نشان می دهند که به مباحث آن ورود پیدا کنند. البته همین گستردگی مباحث مانع از این می شود که بتوان تعریف مشخصی از جایگاه نانو در صنعت پلیمر ارایه کرد، لذا تنها در این اندک زمان می توان جایگاه فن آوری نانو در پلیمرها را فقط در ایران بررسی کرد. رشیدی: در پژوهشگاه صنعت نفت روی دو مبحث در حوزه ی فن آوری نانو در حوزه ی پلیمرها کار شده است. اول: نانو در صنایع پتروشیمی و دوم: نانو کامپوزیت ها. در پنج سال گذشته موفق شده ایم، درخت فن آوری نانو را در صنعت کامپوزیت به وجود بیاوریم. در حقیقت درخت فن آوری کمک می کند کامپوزیت را بر اساس فرآیند و کاربرد تقسیم بندی کنیم. در پنج سال گذشته تمرکز ما نیز در نانو کامپوزیت ها از جمله پلی پروپیلن و رزین اپوکسی برای بهبود خواص بوده است و البته به نتایج خوبی هم رسیده ایم. همچنین پروژه های دیگری از جمله رنگ پذیری سپر خودرو و بسته های مواد غذایی نانو سیلور را کار کرده ایم. بسپار- آیا این پروژه ها در بخش صنعت کاربردی شده و قابل استفاده بوده است؟ رشیدی: بله بحث پلی پروپیلن و رزین های اپوکسی و نانو کلی و ... در حد پایلوت بوده است و بحث دیگری که داشته ایم پلیمرهای نانو ساختار است که عمدتا در صنعت نفت کاربرد دارد. در مبحث پوشش های پایه آب و حلال هم در حد پایلوت کار کرده ایم. بسپار- در بخش پوشش های صنعتی یا ساختمانی؟ رشیدی: بیشتر در بخش صنعتی. در بخش ساختمان در زمینه ی عایق های رطوبتی و حرارتی تازه ورود پیدا کرده ایم. باقری: روند جهانی نشان داده است کسانی که تحقیقات علمی در این زمینه انجام داده اند در کوتاه مدت در نانو کامپوزیتها زودتر به نتیجه رسیده اند. در بخش کامپوزیت اصلی ترین موضوع کاهش وزن است لذا در صنعت ساختمان و حمل نقل استفاده از آن دارای اهمیت است. بد نیست این جمله را هم اضافه کنم که ارزیابی ها در سطح جهانی در بخش نانو کامپوزیت ها نشان داده است، به طور خاص پلی پروپیلن به عنوان اصلی ترین پلیمری که می تواند بستر پلیمرهای نانو متری باشد مطرح است و بعد هم مواد دیگری مثل پلی اتیلن، اپوکسی، پلی آمید در رده های بعدی هستند. اما کاربرد نانو کامپوزیت ها همانطور که گفتم در صنعت ساختمان، حمل ونقل (و سپس خودرو سازی) اهمیت پیدا می کند. از دیدگاه خودرو ساز اگر بخواهیم جایگاه نانو را در نظر بگیریم، مسایل کیفی و کارایی مطرح است و به موازات آن بحث قیمت. لذا در دنیا خودرو سازان در تلاش هستند طراحی های جدید به کار بگیرند تا از تغییر خواصی که در مواد به وجود آمده است بهترین استفاده را ببرند؛ در حالی که در ایران به طراحی کمترین اهمیت داده می شود و علی رغم اینکه با تغییر خواص در مواد خصوصیات بهتری گرفته می شود ولی به دلیل گران در آمدن قطعه، خودرو سازان ایرانی تمایل چندانی برای حضور در نانو کامپوزیتها از خود نشان نداده اند. گرمابی: باید بر این باور بود که جهان اول چند سالی است وارد بحث نانو کامپوزیتهای به اصطلاح هوشمند شده است که در موارد مختلف از جمله علم الکترونیک، پزشکی حتی در صنعت ساختمان که ممکن است کمتر به نظر آید پیشرفتهای قابل توجهی بدست آورده است. محققین ایرانی هم با کمی تاخیر در این مسیر قرار گرفته اند و کارهای تحقیقاتی پایه ای خوبی هم انجام داده اند و با این روند می توان انتظار داشت با یک فاصله زمانی با جهان اول کاربردهای جدیدی در زمینه های نوین پیش روی محققین کشور بخصوص در علم پزشکی باز شود. تجارتی که 5 تا 10 میلیارد دلار گردش مالی دارد و تا کنون هیچ سهمی از این تجارت در اختیار ایران قرار نگرفته است. در کل باید معتقد بود به دلیل محدودیتی که در صنعت ما وجود دارد خیلی از تحقیقات علمی کاربردی نمی شوند. به طور مثال یکی از اولین مشتری های نانو کامپوزیتها باید خودرو سازان باشند ولی تا کنون بستر استفاده از آن در ایران فراهم نشده است. بسپار- به نظر می رسد در ایران خیلی از فعالیتهایی که در زمینه نانو انجام شده است، خروجی چندانی نداشته اند. فکر می کنید دلیل این موضوع صرفا نوپا بودن این تکنولوژی است یا دلیل دیگری دارد؟ کوچکی: بله همانطور که فرمودید شرکتهایی که محصول تولید کرده باشند در ایران کم هستند و دلیل آن را می توان در 1- عدم شناخت کافی شرکت های دانش بنیان برای ورود به بازار برای تولید انبوه دانست. 2- عدم سیاستی مدون در به ثمر رساندن یک فن آوری. به طور مثال برای اینکه یک قطعه در صنعت خودرو سازی به کار گرفته شود نیاز به پاس کردن استانداردهای گوناگون دارد که خود این مساله مدت زمان زیادی طول می کشد. مواردی از این قبیل پژوهشگر را از صنعتی کردن پروژه ی تحقیقاتی که دارد باز می دارد. بسپار- به نظر می رسد اشکال این سیستم این است که در حقیقت مراکز تحقیقاتی پروژه های خود را به بخش صنعت دیکته می کنند، شاید اگر مسیر برعکس شود و مصرف کننده نیاز خود را در آن تکنولوژی ببیند، مسیر کوتاه تر و موثرتر شود. کوچکی: حدود 8 تا 9 شرکت هستند که روی آمیزه های خودرویی می توانند مدعی شوند دارای یک محصول هستند. 4 الی 5 شرکت هستند که می توانند مدعی شوند بسته بندی نفوذ ناپذیر مثلا فلان محصول غذایی را دارند و چند شرکت هم در زمینه تولید آمیزه های مختلف کار کرده اند که سرجمع می شوند 20 شرکت. بسپار- قاعدتا این شرکتها کمک های مالی از ستاد دریافت کرده اند. آیا توانایی این را دارند که از لحاظ مالی مستقل شوند؟ کوچکی: اجازه بدهید قبل از پاسخ به این سووال در این باره توضیح بدهم که ستاد نانو از سال 84،85 سعی کرده است در بخش کامپوزیت طوری آن را حمایت کند تا بتواند آن را به صنعت برساند. راهکار این مساله به عنوان ساده ترین راه این است که شرکت هایی که در قالب دانش بنیان می باشند از آنها حمایت شود به طور مثال شرکتهایی که در مراکز رشد مستقر می شوند یک حمایت اولیه برای رسیدن به یک فرمولاسیون مناسب در حالت آزمایشگاهی دریافت می کنند. در مراحل بعد حمایت از استانداردها و تستها است و نهایتا چنانچه این طرح بخواهد توسعه پیدا کند، حمایت از آن شرکت در قالب وام یا تسهیلاتی که ممکن است قرض الحسنه باشد انجام می شود. منتهای مراتب نکته ای را که باید مد نظر داشت ادغام این مراحل و بر طرف کردن مشکلات است، نظیر گرفتن تاییدیه ها یا راضی کردن شرکتی که تقاضای محصول مورد نظر را دارد، باعث می شود کارها به کندی پیش برود، در کل سبد حمایتی ستاد طوری برنامه ریزی شده است که بتوانیم دانش فنی را که ایجاد شده است توسعه دهیم. رشیدی: مشکلی که از طرف صنعت وجود دارد مثلا در صنعت خودروسازی این است که اصلا در خواستی برای طرحهای جدید وجود ندارد و حقیقتا هم خیلی از آنها با این علم آشنایی ندارند و مساله ی بعدی هم قیمت است که اگر مقداری گران تر باشد به هیچ وجه حاضر نیستند آن را در صنعت اجرا کنند. گرمابی: به اعتقاد من دو مشکل عمده در صنعت ما وجود دارد: 1- علی رغم اینکه مراکز دانشگاهی ما در تولید علم موفق بوده اند اما در تبدیل این علم به صنعت ناموفق بوده اند. به طور مثال مقاله ای در ارتباط با مقایسه ی ایران و کره جنوبی منتشر شده بود که در 30 سال گذشته از لحاظ تولید علم کمی عقب تر بودیم شاید 30 تا 40 درصد ولی از لحاظ سطح تکنولوژی تقریبا برابر بودیم ولی بعد از گذشت 30 سال از لحاظ علمی باز می توان مقایسه ای بین خودمان و کره جنوبی داشته باشیم در حالی که از لحاظ سطح تکنولوژی اختلاف آنقدر فاحش است که بهتر است چیزی نگوییم! در واقع این مشکل به ما می گوید که بین مراکز دانشگاهی و صنعت یک حلقه ی مفقوده وجود دارد که لازم است هرکس به نوبه ی خود در جایگاهی که هست در رفع آن بکوشد. دوستان صنعت گر ما هم باید بدانند برای اینکه یک دانش فنی به نتیجه برسد باید صبر و حوصله داشته باشند و با پروژه های کوتاه مدت نمی توان به نتیجه رسید. بسپار- به نظر شما راهکار این مشکل چیست؟ آیا صرفا به سیاست گزاری های دانشگاه و صنعت مربوط می شود؟ گرمابی: مواردی را که گفتید هر کدام می توانند نقش داشته باشند. البته در این بین حمایتهایی از دانشگاه و صنعت مثلا در قالب ستاد فن آوری نانو انجام شده است ولی کافی نبوده است. نکته ایی را که باید به آن اشاره کنم به روز نبودن صنایع و نداشتن واحد تحقیق و توسعه است که باعث عقب ماندگی صنعت ما شده است. در حقیقت عدم احساس نیاز برای به روز شدن از معضلات عمده در صنعت ما است. به طور مثال واردات خودرو با تعرفه 100 درصد هنوز می تواند با خودروساز داخلی رقابت کند! چرا که هنوز خیلی از استانداردهای جهانی خودرو سازی در کشور اجباری نشده است و از طرف دیگر هم خودرو ساز تا وقتی که الزامی وجود نداشته باشد آن را اجرا نمی کند. رشیدی: متاسفانه تولید علم در کشور هدفمند نیست و بسیاری از اساتید ما فقط تولید مقاله دارند که اصلا کاربردی در صنعت ندارد. از طرف دیگر شرکت های توسعه دهنده که بتوانند علم را به ثروت تبدیل کنند وجود ندارند. باقری: اگر در حوزه ی پلیمر خودمان را با بعضی از کشورها همانند ترکیه مقایسه کنیم، خواهیم دید که هم از نظر تولید علم و هم از نظر تولید مواد اولیه از ترکیه جلوتر هستیم ولی از آن طرف محصولات پلیمری به مقدار زیاد از ترکیه به ایران صادر می شوند. ما باید به مشکلات ریشه ایی نگاه کنیم. به اعتقاد من هم دانشگاههای ما مشکل دارند و هم صنعت ما. همانطور که اشاره شد تحقیقات در دانشگاهها جهت دار نیست و این معضل بر می گردد به عدم حمایت مشخص و منسجم از محققین کشور. در نتیجه پژوهشگران به شکل بسیار زیادی پراکنده کار می کنند. همچنین پویایی و زنده بودن صنعت وابسته به روز شدن علم است منتها در کشور ما صنعت گر رشد خود را در راهی جز به روز شدن علم می داند! چرا که هزاران راه به غیر از به کار گیری علم برای او وجود دارد تا کسب ثروت کند. در نتیجه اگر فرد دانشگاهی بخواهد تحقیقاتش خاک نخورد مستلزم آن است که خودش آن را به ثمر برساند. بسپار- با توجه به اینکه شما در قالب شرکت هم کار می کنید آیا از نتیجه ی دستاوردهای خود در شرکت تجاری راضی هستید؟ لطفا چند نمونه از کارهای که انجام داده اید هم ذکر کنید. باقری: در مجموع راضی هستم و فکر می کنم اگر صنعت ما در جای خودش باشد و فعالیتهای دانشگاهی هم جهت دار باشند فعالیتهای بسیار بزرگی به انجام برسد. ما دو محصول نانویی داریم که با گرید تجاری پارسا نانو تولید می شوند. شروع کار ما هم ابتدا در قالب یک پروژه ی دانشگاهی بود که آن را به شکل نیمه صنعتی در آوردیم و البته شرکتی، متقاضی آن بود و ستاد هم در ابتدای کار از ما حمایت کرد. کاظمی: همانطور که از قبل هم گفته شد، بین دانشگاه و صنعت اختلاف زیادی وجود دارد و این مساله بر می گردد به عدم طراحی مکانیزم درست در پیوند دانشگاه و صنعت. به طور مثال زمانی که محققی طرح تحقیقاتی خود را ارایه می کند، مکانیزمی که به او معرفی می شود، حمایت مرکز رشد است، در مرحله بعد تشکیل شرکت، تولید نیمه صنعتی و نهایت محصولی که بتوان در بازار فروخت. به علت اینکه اکثر افرادی که وارد این حوزه وارد می شوند به دلیل عدم آشنایی با سازگار بازار و مشکلاتی نظیر گرفتن استاندارد و غیره باعث می شود که از ادامه ی کار باز بمانند. این در حالی است که اگر مکانیزم عکس این قضیه بود و دولت تلاش داشت که شرکتهای بزرگ و صاحب نام را متقاضی فن آوریهای نوین کند مطمئنا وضعیت صنعت هم بهتر می شد. در حال حاضر در ستاد 30 تا 40 شرکت ادعای داشتن محصول نانویی را دارند که از این بین وقتی به پایان سال می رسیم به کمتر از 10 شرکت می رسند چرا که نمی توانند مستندات کاری خود را ارایه دهند. بسپار-حمایتهایی که از جانب ستاد صورت می گیرد تا به چه اندازه در کارهای منتج به نتیجه موثر بوده است؟ کوچکی: ستاد نانو با شروع کارش در حوزه ی نانو کامپوزیت ها آن را به سه دسته تقسیم کرد 1- شرکت های تولید کننده مواد اولیه 2- شرکت های واسطه ای 3- شرکت های قطعه ساز. در همان ابتدا پروژه هایی که در سطح دانشگاههای کشور به انجام رسیده بود را مورد مطالعه قرار دادیم و به قولی شناسنامه ای را تنظیم کردیم که بتوانیم با دست باز به سراغ صنعت برویم، از طرف دیگر با 800 شرکت ارتباط بر قرار کردیم که خیلی از آنها در استفاده از فن آوری نانو از خود تمایل نشان دادند. در این بین یکسری پروژه هم انجام شد، به طور مثال شرکت نفت متقاضی کامپاندی بود که تغییر رنگ کمتری داشته باشد و ستاد نیز تک تک این پروژه ها را مورد حمایت قرار داد و اتفاقا به نتایج خیلی خوبی هم رسید و زمان آن رسیده بود که حالت فعال تری به خود بگیرد و وارد حوزه هایی همچون خودروسازی به عنوان اولویت اول در استفاده از نانو کامپوزیت و در دیگر صنایع همچون بسته بندی، لوازم خانگی، نساجی و ... شود. در حال حاضر صنعت خودروسازی مدعی است که صنعت نانو را باید در قطعات خود به کارگیرد ما هم برای اینکه بتوانیم این روند را تسریع کنیم برنامه ای داریم که تیمی را مامور این کار کنیم تا هم صنعت خودرو را بشناسد و هم فن آوری نانو را. در صنعت بسته بندی هم بحث نفوذ ناپذیری و آنتی باکتریال بودن مطرح است و اجبار زیادی وارد کرده ایم که حتما این مهم به سرانجام مطلوب برسد. بسپار- در دو هفته ی گذشته تلاش زیادی را انجام دادیم تا شرکت هایی را که در زمینه فن آوری نانو کار می کنند، برای شرکت در نشست دعوت کنیم اما موفق به پیدا کردن آنها نشدیم یا از آنها چیزی جز یک نام بر روی سایت ستاد وجود نداشت. کارشناسان ستاد هم در این ارتباط اصلا همکاری نکردند. کوچکی: شاید شما را به درستی راهنمایی نکرده باشند. فرمایش آقای دکتر گرمابی در ارتباط با اینکه ستاد به تنهایی نمی تواند حمایتهای کافی از صنعت به جا آورد را تایید می کنم؛ چرا که توانایی هر سازمانی بنا به بودجه ای که برای آن در نظر می گیرند پی ریزی می شود و ستاد به تنهایی نمی تواند جوابگوی تمام نیازها باشد. بسپار- در طول سالهای فعالیت ستاد تا به حال چند شرکت را موفق شده اید به حدی برسانید که روی پای خود بایستند؟ کوچکی: در کل ما در کریدور 20 شرکت داریم که در بخش های تولیدی، خدماتی و بازرگانی فعالیت می کنند. بسپار- این تعداد در بخش کامپوزیت های پلیمری فعال هستند؟ کوچکی: بله از این تعداد، حدود 6 تا 7 شرکت در حوزه ی خودرو فعالیت دارند. در بحث بسته بندی مواد غذای هم شرکت هایی هستند که بر روی نفوذ ناپذیری اکسیژن کار می کنند و همچنین چند شرکت که در زمینه ی پزشکی فعال هستند. گرمابی: فکر می کنم برداشت آقای کوچکی اینطور بود که من با دید مثبت به قضیه در ارتباط با حمایتهای ستاد نگاه نکرده ام. در صورتی که ستاد نشان داده است که حمایت های موثری در پروژه های مختلف داشته است و به این موضوع معتقدم تا وقتی که حمایت و هزینه ی لازم و صبر در انجام پروژه ها وجود داشته باشد بطور حتم به نتیجه می رسد. به طور مثال حمایتهایی که ستاد در زمینه مقالات و پایان نامه ها نشان داده است تاثیر بسزایی در افزایش آنها داشته است؛ حال این حمایتها باید به مقدار بیشتر به سمت صنعت برود. بسپار- پس تاکید می کنید که حمایتهای ستاد باید به سمت صنعتی شدن برود. گرمابی: بله به طور حتم شرکتها نیاز بیشتر و مستمرتری به حمایت های ستاد دارند. به اعتقاد من با این حمایتها اگر از هر 10 محصول حتی یکی از آنها هم به نتیجه برسد باز هم کافی است. کوچکی: اجازه بدهید چند مورد را خلاصه به شما بگویم. ما برای اینکه علم به دانش فنی و نهایتا محصول تجاری برسد متمرکز روی سازمان هایی شده ایم که متولی انجام آن هستند. مثلا صنایع نوین. بطور مثال در مورد پایان نامه ها با حمایت های خوبی که انجام دادیم باعث ارتقای آن شدیم البته همان کار را هم در صنایع انجام داده ایم هر چند شاید سقف حمایتها آنقدر نباشد که در زمان مناسب به هدف مورد نظر برسند ولی وقتی که یک شرکت در کریدور ستاد فن آوری نانو قرار بگیرد و روی یک نمونه کارکند مبلغ کمک به آن 3 برابر پایان نامه ی معمولی است، بعد از آن شرکت 5 میلیون تومان در مرحله ی تست دریافت می کند و در مرحله ی استاندارد سازی نیز هزینه های آن به شرکت پرداخت می شود. در کل این شروع کار است و طبق برآوردی که دارم طی 1 تا 2 سال آینده چند مورد را در صنعت خودرو به تولید انبوه خواهیم رساند. بسپار- از سال گذشته چقدر ستاد در بخش مقالات و صنعت کمک کرده است؟ کوچکی: برای رقم های بالا، شرکتها را در قالب وام حمایت می کنیم و در صورت عدم توانایی ستاد از حامیان خود کمک می گیرد، مثل صندوق ها که بازوی اجرایی ستاد هستند، ولی مبلغ دقیق را نمی توانم بگویم. گرمابی: لازم می دانم این مساله را هم متذکر شوم که در ارتباط با مالکیت معنوی قوانین و ساز و کار درستی در کشور وجود ندارد و لازم است برای حمایت از دانش فنی نهاد یا ارگانی باشد که متولی این امر بشود. در این صورت تحقیقات هم هدف دار تر خواهند شد. کاظمی: ما در کریدور 16 تا ایستگاه داریم و خدماتی که فرمودید از ایده تا بازار را ارایه می دهد. گرمابی: البته من مشکل را خیلی کلی عرض کردم. رشیدی: در صنعت نفت هم سازوکاری برای ثبت اختراع وجود دارد و اگر اختراعی به فروش برسد 10 در صد آن برای محقق در نظر گرفته می شود. گرمابی: امیدوارم این موارد برای کل کشور به کار گرفته شود. [Hidden Content]