جستجو در تالارهای گفتگو

مقدمه اين خلاصه مروري دارد بر بازار عايق‌بندي ساختمان و اينكه فناوري نانو چگونه مي‌تواند به اين كار كمك كند. به كمك نانو مواد متخلخل، پوشش‌ها و پوشرنگهاي (paints) حاوي اين نانوذرات مي‌توانند به ذخيره‌ي انرژي در جامعه كمك كرده و راحتي و سلامتي را در داخل ساختمان‌ها به ارمغان آورند. بخش ساختمان‌سازي، بزرگترين مصرف‌كننده‌ي (40%) انرژي است و اصلي‌ترين سهم را در انتشار گازهاي گلخانه‌اي (GHG) با ميزان بيش از 36% در اتحاديه‌ي اروپا دارد. در حدود 80% از مصرف انرژي مربوط به ساختمان و انتشار گاز‌هاي گلخانه‌اي مرتبط با انرژي است كه در داخل ساختمان و در طي عمر عمر ساختمان از آن استفاده مي‌شود، در حالي كه فقط 20% انرژي براي توليد و انتقال مواد در ساختمان به كار مي‌رود. تفكيك مصرف انرژي در ساختمان نشان مي‌دهد كه گرمايش و تهويه‌ي هوا (HVAC) تقريباً 36% سهم دارند. در نتيجه، تهويه‌ي هوا حدود 10% از مصرف انرژي اتحاديه‌ي اروپا و انتشار گازهاي گلخانه‌اي را شامل مي‌شود. ساختمان‌ها عموماً طول عمر طولاني با ميانگين عمر بيشتر از 60 سال دارند. اين موضوع باعث مي‌شود كه بهبود بازده انرژي تمام ساختمان‌هاي اروپا، فقط از طريق عايق‌بندي مناسب و فناوري‌هاي مديريت گرما براي همه ي ساختمان‌ها مشكل باشد. براي داشتن تاثير اساسي در زمان كوتاه‌تر (10 تا 20 سال)، ساختمان‌هاي موجود بايد از نظر عملكرد گرمايي به روز شوند. فناوري نانو ارزش افزوده ايجاد مي‌كند بيشتر عايق‌هاي ساختماني كه اخيراً استفاده مي‌شوند، پنل‌هاي نسبتاً ضخيم يا فوم‌هاي ساخته شده از مواد متخلخل آلي و معدني مثل فايبرگلاس، الياف معدني، پلي‌يورتان و پلي‌استايرن هستند. عايق‌هاي جديد‌تر شامل پنل‌هاي عايق خلأ (VIPs) و هواژل‌ها هستند كه بهترين عملكرد در زمينه‌ي عايق‌هاي ساختماني با عملكرد عايقي بسيار بالا را دارند، اما محدوديت‌هايي از جمله قيمت بالا را دارا هستند. گرمانگار ساختمان، با يك ساختمان سنتي در زمينه ـ مرجع: موسسه‌ي Passivhaus براي عايق كردن ساختمان با استانداردهاي بالا با استفاده از مواد مرسوم عايق‌بندي، لايه‌هاي ضخيمي از اين مواد نياز است. براي مثال، يك خانه كه مطابق با استاندارد Passivhaus ساخته شده است، مجهز به تجهيزاتي است كه كل مصرف انرژي آن را كمتر از 120 kWh/M2/yr مي كند. براي اين منظور به عايق‌هاي معمولي با ضخامت بيش از 30 سانتي‌متر براي ديوارها و 50 سانتي‌متر براي سقف، و نيز شيشه‌هاي سه جداره با هوا و چارچوب‌هاي خاص براي پنجره‌ها نياز خواهد داشت. اين راه‌حل‌هاي عايق‌بندي ممكن است براي ساختمان‌هاي جديد نسبتاً عملي باشند، ولي در مورد ساختمان‌هاي موجود جنبه‌هايي مثل اصلاح نماي خارجي و كاهش متراژ داخلي امكان پذيري آنها را محدود مي‌كند. نظر به اينكه 80% از ساختمان‌هاي اروپا در آينده (2030) از قبل وجود داشته و اينكه 30% از ساختمان‌هاي موجود امروزي ساختمان‌هاي تاريخي هستند، نياز به راه‌حل‌هايي جديد به خصوص براي ساختمان‌هاي موجود، احساس مي‌شود. فناوري نانو قادر است مواد عايق جديدي با عملكرد عايقي خاص توليد كند كه با اين مواد مي‌توان به نتايجي معادل با محصولات سنتي و با ضخامت كمتر رسيد، همين موضوع باعث شده است براي به روز كردن ساختمان‌ها بسيار مورد توجه قرار گيرد؛ مثال‌هايي از اين نانومواد شامل هواژل‌ها، نانوفوم‌ها و پوشش‌هاي پنجره‌ها (window coating) است. اما قيمت بالاي اين مواد پذيرفتن آنها را محدود كرده است. فناوري نانو چگونه در اين زمينه كمك مي‌كند؟ به عنوان يك قانون كلي مواد متراكم تر عملكرد عايقي ضعيف‌تري از خود نشان مي‌دهند؛ در مواد متخلخل با اندازه‌ي حفرات بزرگتر نيز انتقال گرما بيشتر و عايق‌بندي ضعيف‌تر است. مواد متخلخل در مقياس نانو مانند هواژل‌ها نسبت به جامدهاي ديگر دانسيته‌ي كمتري دارند، به علاوه به دليل اندازه‌ي حفرات در اندازه‌ي نانو به عنوان عايق، عالي عمل مي‌كنند. مواد عايق ديگري كه از فناوري نانو در آنها استفاده مي‌شود شامل پوشش‌ها و پوشرنگها (paints) هستند. اين مواد در كاهش انرژي تابشي كه مربوط به انتقال گرما است موثر هستند. هر ماده‌اي انرژي تابشي را منتشر ، جذب و منعكس مي‌كند؛ مواد با انتشار كم، موادي هستند كه ميزان كمي از انرژي تابشي را انتشار مي‌دهند. شيشه‌هاي با انتشار كم معمولاً ولي نه هميشه يك پوشش بسيار نازك از فلزات دارند كه تابش گرماي را بازتاب مي‌دهند يا انتشار آن را كم مي‌كنند، با اين كار انتقال گرما از شيشه كاهش مي‌يابد. در زمستان، تابش گرمايي كه در داخل توليد مي‌شود، دوباره به داخل منعكس مي‌شود، در حالي كه در تابستان، تابش گرماي فروسرخخورشيد به بيرون منعكس مي‌شود و داخل خنك مي‌ماند. دو روش براي توليد شيشه‌هاي پوشش داده شده با انتشار كم وجود دارد؛ پوشش سخت شامل استفاده از روش رسوب‌دهي بخار شيميايي در فشار اتمسفر (APCVD)، و پوشش نرم شامل روش رسوب‌دهي خلأ كاتدپراني مغناطيسي(MSVD). يك شيشه‌ي پوشش داده شده با روش MSVD عملكرد بهتري نسبت به شيشه‌ي پوشش داده شده با روش APCVD دارد؛ با اين وجود روش دوم با دوام‌تر است. فيلم‌هاي پنجره‌اي (window films) هم گزينه‌ي مناسب ديگري است كه انتقال گرما به پنجره را كاهش مي‌دهند. اين فيلم‌ها در مقايسه با پوشش‌ها مزايايي دارند، مثلاً آن‌ها مي‌توانند طول موج خاصي از نور را بدون كاهش شفافيت شيشه بازتاب دهند. اين فيلم‌ها از بيش از 200 نانومترضخامت و از پليمرهايي ساخته شده‌اند كه مي‌توانند به عنوان ***** فرابنفش (UV) و فروسرخ(IR) عمل كنند. مزيت‌هاي اصلي اين فيلم‌ها عبارتند از: توانايي آنها براي ***** كردن نور UV و IR در حالي كه نور مرئي مي‌تواند عبور كند؛ عدم حضور فلزات كه مي‌توانند منجر به خوردگي شوند؛ و اينكه آن‌ها مي‌توانند در ساختمان‌هاي موجود نصب شوند. به علاوه، انرژي صرف شده در فيلم‌هاي پنجره‌اي اساساً كمتر از پنجره‌هاي جديد با انتشار كم است، كه به اين معني است كه تعادل CO2 از اضافه كردن فيلم‌هاي پنجره‌اي به پنجره‌هاي موجود اساساً بهتر از اين است كه با پنجره‌هاي موجود با انتشار كم جايگزين شوند. اثرات اقتصادي / صنعتي در حال حاضر فناوري نانو ارزش تجاري بسيار كمي در عايق‌بندي ساختمان‌ها دارد. محصولات نانويي كه تجاري شده‌اند ارزش بالا و هزينه‌ي بالا دارند، اين محصولات مثل هواژل‌‌ها مي‌توانند در تعداد كمي از ساختمان‌ها نصب شوند. با اين وجود، اين بخش در حال رشد است؛ بازار جهاني براي هواژل‌ها در سال 2008، 82.9 ميليون دلار بوده است و انتظار مي‌رود كه تا سال 2013 با نرخ رشد ساليانه 54.8% به 646.3 ميليون دلار برسد. انتظار مي‌رود كه بازار به سمت كاربرد عايق‌هاي صوتي و گرمايي پيش رود. امروزه، بزرگترين بازار براي اين مواد عايق نانويي خارج از صنعت ساختمان‌سازي است: در عايق‌بندي لوله‌هاي نفت و گاز مدفون در اعماق دريا؛ در تجهيزات پزشكي و در صنايع فضايي. توليدكنندگان اصلي هواژل‌ها شركت Aspen Aerogel (USA) و Cabot (USA) مي‌باشند. اين موضوع براي پوشش‌هاي پنجره‌ي نانويي صادق نمي‌باشد، اين پوشش‌ها در حال نفوذ به بازار هستند، به خصوص بازار شيشه‌هاي تخت و بازار فيلم‌هاي پنجره‌اي. بيشتر توليد‌كنندگان (Asahi, Pilkington, St Gobain) شيشه‌هاي تخت بزرگ در جهان شيشه‌هاي موظف متنوعي توليد مي‌كنند، اين شيشه‌ها شامل (اغلب ضخامت در حد نانو دارند) پوشش‌هاي فلزي و يا اكسيدهاي فلزي هستند؛ اما برخي از اين شركت‌ها (به تنهايي يا با همكاري با كارشناسان پوشش شركت‌هايي مثل Beneq (FI)، Ferro (USA) يا Arkema (FR)) در حال ايجاد پوشش‌هاي با فناوري نانو پيچيده‌تر هستند كه عملكرد مناسب‌تري دارند و دامنه‌ي وسيع‌تري از پوشرنگها را شامل مي‌شوند. امروزه پوشش‌هاي با انتشار كم براي شيشه‌هاي تخت براي همه‌ي جهان بازاري 1 بيليون دلاري دارد، با توجه به تقاضاها تخمين زده مي‌شود كه تا سال 2015 به 360 ميليون متر مربع هم برسد. علاوه بر اين، بايد توجه شود كه بازار فيلم پنجره‌اي در دست شركت‌هايي مثل Global Window Films (USA)، 3M (USA)، Bekaert (BE) يا Hanita Coatings (ISR) مي‌باشد. امروزه ارزش كل حدود 500 ميليون يورو تخمين زده مي‌شود، كه بخشي از آن شيشه‌هاي ساختماني است (بازار مهم ديگر شيشه‌هاي خودرويي مي‌باشد) كه بخش كوچكي از آن مربوط به توليدات نانويي مي‌باشد. عملكرد اصلي كه توسط فناوري نانو ارائه مي‌شود اين است كه بدون مانع ايجاد كردن در برابر نور، گرما بازتاب داده مي‌شود، و يا قابليت داشتن هر رنگ براي پنجره‌ها با لايه‌هاي پوششي نانويي ايجاد مي‌شود. بايد اشاره كرد كه انتظار مي‌رود تقاضاي جهاني براي مواد عايق با گسترش 3.8% به 29 بيليون يورو در سال 2012 برسد. پتقاضاي ساليانه‌ي جهاني شيشه‌هاي تخت با رشد 4% تا سال 2012 به 73 بيليون دلار برسد. به خصوص، انتظار مي‌رود كه شيشه‌هاي ساختماني با نرخ ساليانه 8% رشد يابند. هدف اين است كه شيشه‌هاي تخت براي ساختمان به 65% تقاضاي ساليانه برسد، در حالي كه بخش مربوط به خودرو 25% بازار را شامل مي‌شود، و 10% باقيمانده متعلق به كاربردهاي ويژه مثل وسايل خانه و آينه‌ها است. تقاضا و توليد جهاني در چند كشور و چند شركت تمركز دارد، كه در شكل زير نشان داده شده است؛ شركت‌هاي Saint-Gobain، Pilkington و Asahi نزديك به نيمي از بازار جهاني را به خود اختصاص داده‌اند. تقاضاي جهاني براي شيشه‌هاي تخت (بر حسب تن) ظرفيت توليد جهاني شيشه‌هاي تخت براي پذيرفتن فناوري نانو، توليدكنندگان مواد عايق مثل فوم‌ها و پنل‌ها ناگزيرند به طور كامل از ماشين‌آلات و مهارت‌هاي جديد استفاده كنند. براي توليدكنندگان پنجره نياز است كه ماشين‌آلات جديدي براي خطوط توليد فعليشان اضافه كنند. هر دو گروه توليدكنندگان اذعان دارند كه كارگران هم بايد در اين زمينه‌ي جديد مهارت كسب كنند، و مقرارت كنترلي و ايمني نيز بايد تكميل شوند. ميزان آمادگي فناوري مواد مختلفي كه مي‌توان فناوري نانو را در آن‌ها به كاربرد در سطوح مختلف توسعه در شكل زير نشان داده شده‌اند. تأثير اجتماعي بر شهروندان اروپايي به واسطه‌ي توليد محصولات عايق نانويي، شهروندان اروپايي مي‌توانند كاهش در مصرف انرژي خانه‌هايشان را تجربه كنند، به خصوص در خانه‌هايي كه به دلايل زيبايي يا از دست دادن فضا نمي‌توانند خانه‌هايشان را عايق‌بندي كنند. كارشناسان ادعا مي‌كنند كه براي خانه‌هاي موجود، مصرف انرژي از مقدار كنوني (300kWh/m2) به مقدار 50 kWh/m2 در سال كاهش مي‌يابد. اين كاهش زماني اهميت بيش‌تر مي‌يابد كه انتظار مي‌رود قيمت سوخت به طور چشم‌گيري در سال‌هاي آتي افزايش يابد. زماني كه از اين مواد استفاده مي‌شود، ساكنان‌ خانه‌ها از يك محيط داخلي بهتر لذت مي‌برند، اگرچه تهويه لازم است ولي اختلاف دما تقريباً حذف مي‌شود. به علاوه، سرمايه‌گذاري نسبتاً بالايي كه براي عايق كردن ساختمان مطابق با استاندارد‌ها هزينه مي‌شود با هزينه‌ي مصرف انرژي جبران مي‌شود. در سطح اجتماعي، تأثير اصلي راه‌حل‌ها براي عايق‌بندي نانويي كاهش انتشار گاز‌ها گلخانه‌اي از طريق كاهش مصرف انرژي‌ مربوط به دستگاه‌هاي تهويه‌ي هوا توسط ساختمان‌هاي موجود است. چالش‌ها هواژل‌هايي كه امروزه در بازار در دسترس هستند بيشتر هواژل‌هاي معدني مي‌باشند؛ رايج‌ترين آن‌ها از سيليكا ساخته مي‌شوند. محدوديت‌هاي اين هواژل‌ها شكنندگي آن‌ها، مقاومت به رطوبت كم و فرايند‌ توليد گران است. به دليل اين محدوديت‌ها، پيشرفت‌هايي در زمينه‌ي هواژل‌ها صورت گرفته و توليدكنندگان به سوي فرايند‌هاي جديد براي توليد پيش مي‌روند. هواژل‌هاي آلي شكنندگي كمتري دارند، خواص مكانيكي بهتري دارند، حتي در مقايسه با مشابه‌هاي معدنيشان سبك‌تر بوده و به عنوان عايق گرمايي بهتري عمل مي‌كنند؛ اما توسعه‌ي اين مواد در مراحل اوليه است. هواژل‌هاي هيبريدي مواد هيبريدي آلي ـ معدني هستند كه مشخصه‌هاي بهتري در مقايسه با هواژل‌هاي معدني ايجاد مي‌كنند. وابسته به تركيب مواد، هواژل‌هاي هيبريدي مي‌توانند تا 100 برابر در مقابل تنش‌هاي مكانيكي مقاوم باشند، مي‌توانند در برابر رطوبت بي‌اثر و در برابر تابش‌هاي گرمايي به عنوان يك مانع موثر عمل كنند. چالش پيش رو در اين زمينه يافتن راه‌هايي است كه بتوان با هزينه‌ي كم و حجم بالاي توليد، هواژل‌هاي هيبريدي و آلي توليد كرد. فرايند‌ توليد هواژل‌ها شامل دو مرحله‌ي اصلي است: ساخت يك ژل كه حلال در آن نفوذ كرده و حذف حلال با يك فرايند خشك كردن خاص. امروزه رايج‌ترين فرايند براي خشك كردن، خشك كردن فوق بحراني است كه يك روش گران (و با انرژي زياد) براي ساخت مي‌باشد. در اين رابطه، چالش پيش رو فرايند خشك كردن زير نقطه‌ي بحراني براي توليد انبوه است؛ اين يك فرايند اقتصادي خشك كردن است كه در فشار اتمسفري و دماهاي نسبتاً كم مي‌توان به آن دست يافت. چالش اصلي براي پوشش‌ها ايجاد پوشش‌هاي شيشه مقاوم‌تر با روش رسوب‌دهي خلأ كاتدپراني مغناطيسي (MSVD) است. پيشرفت‌هايي در اين زمينه بدست آمده است، اما پوشش‌هاي APCVD هنوز هم مقاوم‌ترين پوشش‌ها مي‌باشند. يك چالش هم براي پوشش‌هاي سرد و هم پوشش‌هاي نرم، بهبود مقاومت به خوردگي است، به دليل اين كه در تركيبشان فلز‌ات هم حضور دارند. موضوع مهم بررسي تأمين مالي سرمايه‌گذاري مورد نياز براي بهبود بهره‌وري انرژي است، زيرا كه در بسياري از موارد سازنده يا مالك (و در نتيجه سرمايه‌گذار) از صرفه‌جويي در مصرف انرژي بهره‌اي نمي‌برد. جايگاه رقابتي اتحاديه‌ي اروپا براي پوشش‌هاي پنجره، اروپا با شركتي‌هاي كوچك با تكنولوژي بالا (مثل Beneq يا Peer+) كه با شركت‌هاي بزرگ جهاني شريك هستند، جايگاه بالايي دارد. به علاوه برخي شركت‌هاي بزرگ مثل Arkema و BASF نيز در بين آنها ديده مي‌شوند. براي شيشه‌هاي تخت نانويي، شركت‌هاي Pilkington، St Gobian و Asahi Glass Europe، فعاليت‌هاي تحقيقاتي را فراهم كرده و اين قابليت وجود دارد كه نتايج برخي تحقيقات به بازار راه پيدا كند. در اروپا، تحقيقات بر روي نانوفوم‌ها و هواژل‌ها تا امروز پايين‌تر از شاخص جرم بحراني بوده است، با وجود اينكه همكاري‌ها در چارچوب برنامه‌هايي آغاز شده، هرگز به بازارهاي قابل توجه يا قابليت توليد انبوه نمي‌رسند. با اين وجود، اخيراً برخي صنايع شيميايي بزرگ تمايل بيشتري به اين مواد پيدا كرده‌اند و روي نانوفوم‌هاي پليمري با كارايي بيشتر و قيمت كمتر تمركز كرده‌ و به دنبال روش‌هاي توليد با هزينه‌ي كمتر هستند. براي فيلم‌هاي پنجره‌اي، شركت‌هاي Solutia، Bekaert و 3M در جهان پيشرو هستند؛ از بين اين شركت‌ها، شركت Bekaert از اركان اصلي توليد اين مواد در بلژيك است. اتحاديه‌ي اروپا اخيراً شروع به رسيدگي به فرصت‌هايي كه در اين زمينه وجود دارد كرده است، و به پروژه‌هايي در چهارچوب برنامه‌ي هفتم كمك مالي مي‌كند. با دادن بخشي از فرصت‌هاي بازار و ايجاد ارتباط براي تحقيقات موفق، اتحاديه‌ي اروپا مي‌تواند بر چالش‌هاي اصلي فائق آيد. از ديدگاه صنعتي، شركت‌هاي اصلي شامل Cabot (USA)، TAASI (USA)، Nanopore (USA)، Branch Tech International (USA)، Aspen Aerogel (USA)، Aerogel Composites (USA)، MarkeTech (USA)، 3M (USA)، DuPont (USA)، Arkema (France)، BASF (Germany)، Beneq (Finland)، Bekeart (Belgium)، Hanita Coating (Israel)، Solutia (USA) و Research Frontier, Inc (USA) مي‌باشند. خلاصه • درمورد مواد عايق نانويي، جايگاه كنوني اتحاديه در مقايسه با صنايع قوي ايالات متحده ضعيف است، اگرچه برخي از آنها ظرفيت توليد در آلمان را دارند (Cabot Aerogels). با اين وجود، صنايع شيميايي اتحاديه‌ي اروپا توانايي و استراتژي لازم براي گسترش و اقتصادي كردن نانوفوم‌هاي آلي را دارند و انتظار مي‌رود كه از اكنون تا 5 تا 10 سال ديگر به بازار راه پيدا كنند. • در مورد پوشش‌هاي پنجره‌، چند شركت به علاوه‌ي تأمين‌كنندگان فناوري پوشش در اروپا مستقر بوده و بعنوان پيشتاز در تجارت عمل مي‌كنند. در مورد فيلم هاي پنجرهاي نانويي هم وضعيت مشابه است؛ حداقل يك شركت كه در جهان پيشتاز است، در اروپا مستقر است و استراتژي‌هاي لازم را پايه‌گذاري مي‌كند. از ديدگاه علمي، تعداد كمي دانشگاه يا موسسه‌ي تحقيقاتي هستند كه تحقيقات قوي در اين زمينه‌ي خاص دارند. • تأثير اجتماعي پنجره‌هاي با انتشار كم نانويي (و فيلم‌هاي پنجره‌اي) كه با فوم‌هاي پليمري حاوي نانومواد (يا هيبريدها) كه براي عايق‌بندي ساختمان‌ها ايجاد مي‌شوند، به طور بالقوه بسيار بالاست، كه راه‌حلي واقعي براي ساختمان‌هاي موجود بوده و نياز به نو شدن براي بازده انرژي بالاتر (براي پاس كردن استانداردها در آينده) را دارند، مي‌باشد. قابليت صنعت اتحاديه‌ي اروپا براي رسيدن به ميزاني از ارزش قيمتي براي توليدات نانويي، مشخص مي‌كند كه آيا اين پتانسيل مي‌تواند به واقعيت تبديل شود يا خير. منبع ObservatoryNANO Briefing, August 2010

یک تیم تحقیقات بین‌المللی موفق شده است تا با وارد کردن نانوذرات طلا به ساختار پلی‌اورتان، پلیمر رسانا و انعطاف‌پذیر تولید کند. این فیلم رسانا کاربردهای وسیعی در تولید ادوات الکترونیکی انعطاف پذیر دارد. قطعات الکترونیکی انعطاف‌پذیر دارای کاربردهای متعددی است. برای مثال می‌توان از این قطعات در نمایشگرهای انعطاف‌پذیر، باتری‌ها و ادوات پزشکی استفاده کرد. نیکولاس کوتوف و همکارانش موفق شدند با افزودن نانوذرات طلا به پلی‌اورتان هدایت الکتریکی آن را افزایش دهند با این کار می‌توان صفحه‌های رسانا و انعطاف‌پذیر تولید کرد. این گروه تحقیقاتی از دانشگاه میشیگان نشان دادند که وجود نانوذرات طلا در ساختار پلیمر استحکام پلیمر را نیز بهبود می‌دهد. کوتوف می‌گوید: این کامپوزیت، حاوی نانوذرات به صورت فلز منعطف عمل می‌کند. از این روش می‌توان برای تولید کامپوزیت‌هایی حاوی نانوذرات مختلف استفاده کرد که کاربردهای متنوعی نیز خواهد داشت. این کامپوزیت در صورتی که دو برابر حالت اولیه خود کشیده شود هنوز رسانای الکتریکی خوبی است، پژوهشگران می‌کوشند تا این ساختار را به اشکال مختلف نظیر زیگزاگی یا فنری شکل در آورند. پژوهشگران این پروژه از این که افزودن نانوذرات طلا به پلیمر پلی‌اورتان می‌تواند انعطاف‌پذیری و تعداد الکترون‌های در حال حرکت را افزایش دهد شگفت‌زده هستند. نتایج این پژوهش در نشریه Nature به چاپ رسیده است. یونسیب کیم، نویسنده اول این مقاله می‌گوید: ما دریافتیم که در هنگام کشیده شدن پلیمر، نانوذرات به صورت زنجیره‌ای در یک صف قرار می‌گیرند به همین دلیل هدایت الکتریکی آن نیز افزایش می‌یابد. کوتوف می‌گوید: با کشیدن این پلیمر، نانوذرات در آن به نحوی تغییر وضعیت می‌دهند که رسانایی پلیمر حفظ شود. به همین دلیل است که این کامپوزیت هم دارای انعطاف‌پذیری و هم هدایت الکتریکی مناسبی است. این گروه تحقیقاتی موفق شده‌اند تا با استفاده از دو ماده مختلف، ساختار جدیدی با ویژگی‌ها جالب توجه ارائه کند. برای این کار از دو روش لایه‌ای و *****کردن استفاده شده است. محصولی که از روش لایه‌ای بوجود می‌آید دارای رسانایی بیشتری است در حالی که روش *****کردن منجر به محصول منعطف‌تر می‌شود. ساختار لایه‌ای که حاوی 5 لایه طلا است دارای هدایت الکتریکی 1100 S/cm بوده در حالی که اگر همین 5 لایه با استفاده از روش *****کردن بدست آید رسانایی 1800 S/cm را خواهد داشت. از این کامپوزیت می‌توان برای تولید الکترود در باتری‌های انعطاف‌پذیر استفاده کرد. این باتری‌ها در بخش جراحی‌های مغز قابل استفاده است. چنین الکترودهایی به دلیل انعطاف‌پذیری دارای دوام زیادی در مغز خواهد بود. منبع : Elastic electronics: Stretchable gold conductor grows its own wires منبع : مجله بسپار

محققان دانشگاه گیلان موفق به طراحی و ساخت پوشش‌های خودتمیزشونده با قابلیت استفاده در صنایع نساجی و ساخت سطوح شدند. دکتر هادی فلاح معافی، عضو هیات علمی دانشگاه گیلان اظهار کرد: هدف از انجام این پروژه سنتز نانوذرات تیتانیوم دی اکسید آلاییده با نقره‎ ‎و زیرکونیوم و همچنین سنتز نمونه آلاییده ‏اشتراکی با نقره‎ ‎و زیرکونیوم (‏Ag-Zr-TiO2‎‏) بر روی الیاف پلی آکریلونیتریل جهت مطالعه خواص خود تمیز شوندگی ‏فوتوکاتالیزوری بوده است. وی افزود: در این تحقیق یک روش ساده و ‏موثر برای ایجاد پوشش‌های خود تمیز شونده بر مبنای ‏TiO2‎‏ و نمونه‌های آلاییده آن بر روی الیاف پلی آکریلو نیتریل ارائه شده ‏است. ‏TiO2‎‏ آلاییده با نقره و زیرکونیوم به تنهایی و هچنین آلاییده با نقره و زیرکونیوم به صورت اشتراکی (‏co-doped‏) به ‏روش سل-ژل تهیه و‌ شناسایی شده است. فلاح معافی خاطرنشان کرد: در این پژوهش از تیتانیوم تترا ایزوپروپوکساید به عنوان پیش ماده برای سنتز ‏TiO2‎‏ استفاده شد. ‏ابتدا مقدار مناسب از تیتانیوم تترا ایزوپروپوکساید به استیک اسید گلاسیال تحت همزدن مغناطیسی اضافه و سپس آب ‏دیونیزه، قطره قطره به مخلوط اسیدی الکوکسید تیتانیوم اضافه شد. مخلوط به دست آمده به مدت کافی همزده شد و سپس ‏سل شفافی به‌ دست آمد. سل تیتانیوم دی‌اکسید آلاییده با‎ ‎نقره و زیرکونیوم و ‏co-doped‏ مشابه روش فوق با استفاده از نمک ‏نقره و زیرکونیوم جهت دوپ کردن نقره و زیرکونیوم سنتز شد. سپس از سل‌های به‌ دست آمده برای پوشش دهی به پلی ‏آکریلو نیتریل استفاده شد. به گفته فلاح معافی، مطالعات اخیر برای اصلاح و بهبود خواص فوتوکاتالیستی ‏TiO2‎‏ از طریق فرآیند دوپ شدن اشتراکی ‏‏(‏co-doped‏) نشان دهنده بهبود فعالیت فوتوکاتالیزوری برای ‏TiO2‎‏ است که ناشی از تقویت و همکوشی بین یون‌های ‏دوپ‌کننده است. در این تحقیق نیز تقویت و همکوشی بین نقره و زیرکونیوم در نانوکامپوزیت ‏Ag-Zr-TiO2‎ موجب بهبود ‏فعالیت فوتوکاتالیزوری ‏TiO2‎‏ در رفتار خود تمیز شوندگی فوتوکاتالیزوری شده است.‏ وی در مورد نتایج این تحقیقات نیز افزود: نانوذرات تیتانیوم دی اکسید و آلاییده آن با نقره‎ ‎و زیرکونیوم و همچنین نمونه ‏آلاییده اشتراکی با نقره‎ ‎و زیرکونیوم (‏Ag-Zr-TiO2‎‏) روی الیاف پلی آکریلو نیتریل به روش سل-ژل سنتز شد. فعالیت ‏فوتوکاتالیزوری نمونه‌های پوشش داده شده با ‏Ag-Zr-TiO2 ,Ag-TiO2 ,Zr-TiO2 ,TiO2‎ در تخریب نوری رنگینه‌های متیلن ‏بلو و اوزینY‏ تحت تابش نور فرابنفش-مرئی بررسی شد. تمام نمونه‌های پوشش داده شده هنگامی که تحت تابش نور ‏فرابنفش-مرئی قرار گرفتند، خواص خود تمیز شوندگی فوتوکاتالیزوری از خود نشان دادند. ‏TiO2‎‏ آلاییده با Ag‏ و ‏Zr‏ به صورت ‏اشتراکی (‏Ag-Zr-TiO2‎‏) در مقایسه با دیگر نمونه‌ها‎ ‎خواص فوتوکاتالیزوری موثرتری نشان داد. با توجه به اینکه این پروژه می‌تواند در صنایع نساجی و در ساخت سطوح خود تمیز شونده کاربرد داشته باشد، این محققان ‏برای ادامه تحقیقات خود به سنتز نانوکامپوزیت‌های تیتانیوم دی اکسید و دیگر نیم رساناها بر روی سطوح مختلف جهت مطالعه ‏خواص فوتوکاتالیزوری، خواهند پرداخت.‏ نتایج این کار تحقیقاتی که توسط دکتر هادی فلاح معافی، دکتر عبدالله فلاح شجاعی و دکتر محمد علی زنجانچی از ‏اعضای هیات علمی دانشگاه گیلان صورت گرفته، در مجله ‏Journal of applied polymer science‏ منتشر شده است. منبع : مجله بسپار

رهاسازی هدفمند دارو، یکی از راهبردهای اصلی در درمان سرطان است. اخیرا روش جدیدی برای این کار ارائه شده است که در آن، نانوذرات پلیمری حساس به pH برای این کار در نظر گرفته شدند. این نانوذرات با وارد شدن به تومور به دلیل تغییر pH محیط، تغییر شکل داده و دارو را رهاسازی می‌کنند. محققان برای رهاسازی دارو در تومورهای سرطانی راهبرد جدیدی ارائه کردند. آنها از نانوذرات حاوی گروه‌های بازی برای این کار استفاده کردند. این نانوذرات به راحتی وارد محیط‌هایی با اسیدیته بالا، نظیر تومورهای سرطانی می‌شوند و دارو را رهاسازی می‌کنند. یون یین وون استادیار دانشگاه پرودو می‌گوید: این پدیده‌ای که ما از آن استفاده می‌کنیم حرکت در pH گفته می‌شود که راهبرد مناسبی برای درمان تومورهای حالت جامد سرطانی است. به محلول‌های دارای pH کمتر از 7 اسید گفته می‌شود و محلول‌های دارای pH بالاتر از 7 نیز محلول‌های بازی هستند. در راهبرد حرکت در pH، باید از مایسل‌های پلیمری سنتز شده استفاده کرد. این مایسل‌ها به شکلی هستند که دارو در مرکز آنها قرار می‌گیرد و لایه بیرونی در صورت تغییر pH، دچار تغییر ساختار شدیدی می‌شوند. با افزایش ابعاد این مایسل به دو برابر، کارایی آنها در رهایش دارو درون تومور نیز به دو برابر افزایش می‌یابد. با این روش می‌توان مقدار دوز مناسب از دارو را به درون تومور تزریق کرد. این روش را می‌توان با روش‌های دیگر رهایش دارو ترکیب نمود و از آن در پزشکی استفاده کرد. محققان نشان دادند که بیشترین تورم در مایسل زمانی اتفاق می‌افتد که pH برابر 0.5±7 باشد، در این صورت رهایش دارو به درون تومور با بالاترین کارایی انجام می‌شود. وون می‌گوید: تومورهای حالت جامد، دارای pH 6.5 تا 6.9 بوده در حالی که pH بخش‌های نرمال بدن 7.4 است. مایسل‌ها از مولکول‌های آمین‌دار تشکیل شده‌اند. این مولکول‌ها دارای اتم‌های هیدروژن و نیتروژن هستند. مایسل‌ها در pHهای کم متورم شده که دلیل آن پروتونه شدن گروه آمینی است. در واقع گروه‌های آمینی پروتونه شده، به دلیل داشتن بار مثبت یکدیگر را دفع می‌کنند در نتیجه نانوذرات بزرگ‌تر می‌شوند. بار مثبت مانع از حرکت سریع نانوذرات می‌شود که این کار موجب تجمع آنها در محل تومور می‌شود. در این حالت دارو رهاسازی می‌شود. روی سطح این نانوذرات از ماده‌ای پوشانده شده که به صورت محافظ از نانوذرات محافظت می‌کند. در نتیجه تا وقتی که نانوذرات به تومور نرسند، تغییر شکل نمی‌دهند و دچار زوال ساختاری نمی‌شوند. این پژوهش گامی موثر در مسیر توسعه رهاسازی دارو دربخش نانوپزشکی محسوب می‌شود. منبع : Nanoparticles, 'pH phoresis' could improve cancer drug delivery منبع : مجله بسپار

محققان آزمایشگاه ملی لارنس برکلی متعلق به سازمان انرژی ایالات متحده، ماده جدیدی را برای هوشمندتر کردن پنجره‌ها طراحی کرده‌اند. ماده ابداعی پوشش نازکی از نانوکریستال‌های تعبیه‌شده در شیشه است که می‌تواند به طور پویایی نورخورشید را هنگام عبور از خلال پنجره اصلاح کند. برخلاف فناوری‌های موجود، این پوشش کنترل گزینشی را بر روی نور مرئی و نور مادون‌قرمز نزدیک (NIR) تولیدکننده گرما ارائه می‌دهد، به طوری که پنجره‌ها می‌توانند صرفه‌جویی‌ انرژی و آسایش ساکنان را در طیف وسیعی از شرایط آب‌وهوایی به حداکثر برسانند. هنگام استفاده از این پوشش پنجره، ماده جدید می‌تواند اثر بزرگی را بر روی کارایی انرژی ساختمان داشته باشد. تیم تحقیقاتی پیش‌تر پنجره هوشمندی را طراحی کرده‌ بود که نور مادون‌قرمز نزدیک را بدون مسدودکردن نور مرئی، مسدود می‌کند. این فناوری بر اثر الکتروکرومیک تکیه می‌کرد که در آن تکان کوچک الکتریسته، ماده بین وضعیت‌ مسدودکننده NIR و وضعیت انتقال‌دهنده NIR را سوئیچ می‌کند. پنجره‌های جدید این رویکرد را با ارائه کنترل مستقل بر روی نور مرئی و نور مادون‌قرمز نزدیک، یک گام فراتر می‌برند. کنترل مستقل نور مادون قرمز نزدیک به این معنا است که ساکنان می‌توانند نور طبیعی را در داخل ساختمان بدون داشتن گرمای ناخواسته داشته باشند و این امر نیاز به نوردهی مصنوعی و تهویه هوا را کاهش دهد. در این حالت پنجره می‌تواند به وضعیت تاریک سوئیچ شود و نور و گرما را مسدود کند یا این که به وضعیت کاملا شفاف سوئیچ شود. در قلب فناوری جدید ماده الکتروکرومیک "طراحی‌کننده" وجود دارد که از نانوکریستال‌های اکسید ایندیوم-قلع ساخته شده است. این نانوکریستال‌ها در ماتریکسی شیشه‌ای از اکسید نیوبیوم تعبیه شده‌اند. ماده ترکیبی حاصل دو کارکرد مجزا را ترکیب می‌کند (کارکرد ارائه‌دهنده کنترل نور مرئی و کنترل نور مادون قرمز نزدیک) اما این ماده بیش از مجموعه این اجزا گزارش شده است. محققان تعامل هم‌نیروزادی را در ناحیه ریزی یافتند که در آن ماتریکس شیشه‌ای به نانوکریستالی متصل می‌شود که قدرت اثر الکتروکرومیک را افزایش می‌دهد. این بدین معناست که می‌توان از پوشش‌های نازک‌تر بدون کاهش عملکرد استفاده کرد. کلید رویکرد جدید این است که شیوه‌ای که اتم‌ها در عرض رابط شیشه-نانوکریستال به یکدیگر متصل می‌شوند، موجب بازآرایش در ماتریکس شیشه‌ای می‌شود. تعامل، فضا را در داخل شیشه باز می‌کند و امکان حرکت آسان‌تر بار به داخل و خارج را می‌دهد. فراتر از پنجره‌های الکتروکرومیک، این کشف فرصت‌های جدیدی را برای مواد باتری ارائه می‌دهد که در آن، انتقال یون‌ها از خلال الکترودها یک چالش به شمار می‌آید. از دیدگاه طراحی مواد، دانشمندان حاضر در این پروژه نشان داده‌اند که می‌توان مواد بسیار نامتشابه را با داشتن نانوکریستال‌ها و تعبیه‌کردن آن‌ها در مواد، برای ایجاد ویژگی‌های نوینی که در مواد فاز منفرد همگون (آمورف یا کریستالی) قابل‌دسترسی نیستند، ترکیب کرد. نوآوری جدید اخیرا جایزه 2013 R&D 100 را از آن خود کرد و محققان در مراحل اولیه تجاری‌سازی آن هستند. جزئیات این مطالعه در Nature منتشر شد. منبع: مجله بسپار

بررسی اثر عوامل دینامیکی بر تولید نانوذرات کیتوسان به روش تلفیق برای استفاده در سامانه های نوین دارورسانی مؤلف/مؤلفان: سید مجتبی تقی زاده, ; راحله صفایی جوان, ;

بررسی اثر افزودن نانوذرات بوهمیت بر خواص چسب‌های دندانی مؤلف/مؤلفان: تورج عبادزاده;, ; عطیه آب‌خضر; , ; محمد عطایی;, ; علی‌اصغر بهنام‌قادر;, ; لاله صلحی;, ;