رفتن به مطلب

جستجو در تالارهای گفتگو

در حال نمایش نتایج برای برچسب های 'نانو'.



تنظیمات بیشتر جستجو

  • جستجو بر اساس برچسب

    برچسب ها را با , از یکدیگر جدا نمایید.
  • جستجو بر اساس نویسنده

نوع محتوا


تالارهای گفتگو

  • انجمن نواندیشان
  • فنی و مهندسی
  • علوم پزشکی
  • علوم پایه
  • ادبیات و علوم انسانی
  • فرهنگ و هنر
  • مراکز علمی
  • مطالب عمومی
  • مکانیک در صنعت مکانیک در صنعت Topics
  • شهرسازان انجمن نواندیشان شهرسازان انجمن نواندیشان Topics
  • هنرمندان انجمن هنرمندان انجمن Topics
  • گالری عکس مشترک گالری عکس مشترک Topics
  • گروه بزرگ مهندسي عمرآن گروه بزرگ مهندسي عمرآن Topics
  • گروه معماری گروه معماری Topics
  • عاشقان مولای متقیان علی (ع) عاشقان مولای متقیان علی (ع) Topics
  • طراحان فضای سبز طراحان فضای سبز Topics
  • بروبچ با صفای مشهدی بروبچ با صفای مشهدی Topics
  • سفيران زندگي سفيران زندگي Topics
  • گروه طرفدارن ا.ث.میلان وبارسلونا گروه طرفدارن ا.ث.میلان وبارسلونا Topics
  • طرفداران شياطين سرخ طرفداران شياطين سرخ Topics
  • مهندسی صنایع( برترین رشته ی مهندسی) مهندسی صنایع( برترین رشته ی مهندسی) Topics
  • گروه طراحی unigraphics گروه طراحی unigraphics Topics
  • دوستداران معلم شهید دکتر شریعتی دوستداران معلم شهید دکتر شریعتی Topics
  • قرمزته قرمزته Topics
  • مبارزه با اسپم مبارزه با اسپم Topics
  • حسین پناهی حسین پناهی Topics
  • سهراب سپهری سهراب سپهری Topics
  • 3D MAX 3D MAX Topics
  • سیب سرخ حیات سیب سرخ حیات Topics
  • marine trainers marine trainers Topics
  • دوستداران بنان دوستداران بنان Topics
  • ارادتمندان جليل شهناز و حسين عليزاده ارادتمندان جليل شهناز و حسين عليزاده Topics
  • مکانیک ایرانی مکانیک ایرانی Topics
  • خودرو خودرو Topics
  • MAHAK MAHAK Topics
  • اصفهان نصف جهان اصفهان نصف جهان Topics
  • ارومیه ارومیه Topics
  • گیلان شهر گیلان شهر Topics
  • گروه بچه های قمی با دلهای بیکران گروه بچه های قمی با دلهای بیکران Topics
  • اهل دلان اهل دلان Topics
  • persian gulf persian gulf Topics
  • گروه بچه های کرد زبان انجمن نواندیشان گروه بچه های کرد زبان انجمن نواندیشان Topics
  • شیرازی های نواندیش شیرازی های نواندیش Topics
  • Green Health Green Health Topics
  • تغییر رشته تغییر رشته Topics
  • *مشهد* *مشهد* Topics
  • دوستداران داريوش اقبالي دوستداران داريوش اقبالي Topics
  • بچه هاي با حال بچه هاي با حال Topics
  • گروه طرفداران پرسپولیس گروه طرفداران پرسپولیس Topics
  • دوستداران هامون سینمای ایران دوستداران هامون سینمای ایران Topics
  • طرفداران "آقایان خاص" طرفداران "آقایان خاص" Topics
  • طرفداران"مخربین خاص" طرفداران"مخربین خاص" Topics
  • آبی های با کلاس آبی های با کلاس Topics
  • الشتریا الشتریا Topics
  • نانوالکترونیک نانوالکترونیک Topics
  • برنامه نویسان ایرانی برنامه نویسان ایرانی Topics
  • SETAREH SETAREH Topics
  • نامت بلند ایـــران نامت بلند ایـــران Topics
  • جغرافیا جغرافیا Topics
  • دوباره می سازمت ...! دوباره می سازمت ...! Topics
  • مغزهای متفکر مغزهای متفکر Topics
  • دانشجو بیا دانشجو بیا Topics
  • مهندسین مواد و متالورژی مهندسین مواد و متالورژی Topics
  • معماران جوان معماران جوان Topics
  • دالتون ها دالتون ها Topics
  • دکتران جوان دکتران جوان Topics
  • ASSASSIN'S CREED HQ ASSASSIN'S CREED HQ Topics
  • همیار تاسیسات حرارتی برودتی همیار تاسیسات حرارتی برودتی Topics
  • مهندسهای کامپیوتر نو اندیش مهندسهای کامپیوتر نو اندیش Topics
  • شیرازیا شیرازیا Topics
  • روانشناسی روانشناسی Topics
  • مهندسی مکانیک خودرو مهندسی مکانیک خودرو Topics
  • حقوق حقوق Topics
  • diva diva Topics
  • diva(مهندسین برق) diva(مهندسین برق) Topics
  • تاسیسات مکانیکی تاسیسات مکانیکی Topics
  • سیمرغ دل سیمرغ دل Topics
  • قالبسازان قالبسازان Topics
  • GIS GIS Topics
  • گروه مهندسین شیمی گروه مهندسین شیمی Topics
  • فقط خودم فقط خودم Topics
  • همکار همکار Topics
  • بچهای باهوش بچهای باهوش Topics
  • گروه ادبی انجمن گروه ادبی انجمن Topics
  • گروه مهندسین کشاورزی گروه مهندسین کشاورزی Topics
  • آبروی ایران آبروی ایران Topics
  • مکانیک مکانیک Topics
  • پریهای انجمن پریهای انجمن Topics
  • پرسپولیسی ها پرسپولیسی ها Topics
  • هواداران رئال مادرید هواداران رئال مادرید Topics
  • مازندرانی ها مازندرانی ها Topics
  • اتاق جنگ نواندیشان اتاق جنگ نواندیشان Topics
  • معماری معماری Topics
  • ژنتیکی هااااا ژنتیکی هااااا Topics
  • دوستداران بندر لیورپول ( آنفیلد ) دوستداران بندر لیورپول ( آنفیلد ) Topics
  • group-power group-power Topics
  • خدمات کامپپوتری های نو اندیشان خدمات کامپپوتری های نو اندیشان Topics
  • دفاع دفاع Topics
  • عمران نیاز دنیا عمران نیاز دنیا Topics
  • هواداران استقلال هواداران استقلال Topics
  • مهندسین عمران - آب مهندسین عمران - آب Topics
  • حرف دل حرف دل Topics
  • نو انديش نو انديش Topics
  • بچه های فیزیک ایران بچه های فیزیک ایران Topics
  • تبریزیها وقزوینی ها تبریزیها وقزوینی ها Topics
  • تبریزیها تبریزیها Topics
  • اکو سیستم و طبیعت اکو سیستم و طبیعت Topics
  • >>سبزوار<< >>سبزوار<< Topics
  • دکوراسیون با وسایل قدیمی دکوراسیون با وسایل قدیمی Topics
  • یکم خنده یکم خنده Topics
  • راستی راستی Topics
  • مهندسین کامپیوتر مهندسین کامپیوتر Topics
  • کسب و کار های نو پا کسب و کار های نو پا Topics
  • جمله های قشنگ جمله های قشنگ Topics
  • مدیریت IT مدیریت IT Topics
  • گروه مهندسان صنایع گروه مهندسان صنایع Topics
  • سخنان پندآموز سخنان پندآموز Topics
  • مغان سبز مغان سبز Topics
  • گروه آموزش مهارت های فنی و ذهنی گروه آموزش مهارت های فنی و ذهنی Topics
  • گیاهان دارویی گیاهان دارویی صنایع غذایی شیمی پزشکی داروسازی

جستجو در ...

نمایش نتایجی که شامل ...


تاریخ ایجاد

  • شروع

    پایان


آخرین بروزرسانی

  • شروع

    پایان


فیلتر بر اساس تعداد ...

تاریخ عضویت

  • شروع

    پایان


گروه


نام واقعی


جنسیت


شماره موبایل


محل سکونت


تخصص ها


علاقه مندی ها


عنوان توضیحات پروفایل


توضیحات داخل پروفایل


رشته تحصیلی


گرایش


مقطع تحصیلی


دانشگاه محل تحصیل


شغل

167 نتیجه پیدا شد

  1. سلام دوستان ! :icon_pf (44): لطفا هندبوک ها و کتاب های مفید در زمینه مهندسی مواد (کلیه گرایش ها) را در این تاپیک قرار دهید. همچنین اطلاعات کامل کتاب ها شامل نام کتاب، نام نویسنده، سال انتشار و در صورت تمایل خلاصه ای از مطالب فهرست آن را بیان نمایید! با تشکر
  2. تاریخچه نانو تکنولوژِی : استفاده از نانو تکنولوژی برخلاف تصور عمومی دارای سابقه تاریخی طولانی است.تفهیم اینکه نانوتکنولوژی چگونه اولین اثرات خود را بر زندگی بشریت گذاشت و اینکه از آن زمان تاکنون چگونه موجب زندگی بهتر و گشودن درهایی برای اکتشافات بیشتر بوده است کار چندان آسانی نیست. کشفیات باستان شناسان روشنگر استفاده از نانو تکنولوژی حتی در دوران قبل از میلاد مسیح است. یک محصول معروف که از آن دوره به جا مانده و در کاوش های اخیر به دست آمده ، جام لیکورگوس است که در موزه بریتانیا نگه داری می شود. ماده اصلی این جام از شیشه است و مربوط به قرن چهارم قبل از میلاد است. این جام دارای بدنه برنزی با لبه های برجسته است و آن چیزی که این جام را بی همتا می سازد این است که در برابر نورهای با رنگ های مختلف ، رنگ های مختلف را از خود نشان می دهد. مطالعات میکروسکوپی روشن نموده که شیشه این جام دارای ذرات نانو از جنس طلا و نقره است این ذرات خواصی را بروز می دهند که از ذرات درشت موجود در آن متفاوت است.بعد ها در قرون وسطی از این روش برای ساخت شیشه کلیسا ها استفاده شد. همچنین شواهدی مبنی بر نانوساختاری بودن رنگ آبی بکاربرده شده توسط قوم مایا موجود است. شیشه های رنگی (400-1500) : علی رغم نا آگاهی از دلیل آن ، در ساخت شیشه های رنگی در زمان های بسیار دور ازذرات نانو استفاده می شده است. رنگ سرخ یاقوتی بعضی از شیشه های رنگی به دلیل نانو ذرات طلا بدام انداخته شده در ماده زمینه آن می باشد . به همان ترتیب رنگ زرد پررنگ بدلیل نانو ذرات نقره است . اندازه متفاوت نانوذرات ،دلیل رنگ های الوان و متنوع بوده است . این مثال از تعویض خواص ظاهر شده در مواد ( در مورد رنگ ها ) در ذرات نانو کلیاتی از خواص این ذرات است
  3. به گزارش انرژی‌هاب، یک پارچه انعطاف‌پذیر و مقاوم که از پدیده‌ی الکتریسیته ساکن انرژی می‌گیرد می‌تواند از حرکت انسان انرژی تولید ‌کند تا برای شارژ وسایل الکتریکی همراه مورد استفاده قرار گیرد. وسایل الکتریکی پوشیدنی مانند ساعت شرکت اپل در حال افزایش هستند، اما این وسایل به باتری و عمر کوتاه آن محدود هستند. هرچند که باتری‌هایی منعطف موجود هست اما توانایی ذخیره انرژی آنها بسیار کم و بسیار عمر پایینی دارند. این پارچه‌ای که محققین به تازگی توسعه داده‌اند بنا است با استفاده از قوانین الکتریسیته ساکن انرژی تولید کند. هنگامی که دو سطح به صورت متوالی با هم برخورد داشته باشند یک سطح می‌تواند الکترونی را از سطح صفحه دیگر برباید. به همین دلیل است که به هنگام مالش پا بر سطح موکت یا کشیدن شانه بر سر بدن شما دارای بار الکتریکی می‌گردد. این تولید‌کننده خم شونده و منعطف از دو نوع ماده پوشیده شده است. یک سمت تنها از نقره و سمت دیگر از نقره، روی، نانو لوله‌های اکسید روی به عرض ۱۰۰ نانومر و ارتفاع ۱ میکرون و لاستیکی سیلیکونی درست شده است. هنگامی که دانشمندان ۴ تکه از این پارچه را بر روی لباسی گذارده و فشار وارد کردند توانستند ۱۷۰ ولت و ۱۲۰ میکروآمپر به صورت میانگین تولید کنند و بصورت بیشینه توانی برابر ۱.۱ میلی‌وات تولید کردند. این پارچه دارای طول عمر بالایی هم هست که توانایی ۱۲۰۰۰ سیکل فشاری و رها سازی برای تولید انرژی دارد. محققین در آزمایشی دیگر توانستند با این پارچه برای ۶ دیود به هم وصل شده، صفحه نمایش کریستال مایع، و کلید خودکارخودرو انرژی تولید کنند که نام آن را لباس هوشمند انرژی‌زا گذاشته اند. نتایج این تحقیقات در مجله ACS nano چاپ شده است.
  4. به نقل از ستاد نانو یک شرکت سرمایه‌گذار آذربایجانی توافق‌نامه‌ای با شرکت سوث‌وست نانوتکنولوژیز (SWeNT) برای ساخت خط تولید نانولوله کربنی در پارک صنعتی شیمیایی سامگیت (SCIP) امضاء کرده است. قرار است این کارخانه در فاز اول سالانه هزار تن نانولوله تولید کند. شرکت سرمایه‌گذاری آذربایجان(AIC)، شرکت سوث‌وست نانوتکنولوژیز (SWeNT) و پارک صنعتی شیمیایی سامگیت (SCIP)، توافق‌نامه همکاری مشترک برای تولید نانولوله‌های کربنی امضاء کردند. محل این پروژه که قرار است با همکاری AIC و SWeNT اجرا شود در پارک صنعتی شیمیایی سامگیت- در 36 کیلومتری شهر باکو- قرار دارد. براساس توافق انجام شده، در مرحله اول راه‌اندازی قرار است تا شروع سال 2016 سالانه یک هزار تن نانولوله کربنی تولید شود. روشان نجف از مدیران AIC می‌گوید: " ما از شروع این همکاری بسیار خرسند هستیم و نسبت به پیاده‌سازی این پروژه در جمهوری آذربایجانخوش‌بینیم.» دیوید آرتور مدیرعامل شرکت SWeNT می‌گوید: «پیش‌بینی می‌شود که بازار نانولوله‌های کربنی طی دهه آینده رشد قابل ملاحظه‌ای پیدا کند. خط تولید ما در پارک صنعتی شیمیایی سامگیت گسترش خواهد یافت و ظرفیت تولیدی ما برای پاسخ‌گویی به نیاز مشتریان افزایش خواهد یافت.» نظیم تالیبوف از مدیران SCIP می‌گوید: « SWeNT پیشرو در تولید نانولوله‌های کربنی است. ما انتظار داریم که فرصت تازه‌ای برای تولید نانولوله‌های کربنی با کیفیت بالا در این پارک صنعتی ایجاد شود.» SWeNT یک شرکت منشعب شده از دانشگاه اوکلوهاماست و به عنوان یکی از بزرگترین تولیدکنندگان نانولوله کربنی تک‌جداره و چندجداره در جهان شناخته می‌شود. بیش از 1000 مصرف کننده از محصولات این شرکت در بخش‌های مختلف، از ذخیره‌سازی انرژی تا تولید کامپوزیت، استفاده می‌کنند. این شرکت روش پتنت شده‌ای برای تولید نانولوله‌های کربنی با روش CVD دارد که راکتوری برای این منظور طراحی و ساخته شده است. AIC نیز یکی از شرکت‌های سرمایه‌گذاری در آذربایجاناست که در سال 2006 تأسیس شده است. ارزش این شرکت در حال حاضر بالغ بر 1.1 میلیارد دلار است. AIC به دنبال فرصت‌های سرمایه‌گذاری جدید و همکاری با شرکت‌های خارجی است. منبع: ستاد نانو
  5. نویسندگان: سوسن روشن ضمیر، محمدحسن ایکانی نانوفناوري، مهندسي در ابعاد كمتر از ١٠٠ نانومتر م ي باشد. تقريباً هر صنعتي با نانوفناوري تحت تأثير قرار خواهد گرفت. سه كاربرد خاص نانوتكنولوژي در بيوپزشكي شامل تكنيك هاي تشخيص، داروها، اعضاء مصنوعي و پيوندها مي باشد. بطور سنتي محصولات دارويي با آناليز شيميايي مولكول‌هاي دارو توليد مي‌شوند. با اين وجود، طي سا ل هاي جديد، داروسازي مدرن از مجموعه‌اي از تكنيك ها و فناوريها بهره‌مند شده است. به عبارت بهتر، صنعت دارويي در جهان از شكل سنتي و متداول خود به سمت مهندسي هدفمند مولكو لهاي هدفدار حركت مي‌كند و در ميان مدت داروهاي تأييد شده، قادر خواهند بود بافت خاص را با گزينش انتخابي، اثربخشي زياد و كاهش اثرات جانبي مورد هدف قرار دهند. طي ١٠ تا ١٥ سال آتي، در حدود نيمي از محصولات دارويي به ارزش ١٨٠ ميليارد دلار در سال، به نانوفناوري وابسته خواهند بود. لذا، ارتقاء تكنيكي توسعه و ساخت محصولات دارويي در كشور يك ضرورت است. در اين مقاله، محرك‌ها و چالش‌هاي مربوطه براي توسعه صنعت دارويي كشور مورد بررسي قرار گرفته‌اند. نتايج مطاله نشان‌دهنده پتانسيل بسيار زياد نانوفناوري در حل مشكلات صنعت دارويي كشور است. همچنين، با استفاده از معيارهاي مربوطه، اولويت هاي بكارگيري نانوفناوري در صنعت دارويي كشور تعيين شده‌اند. 94.rar
  6. سلام دوستان سوالی داشتم شمامی دانیداین موادرابایدازکجاتهیه کنم وقیمت انهاچقدراست؟،ادرس،شماره تلفن،یا... پودرخالص wo3-tio2-vo2 w-ti-v به اندازه نانوباشد(نانواندازه) سپاس گذارم
  7. *mishi*

    پلي يورتان

    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.
  8. 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
  9. 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.
  10. سلام خدمت همه دوستان گرايش خودم پليمر نيست اما تا جايي كه بتونم كمكتون مي كنم تو اين زمينه...خوشحال ميشم كه دوستان پليمري همكاري داشته باشن
  11. اين نوشتار برگرفته از مقالات گردآوری شده است. مقدمه رشد جمعيت و تعداد رو به فزاينده از مردمی كه به بيماری های مزمن مبتلا می شوند، از علل اصلی توسعه حسگرهای زيستی برای تشخيص پزشكی به شمار می رود. پيشرفت در نانوتكنولوژی منجر به توسعه حسگرهای زيستی در مقياس نانو شده است كه حساسيت و كاربردهای بسياری دارد .نانوحسگرهای زيستی ابزارهای آناليزی هستند كه از تركيبات آشكارگر در مقياس نانو استفاده می كند تا عناصر زيستی بسيار كم با حساسيت و اختصاصيت بالا را تشخيص دهد. قابليت تشخيص مولكول های زيستی مرتبط با بيماری از قبيل متابوليت های خاص بيماری، نوكلئيک اسيدها پروتئين ها، پاتوژن ها و سلول هايی مانند سلول های توموری در حال گردش نه تنها برای تشخيص بيماری ضروری است كه نيز برای تحقيقات پزشكی به منظور كشف دارو مورد نياز است. مشخصات مقاله:مقاله در 3 صفحه به قلم سمیه صادقی.منبع: علوم و فنون ،شماره پياپي 81، ،سال 7،، شماره در سال 9، دي، 1392، صفحه 74-76 دانلود مقاله
  12. عنوان: نانو تكنولوژي و معماري نويسنده : علي صراطي منبع:گزارش نظام مهندسي استان فارس شماره 57 چكيده: بي شك در آينده اي نه چندان دور شاهد انقلابي بزرگ در معماري و صنعت ساخت خواهيم بود ، كه ريشه در فناوري ذرات ريز نانو فناوري دارد. نانوفناوري كنترل و هدايت اتمها در محدوده يك ميلياردم متر است ، كه باعث بدست آمدن محصولات و موادي است با خواص و مشخصات بهتر و متفاوت، با انچه كه در گذشته وجود داشته. اگر چه امروز محصولات نانوفناوري در همه جا يافت مي شوند ، اما ظهور اين فناوري در معماري بسيار كند و آرام است. اين بدان معنا نيست كه استفاده از محصولات نانو در ساخت و ساز محدود است، بلكه فناوري نانو نگرش به معماري و ساخت را هم متحول خواهد كرد. ادامه مقاله در از طريق زير دانلود كنيد. لينك دانلود نانو تكنولوژي و معماري
  13. با اختراع نانوکامپوزیت تزریق‌پذیر شیشه زیست فعال توسط محققان پژوهشگاه مواد و انرژی، امکان انجام عمل ستون فقرات بدون نیاز به جراحی باز فراهم شد. دکتر نادر نظافتی، عضو هیات علمی پژوهشگاه مواد و انرژی گفت: در این طرح نانوکامپوزیت تزریق پذیر شیشه زیست فعال به نقیصه های استخوانی تزریق می‌شود و کاملا با بافت جدید استخوان شکل می‌گیرد. وی با بیان این که نانوکامپوزیت ساخته شده به واسطه ترکیبات پلی ساکاریدی، زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری بالایی دارد، افزود: در حال حاضر در درمان نقیصه‌های استخوانی از سیمان‌های استخوانی که وارداتی هستند استفاده می‌شود که نانوکامپوزیت تزریق پذیر شیشه زیست فعال نسبت به سیمان‌های استخوانی تزریق پذیری و زیست‌فعالی بهتری دارد. نظافتی خاطرنشان کرد: این نانوکامپوزیت قابلیت بارگذاری داروهای آنتی بیوتیک به منظور رفع التهاب در بدن را نیز دارا است. وی ادامه داد: با توجه به ویژگی زیست فعالی، این کامپوزیت از قابلیت اتصال به بافت‌های نرم و سخت به واسطه تشکیل آپاتیت برخوردار است. عضو هیات علمی پژوهشگاه مواد و انرژی تصریح کرد: از این طرح، دومقاله آی اس آی استخراج شده و کلیت طرح هم در اداره ثبت اختراعات به ثبت رسیده است. وی در پایان گفت: تجاری سازی این طرح توسط بخش خصوصی در حال انجام است که امید است با تولید انبوه این محصول نقیصه های استخوانی بیماران با سرعت و نتیجه بهتری بهبود یابند. منبع: پینا
  14. پژوهشگران ایرانی با استفاده از یک پلیمر مصنوعی زیست تخریب‌پذیر و عسل به عنوان یک پلیمر طبیعی در طی فرایند الکتروریسی، وب نانولیفی حامل دارو برای کاربرد پوشش زخم تولید کردند. دستاورد‌های این تحقیقات که بخشی از پروژه دکترای هما مالکی از دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه امیرکبیر است، می‌تواند امکان تولید و کاربرد در پوشش زخم و تولید لایه‌های ترمیمی را فراهم کند. فناوری نانو یک فناوری نوظهور و بین‌رشته‌ای است که در حوزه‌ی وسیعی از علوم مختلف مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مهمترین انواع نانوساختارها، نانوالیاف است. هنگامی که قطر الیاف از مقیاس میکرومتر به مقیاس نانومتر تبدیل می‌شود، خواص شگفت‌انگیزی مشاهده می‌شود. این خواص برجسته باعث می‌شود که الیاف نانو انتخاب مناسبی برای بسیاری از کاربردهای مهم در فناوری‌های پیشرفته باشند. قطر کم نانوالیاف، سطح مخصوص بالا، انعطاف‌پذیری و خصوصیات مکانیکی مطلوب و ماهیت متخلخل سازه‌های نانولیفی باعث می‌شود که الیاف نانو انتخاب مناسبی برای بسیاری از کاربردهای مهم در پزشکی باشند. شباهت ساختار بافت طبیعی به الیاف در مقیاس نانو، از مهمترین دلایلی است که دانشمندان به استفاده از آنها در زمینه پزشکی تمایل نشان داده‌اند. نانوالیاف الکتروریسی شده به طورگسترده‌ای در تولید داربست‌های مهندسی بافت، ابزارهای انتقال و رهایش دارو، پوشش زخم و کاشتنی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. به نوشته سایت نانو، در سال‌های اخیر طیف گسترده‌ای از مواد بیولوژیک و ترکیبات زیست‌ تخریب‌پذیر برای تولید نانوالیاف، الکتروریسی شده‌اند. در این پژوهش، با استفاده از یک پلیمر مصنوعی زیست تخریب‌پذیر و یک پلیمر طبیعی در طی فرایند الکتروریسی، وب نانولیفی حامل دارو برای کاربرد پوشش زخم تولید شد. عسل به عنوان ماده التیام بخش زخم در طب سنتی ایران و با توجه به خواص ضدمیکروبی و ضد التهابی آن، به عنوان یک پلیمر طبیعی، در کنار (PVA)، به عنوان یکی از اجزای این لایه قرار گرفت. پلی وینیل الکل یک پلیمر آبدوست و نیمه‌کریستالین است که به دلیل خواص زیست سازگاری، زیست تخریب پذیری و عدم سمیت، در کاربردهای پزشکی مورد توجه قرار گرفته است. از (Dexamethasone Sodium Phosphate (Dex-P به عنوان یک داروی ضدالتهاب استفاده و رفتار رهایش آن بررسی شد. دکتر علی‌اکبر قره‌آقاجی، عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، درباره مراحل تحقیقات این پژوهش توضیح داد: در راستای رسیدن به هدف مورد نظر، محلول‌های عسل/PVA پس از تعیین شرایط بهینه، آماده‌سازی و الکتروریسی شد. برای تولید نمونه‌های حامل دارو، محلول‌های عسل/PVA با نسبت‌های 0/100 و 20/80 حاوی 5 ، 10 و 15 درصد Dex-P تهیه و الکتروریسی شد. مورفولوژی نانوالیاف تولید شده (با/بدون دارو) به کمک میکروسکوپ الکترونی و میکروسکوپ نیروی اتمی مورد مطالعه قرار گرفت و پروفایل و کینتیک رهایش دارو از نمونه‌های بدون/حاوی عسل به صورت برون تنی انجام شد. وی با اشاره به استفاده از عسل به عنوان یک ماده طبیعی در کنار یک پلیمر مصنوعی برای تولید نانوالیاف طی فرایند الکتروریسی به عنوان یکی از ویژگی‌های این پژوهش، افزود: از گذشته‌های دور از عسل به عنوان یک ماده شفابخش در درمان و التیام انواع زخم‌ها استفاده شده است. گزارش‌های متعددی از اثرات شفابخش عسل در متون پزشکی به جامانده است که از عسل به عنوان اولین پوشش زخم نام می‌برد. عسل دارای خاصیت ضدمیکروبی و ضد التهاب است و مقالات زیادی در زمینه تأثیرگذاری عسل در از بین بردن عفونت‌ها و جلوگیری از عفونی شدن زخم‌ها منتشر شده است. بنابراین تلفیق خصوصیات بی‌همتای نانوالیاف و خواص طبی عسل با تولید پوشش زخم در طی فرایند الکتروریسی، ویژگی برجسته این کار به شمار می‌رود. عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر تصریح کرد: نتایج تصاویر SEM و AFM نشان داد که الیاف کاملا یکنواخت و دارای سطحی نسبتا صاف بوده است. اما در نانوالیاف حاوی 60 درصد عسل بیدهای دوکی شکل مشاهده شد. همچنین با افزایش میزان عسل در مخلوط، قطر نانوالیاف کاهش یافت. نانوالیاف حامل دارو نیز دارای سطحی نسبتا صاف و یکنواخت بوده و با افزایش میزان دارو قطر نانوالیاف کاهش یافت. بررسی رفتار رهایش دارو نشان دهنده یک رهایش ناگهانی اولیه بود. نتایج تجزیه و تحلیل‌های آماری نشان داد که حضور عسل تأثیر معناداری در فرایند و رفتار رهایش دارو نداشته است. بنابراین نانوالیاف الکتروریسی شده حاوی عسل گزینه‌ای مناسب برای تولید و کاربرد پوشش زخم است. وی تاکید کرد: با استفاده از دستاوردهای این پژوهش می‌توان امکان ترمیم سریع‌تر یک زخم با کمک عسل را فراهم آورد که خود عسل بعنوان یک داروی شناخته شده در طب سنتی بوده و در این تحقیقات با تحویل دارو همراه شده است. نتایج این کار تحقیقاتی که با هدایت دکتر علی اکبر قره آقاجی و همکاران وی در دانشگاه‌های امیرکبیر، تهران و Twenteکشور هلند صورت گرفته، در مجله Applied polymer science منتشر شده است. منبع: پینا
  15. 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
  16. پژوهشگران کشور ماده پلیمری زیست تخریب پذیری را عرضه کردند که با پاشش آن در منطقه ریگ بلند کاشان علاوه بر تثبیت خاک موجب افزایش تنوع زیستی در منطقه شده است و محققان در تلاش هستند تا این پلیمر را در پایلوت بزرگتری اجرایی کنند. پروین برادران قهفرخی، مجری طرح در گفتگو با مهر با بیان اینکه این ماده با عنوان مالچ پلیمر سلولزی نانوسلوفید، تولید شد، گفت: مالچ تولید شده یک نوع مالچ زیست تخریب پذیر پلیمری نانو سلوفید است که برای کنترل کانونهای بحرانی بیابانی، ماسههای روان و ریزگردها استفاده میشود و جایگزین مناسبی برای مالچهای نفتی به شمار میرود. وی با بیان اینکه این طرح در چهارمین جشنواره علم تا عمل به عنوان طرح ویژه کشوری معرفی شد، اظهار داشت: در جلسه اخیر هیات دولت که با محوریت توجه به محیط زیست و کنترل ریزگردها برگزار شد، این طرح مورد توجه قرار گرفت. برادران با اشاره به تفاوت مالچ تولیدی با مالچهای عرضه شده در شرکتهای دانش بنیان افزود: مالچهای تولید شده در حد پژوهش بوده است ولی مالچی که ما تولید کردیم به صورت میدانی به مدت 4 سال در پایلوت مورد نظر تحت نظارت مرکز تحقیقات بیابان زدایی وابسته به سازمان جنگلها و مراتع و نظارت علمی یکی از دانشگاههای کشور پاشیده شد. مجری طرح، پایلوت این طرح را در منطقه "ریگ بلند" کاشان ذکر کرد و ادامه داد: در پاششهای 3، 6، 9 و 12 ماهه که تحت نظارت مرکز تحقیقات بیابان زدایی انجام شد تاییدیههای ارزیابی فنی گرفته و موفقیت طرح به صورت مکتوب اعلام شد. برادران به جزئیات پلیمر زیست تخریب پذیر تولید شده برای مهار ریزگردها اشاره کرد و یادآور شد: مواد این طرح بر خلاف طرحهای مشابه وارداتی نیست بلکه از مواد سلولزی گرفته شده از طبیعت ساخته شد و این قابلیت را دارد که در محل بیابان تولید تا هزینههای حمل و نقل حذف شود. مجری طرح، با تاکید بر اینکه در این طرح به محض پاشش مالچهای پلیمر سلولزی نانو سلوفید میتوان اقدام به کاشت گیاه کرد، خاطر نشان کرد: با استفاده از این پلیمر میزان آب دهی به گیاهان کاهش مییابد و مواد مغذی که در این پلیمر وجود دارد به مرور زمان در اختیار گیاه قرار داده میشود. وی با تاکید بر اینکه مالچ تولید شده بی رنگ و بی بو است، اضافه کرد: ماده تولید شده مقاومت زیادی در برابر باد دارد به گونهای که در منطقه "ریگ بلند" بادهای 90 کیلومتر بر ساعت و بالاتر وزش دارد که پلیمر تولید شده مقاوم در برابر این بادها بوده است. این محقق، عدم انتشار و آزاد سازی ترکیبات عالی به محیط زیست به دلیل طبیعی بودن را از دیگر مزایای این ترکیبات نام برد و اضافه کرد: نتایج نشان داد که در زمان پاشش اثری بر روی تنوع زیستی منطقه نداشته است و برای موجودات زنده منطقه چون سوسکها و مارمولکها تغییراتی ایجاد نشد ضمن آنکه دیده شد که پس از پاشش پوشش گیاهی خوبی مناسب و تنوع زیستی افزایش یافت. برادران مقاومت در برابر نور خوشید را از دیگر مزایای مالچ پلیمری نام برد و گفت: به دلیل مقاومت پلیمر زیست تخریب پذیر تولید شده، این مالچ تنها یک بار برای همیشه در منطقه پاشیده می*شود. وی با تاکید بر اینکه مالچ زیست تخریب جایگزین مناسبی با مالچهای نفتی است، توضیح داد: استفاده از مالچهای نفتی علاوه بر سیاه بودن رنگ آن که باعث میشود دمای خاک به میزان 20 درجه افزایش یابد و همراه با وزش باد فرآوردههای نفتی موجود در این نوع مالچها را به سمت شهرها وارد میکند در حالی که مالچهای زیستی این مشکلات را برطرف کرده است. مجری طرح از اجرای پاشش این پلیمر در پایلوت های بزرگتر 100 هکتاری خبر داد و اظهار داشت: با اجرای این طرح از کشورهای منطقه که کانون ریزگردها هستند دعوت خواهد شد تا از این پایلوتها بازدید کنند و این کشورها نیز با همکاری ایران اقداماتی را در زمینه کاهش ریزگردها اجرایی کنند. منبع:مجله بسپار
  17. پژوهشگران شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان با استفاده از نانو ذرات سیلیس ماده پایه فیبرهای نوری را عرضه کردند ضمن آنکه از آن برای افزایش مقاومت بتن و لوله‌های نفتی نیز استفاده می‌شود. این ماده همان سیلیکای دود شده است که در بازارها با عنوان " ایروسیل" یا (AEROSILE) شناخته می‌شود. این محصول متشکل از دانه‌های نانو سیلیس است که در یک ساختار سه بعدی به هم جوش خورده‌اند. ایروفیوم به عنوان یک عامل کنترل سیال در فرمولاسیون رزین‌های مایع به کار برده می‌شود. از این ماده به عنوان پر کننده در لاستیک خودروها و خمیر دندان‌ها استفاده می‌شود ضمن آنکه ایرفیوم ماده پایه برای تولید فیبرهای نوری است. این ماده همچنین افزایش دهنده دوام و مقاومت بتن در برابر جذب آب، خوردگی و مواد شیمیایی است. ایرفیوم در صنعت نفت و گاز نیز برای کاهش نشت دهی در لوله‌های نفت و گاز و افزایش دوام و پایداری لوله‌ها به کار برده می‌شود. از این ماده برای جلوگیری از ته نشینی رنگدانه‌ها در رنگ‌ها و پرکننده‌ها نیز به استفاده می‌شود. منبع: مچله بسپار
  18. محققان پژوهشگاه مواد و انرژی موفق به تولید نانولوله‌های کربنی پوشش یافته با ترکیب سرامیکی مولایت شدند. مهندس مریم سیرتی گوهری، دانشجوی کارشناسی ارشد پژوهشگاه مواد و انرژی و مجری این طرح با اعلام این خبر گفت: خواص ویژه و منحصر به فرد نانولوله‌های کربنی نظیر چگالی کم، استحکام بالا و خواص عالی الکتریکی، کاربردهای گسترده‌ای را برای این ساختار ایجاد کرده است؛ اما اکسیداسیون این نانولوله‌ها در دماهای بالا از کاربردهای ویژه آن کاسته است. وی افزود: طی دو دهه اخیر تحقیقات بسیاری بر پوشش دهی نانولوله‌ها و افزایش مقاومت به اکسیداسیون آن‌ها و دست یافتن به ترکیبات چند کاربردی انجام شده و از مواد سرامیکی متفاوتی نظیر آلومینا و سیلیکا جهت پوشش دهی استفاده شده است، ولی محققان پیش از این موفق به ایجاد پوشش مولایتی بر روی نانولوله کربنی نشدند. سیرتی گوهری اضافه کرد: مولایت ترکیب آلومینوسیلیکاتی با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاص جهت کاربردهای مهندسی و فناورانه استفاده می‌شود. ضریب انبساط حرارتی و هدایت گرمایی کم، استحکام دمای بالا و پایداری شیمیایی مطلوب، این ترکیب سرامیکی را در دسته مواد مهندسی دما بالا قرار داده است. وی خاطرنشان کرد: پوشش دهی یکنواخت و حفظ استوکیومتری مولایت از چالش‌های این پروژه بوده است و ما توانستیم برای نخستین بار با استفاده از روش سل- ژل و کنترل پارامترهای متعدد موفق به ایجاد پوشش یکنواخت مولایتی بر نانولوله کربنی شویم. پوشش ایجاد شده کمتر از 10 نانومتر است که با حفظ خواص CNT محدودیت‌های کاربردی آن را کاهش داده است. سیرتی گوهری با اشاره به کاربردهای این ترکیب گفت: نانولوله‌های کربنی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، پالایش و تکنولوژی‌های نوین کاربردهای گسترده دارد و ترکیب تولید شده با کاهش محدودیت نانولوله‌های کربنی در دماهای بالا و محیط‌های خورنده بر کاربرد این ترکیب در صنایع یاد شده می‌افزاید، خواص ویژه هیبرید CNT–مولایت، این ترکیب را در دسته مواد چند کاربردی قرار داده است. ترکیب تولید شده در دیواره‌های مقاوم به آتش، کاربردهای دیرگدازی، زیرلایه غشاها، کاتالیست‌ها، نانوجاذب‌ها و نانو سیالات قابلیت کاربرد دارد. آزمایش‌های کاربردی و بررسی‌های بیشتر جهت ثبت اختراع جهانی این طرح در حال انجام است. منبع: مجله بسپار
  19. unstoppable

    نانو راکتورها

    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
  20. 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
  21. محقق ایرانی دانشگاه هاروارد و همکار آمریکایی‌اش از دانشگاهMIT به صورت مشترک به عنوان برندگان بزرگترین جایزه بین‌المللی نانوتکنولوژی جهان، «راسنانو» معرفی شده‌اند. امید فرخزاد از هاروارد به همراه رابرت لنگر محقق MIT به خاطر تحقیقاتی که در زمینه تولید نانوداروهای ضدسرطانی انجام داده‌اند و همچنین به خاطر تولید این نانوداروها بزرگترین جایزه بین‌المللی نانوتکنولوژی را در مسکو دریافت خواهند کرد. امید فرخزاد و همکارش رابرت لنگر توسط هیات داورانی متشکل از اساتید جهانی، مقامات دولتی و رهبران صنعتی شایسته دریافت این جایزه شناخته شده‌اند. فرخزاد پیشتر نیز توسط روزنامه بوستون گلاب به عنوان یکی از برترین مخترعان ماساچوست معرفی شده بود و به تازگی نیز نام وی به عنوان یکی از قهرمانان عرصه سلامت و درمان در روزنامه بوستون بیزنس ژورنال منتشر شده‌است. کمیته جایزه بین‌المللی نانوتکنولوژی راسنانو پرایز برندگان جایزه سال 2013 را به خاطر ساخت و تجاری‌سازی تکنولوژی نانوذرات با کاربرد طبی شایسته دریافت این جایزه ارزشمند دانسته است. به گفته این کمیته این دو محقق نانوذرات ترکیبی ابداع کرده‌اند که سطح آنها پوشیده از حسگرهای بیولوژیکی است که می‌توانند اهداف خاصی را در بدن از قبیل سلول‌های سرطانی نشانه گیری کنند، بخش درونی این نانوذرات از پلیمر زیستی ساخته شده که حاوی داروهایی از قبیل دوستاکسل،‌داروی رایج شیمی‌درمانی است. رابرت لنگر،برنده دیگر این جایزه ارزشمند نیز علاوه بر نانوتکنولوژی،‌در حوزه مواد بیولوژیکی از قبیل ساخت پلیمرهای متغیر و حافظه‌دار و موادی که ویژگی ساختار سطحی آنها قابل کنترل است مطالعه می‌کند. جایزه راسنانو پرایز در عین حال به خاطر تجاری‌سازی موفقیت‌آمیز مطالعات فرخزاد و لنگر و تولید داروی Accurins ،‌ نسلی جدید از داروهای هدف‌گیری‌شده و قابل برنامه‌ریزی به شرکت Bind Therapeutics نیز تعلق خواهد گرفت. این نانوذرات تا زمانی که به سلول‌های سرطانی نرسند داروهای خود را آزاد نخواهند کرد،‌از این رو میزان آسیب به بافت‌های سالم بدن به حداقل خود خواهد رسید و اثرگذاری دارو برروی بافت‌های سرطانی نیز نسبت به شیوه‌های رایج درمانی افزایش پیدا خواهد کرد. از این رو این دارو برای درمان سرطان‌هایی که درمان آنها به شیوه‌های رایج می‌تواند بسیار خطر‌ناک باشد،‌مانند تومورهای مغزی،‌بسیار کاربردی خواهد بود. دیدگاه فرخزاد از علم پزشکی بسیار متفاوت است، او پزشکی را در مقیاس بسیار کوچک و در حصار نانوذرات بسیار کوچکی می‌بیند که نقش بسیار حیاتی را در بدن بیماران به عهده دارند. ذراتی که داروهای ضد سرطانی را به سلول‌های بیمار رسانده و از مسموم شدن سلول‌های سالم جلوگیری می‌کنند. این ذرات تنها مسئولیت انتقال دارو را به عهده ندارند و می‌توانند در آینده تصاویر طبی از سلول‌های تحت درمان برای پزشک ارسال کنند. فرخزاد پیش‌بینی نانوذرات هوشمندی را می‌کند که می‌توانند مقادیر مورد نیاز انسولین را پس از حس کردن تغییر در میزان سطح قند خون به بدن تزریق کنند،‌ذراتی که می‌توانند آلرژی‌ها را از بین ببرند و به ترک سیگار کمک کنند،‌ و حتی نانوذرات درمانی که به جای تزریق، قابل بلع خواهند بود. فرخزاد استادیار مدرسه پزشکی هاروارد و محقق بیمارستان زنان بیرگام با تاسیس چندین شرکت و با همکاری لنگر تاکنون موفق به تولید هفت نانودارو شده که هم‌اکنون تحت آزمایش انسانی قرار دارند و فاز دوم این آزمایش‌ها نیز به تازگی کلید خورده است. دو دارو از این هفت دارو براساس تکنولوژی‌هایی ابداع شده در لابراتوار فرخزاد ساخته شده‌اند. وی معتقد است پزشکی 30 تا 40 سال آینده چهره‌ای کاملا متفاوت از پزشکی امروز خواهد داشت و درمان‌های هدف‌گیری شده اصلی‌ترین شیوه‌های درمانی برای بیشتر بیماری‌ها خواهند بود. دو درمان امیدبخشی که براساس مطالعات لابراتوار فرخزاد ابداع شده‌اند برای نابودی تومورهای سرطانی و ترک سیگار مورد استفاده قرار خواهند گرفت. BIND-014 دارویی است که از نانودرمانی هدف‌گیری شده برای نابودی تومورهای سرطان پروستات و ریه استفاده می‌کند. این دارو به تازگی فاز اول آزمایش انسانی، که بر ایمنی دارو تمرکز دارد را با موفقیت پشت سر گذاشته و وارد فاز دوم که میزان اثرگذاری دارو را بررسی می‌کند شده‌است. داروی دوم نانوواکسن‌های نیکوتینی هستند که می‌توانند به افراد سیگاری در ترک سیگار کمک کنند. این نانوواکسن‌ها سیستم ایمنی بدن را نسبت به نیکوتین حساس می‌کنند، زیرا نیکوتین معمولا در چشم سیستم ایمنی بدن نامرئی است و به راحتی می‌تواند خود را به بخشی از مغز برساند که احساس لذت را در بدن ایجاد می‌کند،‌اما این ذرات می‌توانند نیکوتین را به سیستم ایمنی بدن شناسانده و لذت سیگار کشیدن را از بین ببرند. اهدای جوایز راسنانو 2013 روز اول نوامبر سال جاری و در مسکو به این دو محقق اهدا خواهد شد. منبع: پینا
  22. پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس با همکاری پژوهشگران دانشگاه آزاد واحد نجف آباد با طراحی یک سیستم سنتز و پخت مناسب، به ساخت یک کامپوزیت پایه سرامیکی آلومینایی با چقرمگی و استحکام بالا دست پیدا کردند. به گزارش ایسنا به نقل از ستاد نانو، کامپوزیت‌های سرامیک و آلومینا با استفاده از سرامیک‌هایی با اندازه نانو تقویت می‌شوند که امروزه به دلیل خواص مناسب و پتانسیل کاربردی فراوان مورد توجه قرار گرفته است. به گزارش برخی محققان پراکنش مناسب فاز دوم (نانوذرات) با ضریب انبساط حرارتی پایین‌تراز زمینه باعث افزایش خواص مکانیکی مواد سرامیکی می‌شود. از این رو SiC‌ها به علت ضریب انبساط حرارتی پایین، سختی بالا و واکنش پذیری پایین می‌تواند به عنوان یک تقویت‌کننده مناسب معرفی شود. اختلاط این مواد برای تهیه نانوکامپوزیت قبلا از روش‌های پخت دماپایین، پخت فشار داغ یا جرقه پلاسما و... صورت می‌گرفت. دکتر احسان طاهری نساج از دانشگاه تربیت مدرس، با بیان این که نتایج به‌ دست آمده از این تحقیق می‌تواند در صنایع هوا-فضا مورد استفاده قرار بگیرد، اظهار کرد: این تحقیق به روش سل ژل و با مواد اولیه تحقیق AlCl3.6H2O، TEOS، ساکاروز و B2O3 انجام شد. سپس این مواد به صورت کامپوزیت Al2O3-SiC در دمای 1600 درجه سانتیگراد سنتز و سپس در دمای 1700 درجه پخت شدند. سپس ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه بررسی شد. وی افزود: طراحی سیستم اتمسفر کنترل که بتواند گازهای احیاء‌کننده Ar + H2 را به محل واکنش برده و فرآیند سنتز و سپس پخت تحت آن دو گاز صورت گیرد، از نمونه ویژگی‌های این طرح است. وی تصریح کرد: افزایش چقرمگی، استحکام و سختی در قطعات آلومینایی و محتمل‌ترین مکانیزم‌های آن توزیع ذرات نانو سایز SiC در داخل دانه‌های آلفا آلومینا و نیز جلوگیری از رشد دانه‌های آلومینا به علت وجود ذرات ریز و نانو سایز SiC از جمله خواصی است که به علت استفاده از فناوری نانو در این تحقیقات به‌ دست آمده است. نتایج این کار تحقیقاتی که توسط دکتر احسان طاهری نساج دکترای مهندسی مواد از دانشگاه تربیت مدرس، مهندس سمیه رسولی کارشناس ارشد مهندسی مواد و دکتر سید علی حسن زاده دکترای مهندسی مواد دانشگاه آزاد نجف آباد صورت گرفته، در مجله Ceramics International منتشرشده است. منبع: مجله بسپار
  23. پژوهشگران دانشگاه کارولینای شمالی روشی ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان نانولوله‌های کربنی را به تولید انبوه رساند. به گزارش ایسنا به نقل از ستاد نانو، این گروه از رنگ‌پاش برای تولید این نانوساختارها با قطر مختلف استفاده کردند. این روش جدید برای تولید انبوه نانولوله‌های کربنی پوشش‌دار نیز مناسب است. «آناتولی ملنکو» می‌گوید: استفاده از رنگ‌پاش یک روش‌ جالب برای تولید انبوه نانوساختارها است. معمولا برای تولید نانوذرات از کاتالیست‌های نیکل استفاده می‌شود، ما در این پروژه از رنگ‌پاش برای اسپری کردن این نانوذرات روی زیرلایه استفاده کردیم؛ با این کار نانوذرات روی سطح زیرلایه پخش می‌شوند و در نهایت نانولوله‌ها روی این نانوذرات رشد می‌کنند. رنگ‌پاش موجب می‌شود تا ذرات کاتالیست به صورت یکنواخت روی سطح وسیعی از زیرلایه قرار بگیرند؛ مزیت دیگر این روش آن است که می‌توان در مدت زمان بسیار کوتاهی در دمای اتاق مساحت بالایی را پوشش‌دهی کرد. بعد از پوشش‌دهی زیرلایه با رنگ‌پاش، این گروه تحقیقاتی یک لایه پودر سیلیکون را روی آن اسپری کرده و در نهایت زیرلایه را در اتمسفری حاوی استیلن و گاز آمونیاک در دمای 600 درجه سانتی‌گراد قرار می‌دهند. با این کار نانوفیبرهای کربنی روی نانوذرات نیکل رشد کرده و محصولی خالص حاوی پوشش سیلیکونی ایجاد می‌شود. این محصول به صورت جنگلی از نانوفیبرهاست که به صورت عمودی روی زیرلایه رشد کرده است. این گروه تحقیقاتی این روش را روی زیرلایه‌های آلومینیوم، مس و تیتانیوم آزمایش کردند. «مهمت ساراک» از محققان این پروژه می‌گوید: رشد نانوفیبرهای کربنی روی زیرلایه منجر به محصولی رسانا می‌شود که از آن می‌توان در حوزه‌های مختلف استفاده کرد. رشد نانولوله‌ها از طریق رسوب شیمیایی از فاز بخار تقویت شده با پلاسما (pecvd) انجام می‌شود که قبل از آن نانوذرات نیکل روی زیرلایه‌هایی از جنس سیلیسیم، آلومینیوم، مس و تیتانیوم قرار داده می‌شود. توزیع و مورفولوژی محصول نهایی را می‌توان با کنترل پارامترهای رنگ‌پاش تعیین کرد، در واقع نحوه توزیع نانوذرات کاتالیستی تاثیر زیادی روی محصول نهایی دارد. در صورت افزودن میکروذرات سیلیس به راکتور، محصول نهایی با سیلیس پوشش‌دهی می‌شود که این کار موجب افزایش استحکام مکانیکی نانوفیبرهای کربنی می‌شود. از این روش می‌توان برای تولید مواد تشکیل دهنده باتری‌های یون لیتیم استفاده کرد. منبع: مجله بسپار
  24. 1. فناوری‌نانولوله‌های کربنی 1-1. غشاهای نانولوله‌‌ای نانولوله‌های کربنی می‌توانند برای تشکیل غشاهایی با تخلخل نانومتری و دارای قابلیت جداسازی آلودگی‌ها، به طور یکنواخت هم‌راستا شوند. تخلخل‌های نانومتری نانولوله‌ها این *****ها را از دیگر فناوری‌های *****اسیون بسیار انتخاب‌پذیرتر نموده است. همچنین نانولوله‌های کربنی دارای سطح ویژه بسیار بالا، نفوذپذیری زیاد و پایداری حرارتی و مکانیکی خوبی هستند. اگر چه چندین روش برای سنتز نانولوله‌های کربنی استفاده شده است، غشاهای نانولوله‌ای می‌توانند به وسیله پوشش‌دهی یک ویفر سیلیکونی با نانوذرات فلزی به عنوان کاتالیست، که موجب رشد عمودی و فشردگی بسیار زیاد نانولوله‌های کربنی می‌شود، سنتز شوند و پس از آن برای افزایش پایداری، فضای بین‌ نانولوله‌های کربنی را با مواد سرامیکی پر نمود . حذف آلودگی‌ها مطالعات آزمایشگاهی نشان می‌دهد که غشاهای نانولوله‌ای می‌توانند تقریباً همه انواع آلودگی‌های آب را حذف کنند؛ این آلودگی شامل باکتری، ویروس، ترکیبات آلی و تیرگی است. همچنین این غشاها نویدی برای فرایند نمک‌زدایی و گزینه‌ای برای غشاهای اسمز معکوس هستند. مقدار تصفیه آب اگر چه تخلخل نانولوله‌های کربنی به طور قابل توجهی کوچک است، غشاهای نانولوله‌ای نشان داده‌اند که به خاطر سطح داخلی صاف نانولوله‌ها، شدت جریان بیشتر یا یکسانی نسبت به تخلخل‌های بسیار بزرگ‌تر دارند . هزینه با توسعه روش‌های جدید و بسیار مؤثر برای تولید نانولوله‌های کربنی، هزینه تولید غشاهای نانولوله‌‌ای به طور پیوسته کاهش می‌یابد. بر اساس پیش‌بینی‌ برخی منابع، به دلیل کاهش قیمت نانولوله‌های کربنی، غشاهای نانولوله‌ای بسیار ارزان‌تر از سایر غشاهای *****اسیون، غشاهای اسمز معکسوس، سرامیک و غشاهای پلیمری خواهد شد. از آن جا که نانولوله‌های کربنی شدت جریان بالایی را نشان می‌دهند، فشار مورد نیاز برای انتقال آب نسبت به فرایند نمک‌زدایی با اسمز معکوس، کاهش می‌یابد و به دلیل این ذخیره انرژی، نمک‌زدایی با استفاده از *****های نانولوله‌ای بسیار ارزان‌تر از اسمز معکوس خواهد بود. انتظار می‌رود غشاهای نانولوله‌ای بسیار بادوام‌تر از غشاهای متداول باشند و استفاده مجدد از آنها بازدهی *****اسیون را کاهش ندهد . روش مصرف غشاهای نانولوله‌ای می‌توانند در گزینه‌های مشابهی به عنوان غشاهای میکرو*****اسیون و اولترا *****اسیون استفاده شوند. مطالعات نشان می‌دهد که این مواد بادوام و در برابر گرما مقاومند و تمیز کردن و استفاده مجدد از آنها ساده است و با استفاده از فرایند اولتراسونیک و اتوکلاو درC ْ121 در مدت 30 دقیقه تمیز می‌شوند . توضیحات تکمیلی انتظار می‌رود در پنج الی ده سال آینده، شاهد ورود غشاهای نانولوله‌ای نمک‌زا به بازار باشیم. اخیراً محققان برای غلبه بر چالش‌های مرتبط با افزایش مقیاس فناوری، فعالیت‌های تازه‌ای را مدنظر قرار داده‌اند . 1-2. نانوغربال‌ها آزمایشگاه‌های سلدن (Seldon)، چندین طرح مبتنی بر *****های نانوغربال را توسعه داده‌اند. نانوغربال از نانولوله‌های کربنی جفت‌ شده با یکدیگر تشکیل می‌شود که روی یک زیرلایه متخلخل و منعطف قرار گرفته‌اند. و می‌توان برای تشکیل *****های شبه‌کاغذی، آنها را روی یک زیرلایه صاف و یا لوله‌ای قرار داد، با این کار توانایی پیچیده شده شدن به اطراف هر ساختار استوانه‌ای متداول و یا هر ساختار دیگری را به دست می‌آورند، همچنین برای افزایش سطح ***** می‌توان نانوغربال‌های مسطح را تا زد. اخیراً در آزمایشگاه‌های مذکور چندین نمونه ***** قابل حمل مبتنی بر این فناوری، برای خالص‌سازی آب ساخته شده‌اند؛ این *****ها در اندازه قلم بوده و تحت عنوان ابزارهای *****اسیون نی‌مانند به نام water stick معروف هستند . حذف آلودگی‌ها از نانوغربال‌ها می‌توان در حذف گستره وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی و یا مواد زیستی استفاده کرد. این ***** می‌تواند از چندین لایه نانولوله‌ کربنی ساخته شود که هر لایه قابلیت حذف نوع متفاوتی از ترکیبات را دارد. نانوغربال‌های مورد استفاده در Water stick توانایی حذف بیش از 99/99 درصد از باکتری‌ها، ویروس‌ها، کیست‌ها، میکروب‌ها، کپک‌ها، انگل‌ها، و همچنین کاهش قابل توجه آرسنیک و سرب را دارند. نانوغربال‌های چند عملکردی نیز مانند ترکیبات معدنی اعم از فلزات سنگین، کودها، فاضلاب‌های صنعتی و دیگر مواد می‌توانند ترکیبات آلی از قبیل Pesticideها و herbicideها را حذف نمایند. همچنین می‌توان ***** را با یک لایه ضدباکتری برای جلوگیری از تشکیل فیلم بیولوژیکی پوشاند. در حال حاضر آزمایشگاه‌های سلدن مشغول ارتقای این فناوری برای استفاده از آن در نمک‌زدایی از آب دریا هستند . مقدار تصفیه آب نانوغربال‌ها در مقایسه با دیگر ابزارهای *****اسیون که دارای همان اندازه تخلخل هستند، به دلیل خواص انتقال جرم سریع نانولوله‌ها، بدون استفاده از فشار، شدت جریان مناسبی را تأمین می‌کنند. در یک ***** نمونه با قطر پنج سانتی‌متر شدت جریان شش لیتر بر ساعت مشاهده شده است. همچنین water stick برای تصفیه یک لیتر آب آلوده در 90 ثانیه طراحی شده است. این *****، در طول عمر مفیدش 200 تا300 لیتر آب تولید می‌کند؛ اگر چه این مقدار می‌تواند با تغییرات پیش از *****اسیون افزایش داده شود . هزینه آزمایشگاه‌ سازنده برای قیمت‌گذاری water stick یک طرح رقابتی را با دیگر فناوری‌های مشابه در نظر دارد، تا این فناوری برای مردم کشورهای در حال توسعه قابل استفاده باشد . روش مصرف Water stick که شبیه نی نوشیدنی طراحی شده آب تمیز آشامیدنی تولید می‌کند. اخیراً نمونه‌ای از Water stick به گونه‌ای طراحی شده است که می‌توان وسیله‌ای با ***** قابل تعویض را طراحی کرد. علاوه بر این هنگامی که عمر مفید این ***** به پایان می‌رسد، به طور اتوماتیک جریان را متوقف می‌‌کند. نانوغربال‌ها توان ترکیب با دیگر ابزارهای *****اسیون را دارند . توضیحات تکمیلی آزمایشگاه‌های سلدن، سیستم تولیدی را برای تولید نانوغربال‌ها توسعه داده‌اند؛ این سیستم دارای صرفه اقتصادی، ظرفیت تولید 276 متر مربع بر ماه است که هر متر مربع برای 396 ***** کافی است. در حال حاضر پزشکان آفریقایی نمونه‌ای از water stick را مورد استفاده قرار داده‌اند . 2. روش‌های دیگر نانو*****اسیون 2-1. ***** آلومینای نانولیفی شرکت Argonide فناوری جاذب‌های نانولیفی را به صورت کارتریج *****های نانوسرام عرضه کرده است. این جاذب‌ها از نانوالیاف آلومینا با بار مثبت روی زیرلایه شیشه‌ای تشکیل شده‌اند. نانوالیاف آلومینا سطح بیشتری نسبت به الیاف متداول داشته و بار مثبت بالایی دارند که باعث جذب سریع‌تر آلودگی‌‌های باردار منفی از قبیل ویروس‌ها، باکتری‌ها و کلوئیدهای آلی و غیرآلی می‌شود. حذف آلودگی‌ها *****های نانوسرام بیش از 99/99 درصد ویروس‌ها، باکتری‌ها، انگل‌ها، ترکیبات آلی طبیعی، DNA و کدری را حذف می‌کند، همچنین دارای قابلیت جذب 9/99 درصد از نمک‌ها، مواد رادیواکتیو و فلزات سنگین از قبیل کروم، آرسنیک و سرب را هستند، حتی اگر ذرات، نانومقیاس و یا حل شده باشند. *****های نانوسرام در PH بین پنج تا 9 بهتر عمل می‌کنند. مقدار تصفیه آب شدت جریان *****های نانوسرام بدون استفاده از فشار حدود یک تا 5/1 لیتر بر ساعت، به ازای هر سانتی‌متر مربع از ***** است. حداکثر فشار چهار bar می‌تواند به ***** اعمال شود که منجر به شدت جریان 9 تا ده لیتر بر ساعت به ازای هر سانتی‌متر مربع از ***** خواهد شد. کارتریج *****های نانوسرام دارای یک طراحی تاخورده است که سطح آنها را افزایش می‌دهد. همچنین طبق گزارش ***** به طور متوسط مقاومت عملکردی بالایی نسبت به غشاهای بسیار متخلخل دارد. هزینه شرکت آرگوناید (Argonide) هزینه تولید *****های نانوسرام را ارزان اعلام کرده است؛ چرا که آنها می‌توانند با استفاده از فناوری کاغذسازی تولید شوند. در حال حاضر هر متر مربع ***** ده دلار هزینه برمی‌دارد، که ممکن است این مقدار به سه دلار برسد. کار تریج *****ها به ازای 20-200 *****، وابسته به قطر آنها در حدود 37 دلار هزینه دارند. صفحات ***** می‌توانند با قرار گرفتن در اطراف لوله‌های فلزی، بین دو ***** متداول و یا در یک نگهدارنده مجزا، هزینه نهایی ***** را کاهش دهند. *****های نانوسرام به جای جمع‌آوری ذرات بسیار ریز بر روی سطح، آنها را جذب می‌کنند؛ بنابراین نسبتاً عمر مفید و طولانی‌تری دارند. روش مصرف مطابق با توصیه‌های شرکت آرگوناید، *****های نانوسرام به تصفیه‌های پیشین و یا پسین، تمیز کردن، شارژ مجدد ***** و یا از بین بردن مواد زاید خطرناک نیاز ندارند. این *****ها به طور همزمان ترکیبات شیمیایی و بیولوژیکی را بدون استفاده از مواد گندزدای شیمیایی و یا مواد منعقدکننده، حتی در آب‌های شور بسیار کدر حذف می‌کنند. توضیحات تکمیلی به گفته شرکت آرگوناید، *****های نانوسرام می‌توانند پودرهای بسیار ریز فلزی حذف شده را برای کاربردهای صنعتی بازیافت کنند. 2-3. نانوالیاف جاذب جریان شرکت KX طرحی از *****های جاذب جریان شامل نانوالیاف را با هدف استفاده در کشورهای در حال توسعه بهره‌برداری کرده است. ***** شامل یک لایه پیش *****اسیون برای حذف چرک‌ها، یک لایه جاذب برای حذف آلودگی‌های شیمیایی و یک لایه نانوالیاف برای حذف آلودگی‌ها و ذرات کلوئیدی است. نانوالیاف از چندین پلیمر آب‌دوست، رزین‌ها، سرامیک‌ها، سلولز، آلومینا و دیگر مواد ساخته می‌شوند. این فناوری در مقیاس‌های خانگی و شهری قابل دسترسی است. حذف آلودگی‌ها طبق گزارش‌ها، *****های سطح فعال بیش از 99 درصد از باکتری‌ها، ‌ویروس‌ها، انگل‌ها، آلودگی‌های آلی و دیگر آلودگی‌های شیمیایی را حذف می‌کنند. مقدار تصفیه آب طبق اعلام شرکت‌ سازنده، مقیاس خانگی *****های سطح فعال می‌تواند به ازای هر *****375 لیتر آب را با سرعت چهار تا شش لیتر بر ساعت تولید کند. در مقیاس روستایی بیش از 7500 لیتر بر روز با سرعت 6/5 لیتر بر دقیقه تولید می‌کند. در مقیاس روستایی هر ***** برای بیش از 95 هزار لیتر آب مؤثر است. هزینه انتظار می‌رود *****های خانگی شش تا11 دلار فروخته شوند و *****های جایگزین برای آنها 8/0تا9/0 دلار هزینه دربر خواهد داشت؛ یعنی 002/0 دلار به ازای هر لیتر آب. همچنین *****های روستایی بین 100 تا 150 دلار هزینه خواهند داشت که تقریباً 0003/0 دلار به ازای هر لیتر است. روش مصرف طراحی *****های سطح فعال به گونه‌ای است که بدون استفاده از تجهیزات وسیع، یا نگهدارنده به‌آسانی قابل استفاده باشند. 3. سرامیک‌های نانو‌حفره‌ای، کِلِی‌ها و دیگر جاذب‌ها 3-1. غشای سرامیکی نانوحفره‌ای شرکت آلمانی AG Nanovation، طرحی از *****های سرامیکی نانوحفره‌ای را تحت عنوان Nano pore و سیستم‌های *****اسیون غشایی را با مقیاس‌های متنوعی عرضه نموده است. *****های غشایی Nano pore از نانوپودرهای سرامیکی روی مواد پایه از قبیل آلومینا تشکیل شده‌اند و در اندازه‌های متفاوت و در دو شکل لوله‌ای و مسطح موجود هستند. این محصولات با استفاده از نانوپودرهای سرامیکی شرکت و تحت فرایندهای پیوسته تولید می‌شوند. حذف آلودگی‌ها طبق ادعای شرکت سازنده، *****های غشایی Nanopore باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها به طور مؤثر از آب حذف می‌کنند. علاوه بر این آزمایش‌های کیفی آب، Coliformها، fecal coliformها، Salmonella یا streptococci را در آب تصفیه شده نشان نمی‌دهند. مقدار تصفیه آب مقدار آب تولیدی وابسته به اندازه و شکل ***** و کیفیت آب تصفیه شده است. یک واحد *****اسیون با ابعاد cm 15× 60×120 سطحی معادل با 2 m 11 ایجاد کرده، می‌تواند 8 هزار لیتر آب آلوده را در روز تصفیه کند. هزینه ‌تولید سیستم‌های *****اسیون غشایی بر مبنای pore Nano با فرایندهای پیوسته که همزمان تمامی لایه‌های ***** مونتاژ می‌شوند، ارزان است؛ هنگامی که تمامی هزینه‌های *****اسیون که شامل حفظ، ‌جایگزینی *****ها، تمیز کردن عوامل و هزینه‌های عملیاتی است، با مواردی از قبیل عمر طولانی‌تر *****، پایداری بیشتر و تمیز کردن کمتر همراه شوند، هزینه این *****ها با *****های پلیمری قابل رقابت می‌گردد. روش مصرف *****های غشایی Nano pore با توجه به خواص ضدرسوبی بسیار شدید خود نیاز به تمیزسازی مکرر ندارند. همچنین می‌تواند به جای پاکسازی شیمیایی با بخار استرلیزه شود. غشاهای Nano pore نسبت به آلودگی‌های قارچی و باکتریایی، اصطکاک، اسید و بازهای غلیظ شده، دمای بالا و اکسیداسیون مقاوم هستند. 3-2. تک‌لایه‌های خودآرا روی پایه‌های مزوپروس (SAMMS) آزمایشگاه ملی پاسیفیک نورث وست (PNNL) تک‌لایه‌های خود آرا روی پایه‌های مزوپروس را توسعه داده است. این فناوری از مواد سرامیکی یا شیشه‌ای با تخلخل نانومتری شکل گرفته است؛ به طوری که تک‌لایه‌ای از مولکول‌ها می‌توانند به یکدیگر متصل شوند. تک‌لایه و لایه مزوپروس، قابلیت برنامه‌ریزی شدن برای حذف آلودگی‌های خاصی را دارند. SAMMS نسبت به بسیاری از غشاها و فناوری‌های جاذب دیگر، جذب سریع‌تر، ظرفیت بالاتر و انتخاب‌پذیری بهتری را از خود نشان داده است. SAMMS برای حذف آلودگی‌های فلزی از آب آشامیدنی، آب‌های زیرزمینی و فاضلاب‌های صنعتی طراحی شده است . حذف آلودگی‌ها PNNL مدعی است که SAMMS 9/99 درصد از جیوه، سرب، ‌کروم، آرسنیک، ‌کادمیم، فلزات پرتوزا و دیگر سموم فلزی را جذب می‌کند. همچنین طبق گزارش‌ها، SAMMS می‌تواند برای حذف فلزات خاصی برنامه‌ریزی شود؛ ولی برخی فلزات از قبیل کلسیم، منیزیم و روی را حذف نمی‌کند. SAMMS برای حذف آلودگی‌های زیستی، یا آلی مؤثر نیست. مقدار تصفیه آب از SAMMS می‌توان در گستره وسیعی از کاربردها از تصفیه آب مصرفی گرفته تا تصفیه فاضلاب‌های صنعتی، استفاده کرد. این *****ها سطح ویژه‌ای در حدود 600 تا هزار متر مربع به ازای هر گرم دارند. تولید هر کیلوگرم SAMMS، 150 دلار هزینه دارد که با نمونه‌ای از رزین تعویض یونی با هزینه 42 دلار و کربن فعال با هزینه 78/1 دلار به ازای هر کیلوگرم قابل مقایسه است. همچنین برای حذف یک کیلوگرم جیوه، 13 کیلوگرم SAMMS مورد نیاز است و در مقابل، 154 کیلوگرم رزین تعویض یونی و 40 هزار کیلوگرم کربن فعال مورد نیاز خواهد بود. روش مصرف SAMMS به پودری شکل و اکسترود شده است که می‌تواند برای *****های تعویض یونی مناسب باشد. این *****ها گاهی اوقات به منظور حذف آلودگی‌های جذب شده با یک محلول اسیدی احیا می‌شوند. آلودگی‌های ایجاد شده از احیای SAMMS طبق استانداردهای سازمان حفظ محیط زیست آمریکا غیرسمی بوده، می‌توانند به عنوان یک آلودگی متداول تصفیه شوند. 3-4. Arsenx Arsenx، یک رزین جاذب متشکل از نانوذرات اکسید آهن آب دار روی یک زیرلایه پلیمری است و برای حذف آرسنیک و دیگر آلودگی‌های فلزی به‌کار می‌رود. نانوذرات، سطح ویژه بالا، ظرفیت بیشتر و سینتیک جذب سریع‌تری فراهم می‌نماید. Arsenx می‌تواند برای کاربردهای مصرفی کوچک و یا استفاده‌های صنعتی و شهری بزرگ طراحی شود، همچنین در و نیز در ابزارهای طراحی شده برای رزین‌های تعویض یونی مورد استفاده قرار گیرد. حذف آلودگی‌ها Arsenx موادی از قبیل آرسینک، وانادیم، اورانیوم، کروم، آنتیموان و مولیبدن را حذف و سولفات‌ها، کربنات‌ها، فلوریدها، کلریدها، سدیم، منیزیم و یا آلودگی‌های زیستی را حذف نمی‌کند. مقدار تصفیه آب شدت جریان عبوری آن بسیار وابسته به نوع ابزاری است که Arsenx استفاده می‌کند. بدون در نظر گرفتن طراحی سیستم، برای تماس بین Arsenx و آب 5/2 تا سه دقیقه زمان نیاز است. هر گرم Arsenx حدوداً 38 میلی‌گرم آرسنیک را نگه می‌دارد. هزینه شرکت Solmetex اشاره می‌کند که با توجه به کم شدن ظرفیت Arsenx در طول احیاء، می‌تواند نسبت به جاذب‌های دیگر در طی حیاتش هزینه کمتری داشته باشد. هزینه اولیه سیستم وابسته به طراحی‌های متفاوت آن است، اما به طور متداول از 07/0 تا 2/0دلار به ازای هر هزار لیتر گزارش شده است که شامل هزینه‌های استهلاک و هزینه‌های عملیاتی و حفظ و نگهداری است. روش مصرف Arsenx به گفته شرکت Sometex می‌تواند به عنوان رزین‌های تعویض یونی در زمینه‌های مشابه مورد استفاده قرار گیرد. این ***** نیاز به پیش یا پس تصفیه نداشته و گاهی اوقات با محلول سود سوزآور احیا می‌شود و متناسب با سطح آلودگی، بعد از سه ماه تا یک سال خاصیت خود را از دست خواهد داد. گزارش‌ها حاکی از آن است که زیرلایه پلیمری Arsenx بادوام بوده و می‌تواند در گسترده دمایی یک تا 80 درجه سانتی‌گراد عمل کند. 3-5. پلیمر حفره‌ای سیکلودکسترین سیلکودکسترین یک ترکیب پلیمری است که از ذراتی با حفره‌های استوانه‌ای تشکیل شده است؛ این ذرات می‌توانند آلودگی‌های آلی را جدا کنند. پلیمر سیکلودکسترین را می‌توان به صورت پودر، دانه‌ای و یا لایه نازک برای استفاده در ابزارها و کاربردهای متفاوت تولید کرد. به هر حال پلیمر سیکلودکسترین برای تصفیه آب مصرفی استفاده شده و همچنین می‌تواند برای تصفیه در جای آب‌های زیرزمینی یا پاکسازی فاضلاب‌های شیمیایی آلی و نفتی نیز مورد استفاده قرار گیرد. حذف آلودگی‌ها سیکلودکسترین گستره وسیعی از آلودگی‌های آلی شامل بنزن، هیدروکربن‌های پلی‌آروماتیک، فلورین‌ها، و آلودگی‌های حاوی نیتروژن، استن، کودها، Pesticidها و بسیاری دیگر را حذف می‌کند. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که پلیمرسیکلودکسترین این آلودگی‌ها را تا حد ppt کاهش می‌دهد، در حالی که کربن فعال و زئولیت این آلودگی‌ها را تا حد ppm کاهش می‌دهد. همچنین پلیمر صدهزار مرتبه بیشتر از کربن فعال، ترکیبات آلی پیوند می‌دهد و بازدهی حذف یکسانی برای آب با غلظت آلودگی پایین را نشان داده است. پلیمرسیکلودکسترین تحت تأثیر رطوبت هوا قرار نگرفته، می‌تواند در نواحی مرطوب بدون اشباع یا غیرفعال شدن، مورد استفاده قرار گیرد. همچنین آلودگی‌های جذب شده را از خود عبور نمی‌دهد. مقدار تصفیه آب پلیمرسیکلودکسترین ظرفیت بارگذاری 22 میلی‌گرم از آلودگی‌های آلی به ازای هر گرم از پلیمر را دارد، که با 58 میلی‌گرم به ازاری هر گرم کربن فعال قابل مقایسه است. این پلیمر برای تماس با آب آلوده حدوداً به پنج ثانیه زمان نیاز دارد. و در حین احیا ظرفیت خود را از دست نداده، می‌تواند به طور نامحدودی استفاده شود. هزینه تولید پلیمرسیکلودکسترین، ارزان بوده است و می‌توان آن را مستقیماً از نشاسته، با تبدیل 100 درصد تولید شود. انتظار می‌رود که تولید انبوه، هزینه آن را پایین‌تر از قیمت کربن فعال و زئولیت آورد. شرکت پژوهشی محصولات پلیمری اشاره می‌کند که روشی را جهت افزایش مقیاس‌ این فرایند برای تولید مواد توسعه داده است. اخیراً شرکت پژوهشی Manhattan یک فناوری را برای کاربردهای مصرفی توسعه داده و اظهار می‌دارد که تولید انبوه موجب ارزان‌تر شدن پلیمر نسبت به سایر روش‌های حذف آلودگی‌های آلی خواهد شد. روش مصرف پودر سیکلودکسترین می‌تواند در ستون، کارتریج و یا *****های بستری به گونه‌ای متراک شود که آب از آن بگذرد. سیکلودکسترین دانه‌ای می‌تواند مستقیماً در منبع یا لوله‌های آب به‌کار رود و لایه نازک آن می‌تواند روی زیر‌لایه‌ای از شیشه برای تشکیل غشاء قرار گیرد. از همه اشکال متفاوت سیکلودکسترین می‌توان در ابزارهای طراحی شده برای *****ها، غشاها و یا جاذب‌ها استفاده کرد. پلیمرسیلکودکسترین هم آب‌دوست و هم آب‌گریز است؛ لذا می‌تواند بدون استفاده از فشار برای جذب آب از میان تخلخل‌ها مورد استفاده قرار گیرد. پلیمر گاهی اوقات به احیا با استفاده از یک الکل ساده از قبیل اتانول یا متانول نیاز خواهد داشت و ممکن است به خاطر به ظرفیت بارگذاری پائین آن نسبت به کربن فعال و جاذب‌های دیگر به عملیات بیشتری نیاز داشته باشد. توضیحات تکمیلی آلودگی‌هایی که پلیمر سلیکودکسترین جذب می‌کند، می‌تواند بعد از احیا، برای کودها، Pesticideها و محصولات صنعتی دیگر بازیافت شود. 3-6. نانوکامپوزیت‌های پلی‌پیرون- نانولوله‌کربنی آزمایشگاه‌ ملی پاسیفیک نورث وست یک غشای نانوکامپوزیتی شامل لایه نازکی از یک پلیمر جاذب موسوم به پلی‌پیرون را روی ماتریسی از نانولوله‌های کربنی که سطح مخصوص و پایداری غشا را افزایش می‌دهند، توسعه داده است. برخلاف جاذب‌های دیگر که به احیای شیمیایی نیاز دارند این غشاها می‌توانند به طور الکتریکی احیا می‌شوند. حذف آلودگی‌ها غشاهای پلی‌پیرون دارای نانولوله‌ کربنی با بار مثبت است و می‌توان پرکلرات‌ها، سزیم، کروم و دیگر آلودگی‌های باردار منفی را حذف کند. همچنین غشاهای نانوکامپوزیتی می‌توانند برای حذف نمک طراحی شوند. از آنجا که پلی‌پیرون می‌تواند به طور منفی باردار شود، بنابراین این غشاء ذرات باردار مثبت از قبیل کلسیم و منیزیم را حذف می‌کند. مقدار تصفیه آب غشاهای نانوکامپوزیتی پلی‌پیرون- نانولوله‌کربنی قابل استفاهه مجدد هستند آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این غشاها بعد از صد دوره استفاده بسیار کم بازدهی خود را از دست می‌دهند. همچنین به خاطر خواص انتقال جرم سریع نانولوله‌های کربنی شدت جریان بالایی دارند. هزینه انتظار می‌رود که غشاهای پلی‌پیرون- نانولوله کربنی در استفاده طولانی مدت، نسبتاً کم هزینه باشند؛ چرا که آنها می‌توانند بدون از دست دادن قابل توجه ظرفیت جذب، احیا شده، استفاده شوند. این غشاها هزینه‌های مرتبط با خرید و ذخیره‌سازی مواد شیمیایی احیاکننده و تعلیم کاربران را ندارند. علاوه بر این، انتظار می‌رود که هزینه نانولوله‌های کربنی در پنج سال آینده بین ده تا صد برابر کاهش یابد. روش مصرف این غشاها آلودگی‌های ثانویه خطرناک تولید نمی‌کنند. با بکارگیری جریان الکتریکی، بار پلیمر خنثی شده و آلودگی‌های جذب شده، از غشا آزاد می‌شوند. با حذف آلودگی‌ها، پلیمر می‌تواند دوباره باردار شده و مجدداً استفاده شود. 4. زئولیت 4-1. زئولیت‌های طبیعی، مصنوعی، زغال‌سنگ و ترکیبی زئولیت‌ها مواد جاذب با ساختار شبکه‌ای جهت تشکیل تخلخل‌ها هستند. آنها می‌توانند از منابع طبیعی به دست آمده و یا سنتز شوند. زئولیت‌های مصنوعی معمولاً از محلول‌های سیلیکون-آلومینیوم یا زغال‌سنگ ساخته شده و به عنوان جاذب یا ابزار تعویض یونی در کارتریج یا *****های ستونی به‌کار می‌روند. شرکت فناوری‌های AgION ترکیبی از زئولیت‌ها و یون‌های نقره طبیعی با خواص ضدباکتری تولید می‌کند. حذف آلودگی‌ها زئولیت‌ها به طور متداول برای حذف آلودگی‌های فلزی به‌کار می‌روند. زئولیت‌های طبیعی مکزیک و مجارستان، آرسنیک را از منابع آب آشامیدنی تا حد مورد پذیرش سازمان بهداشت جهانی کاهش می‌دهند. زئولیت‌های ساخته شده از زغال‌سنگ می‌توانند گستره‌ای از فلزات سنگین شامل سرب، مس، روی، کادمیم، نیکل و نقره را از آب آلوده جذب کنند. همچنین می‌توانند تحت شرایط خاصی کروم، آرسنیک و جیوه را جذب کنند. ظرفیت جذب زئولیت‌ها متأثیر از چند عامل؛ ترکیبشان، PH آب و غلظت انواع آلودگی‌هاست. به عنوان مثال تأثیرات PH آب بر روی سطح باردار شده منفی و یا مثبت زئولیت قابل ذکر است. همچنین با توجه جذب آسان سرب و مس در زغال‌سنگ، غلظت بالای این مواد، مقدار کادمیم و نیکل حذف شده را کاهش می‌دهد. ترکیبات زئولیت- نقره AgIoN، بازدهی را در مقابل میکروارگانیسم‌ها که شامل باکتری‌ها و کپک‌هاست، ارتقا می‌دهند. زئولیت نمی‌تواند آلودگی‌های آلی را به قدر کافی حذف کند، همچنین رطوبت هوا در اشباع زئولیت‌ها دخالت داشته، موجب کاهش بازدهی آنها می‌شود. مقدار تصفیه آب مقدار آبی که زئولیت‌ها می‌توانند تصفیه کنند، وابسته به منبع زئولیت و ابزاری است که آنها استفاده می‌کنند. در مورد زئولیت‌های زغال‌سنگ، محتوای کربن این ماده به طور قابل توجهی سطح مخصوص و در نتیجه ظرفیت جذب زئولیت را تحت تأثیر قرار می‌دهند. هزینه زئولیت‌ها را می‌توان به طور ارزان تولید کرد زیرا منبع آنها به طور طبیعی و فراوان در دسترس است. در امریکا زئولیت‌های دانه‌ای برای کاربردهای صنعتی و کشاورزی بین 30 تا 70 دلار به ازاری هر تن و برای محصولات مصرفی بین 5/0 تا 5/4 دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارند. روش مصرف چگونگی مصرف زئولیت‌ها بسیار وابسته به نوع ابزاری است که در آن استفاده می‌شوند. این ابزار می‌تواند شامل رزین‌های تعویض یونی، کارتریج و ابزارهای ستونی و غیره باشند. علاوه بر این زئولیت‌ها گاهی اوقات به احیا با یک محلول اسیدی نیاز دارند. مصرف زئولیت‌های زغال‌سنگ ممکن است مشکل‌ساز باشد، چرا که مطالعات نشان می‌دهند مقادیری از آلودگی‌های سرب، کادمیم، کروم، مس، جیوه، روی و دیگر آلودگی‌ها می‌توانند از زغال‌سنگ گذشته و موجب آلودگی خاک، آب‌های زیرزمینی و آب شوند. همچنین مشخص شده است که مقادیر آرسنیک و منیزیم عبور کرده از Fly ash بسیار بیشتر از مقادیر توصیه شده سازمان بهداشت جهانی است. ترکیبات زئولیت نقره AgION نیاز به پاک‌سازی مکرر دارند، زیرا پوشش ضدباکتری نقره از تشکیل آلودگی‌های بیولوژیکی روی ***** جلوگیری می‌کند و در این صورت نیاز به ذخیره‌سازی و مصرف احیاء‌کننده‌های شیمیایی مرتفع می‌شود. 5. فناوری‌های مبتنی بر نانوکاتالیست‌ها 5-1. نانوذرات آهن خنثی نانوذرات آهن خنثی (NZVI) برای تصفیه درجا و غیردرجای آب‌های زیرزمینی استفاده می‌شوند. این ماده همزمان یک جاذب و یک عامل احیاکننده است، همچنین موجب می‌شود که آلودگی‌های آلی به ترکیبات کربنی با درجه سمیت کمتری شکسته شوند و فلزات سنگین کلوخه شده، به سطح خاک بچسبند. NZVI را می‌توان برای تصفیه درحا مستقیماً به منابع آب‌های زیرزمینی تزریق کرد، یا می‌توان از آن در غشاها برای کاربردهای خارجی استفاده کرد. همچنین NZVI دو فلزی که در آن نانوذرات آهن با یک فلز ثانویه از قبیل پالادیم برای افزایش فعالیت آهن پوشیده می‌شوند، موجود است. NZVI بسیار فعال بوده و سطح مخصوص بالایی نسبت به ZVI دانه‌ای دارد. حذف آلودگی‌ها NZVI می‌تواند برای فرآوری گستره وسیعی از آلودگی‌های متداول زیست‌محیطی، مثل متان کلردار، بنزن کلردار، Pesticideها، رنگ‌های آلی، تری‌هالومتان‌ها، PCBها، آرسنیک، نیترات و فلزات سنگین از قبیل جیوه، نیکل و نقره استفاده شود. همچنین ممکن است توانایی کاهش پرتوهای رادیویی را داشته باشد. پالادیم پوشیده‌شده با NZVI نشان داده است که همه ترکیبات کلردار را در مدت هشت ساعت تا زیر مقادیر قابل رؤیت کاهش می‌دهد. این در حالی است که NZVI معمولی برای حذف بیش از 99 درصد از این ترکیبات به 24 ساعت نیاز دارد. نانوذرات نسبت به آلودگی‌ها، برای یک دوره شش الی هشت هفته‌ای، فعال باقی می‌مانند. NZVI نشان داده است که در گستره وسیعی از PHها و دماهای خاک و مقادیر Nutrient مؤثر است. مقدار تصفیه آب مقدار آب زیرزمینی که NZVI می‌تواند فرآوری کند، وابسته به کیفیت آهن، شامل تعداد دفعاتی که استفاده مجدد شده است؛ نوع زیرلایه مورد استفاده، کیفیت آب معدنی برای تولید محلول قابل تزریق، شامل مقدار اکسیژن، مقدار و نوع ذرات ریز در محلول، است. دریک مطالعه موردی، سطحی با مساحت صد مترمربع را 057/6 لیتراز محلول شامل kg 2/11 از NZVI تحت تأثیر قرار می‌دهد. مطالعه دیگری نشان می‌دهد که در یک منطقه، مقدار 136 کیلوگرم NZVI برای فراوردی 6/11میلیون کیلوگرم از خاک کافی است؛ اما در منطقه دیگر همین مقدار از NZVI تنها برای فرآوری 102 میلیون کیلوگرم از خاک به‌کار می‌رود. دلایل ذکر شده برای این مطابقت نداشتن شامل حجم متفاوت آب مصرف شده در تهیه محلول، مقادیر متفاوت کنش‌پذیری آهن به‌دلیل تفاوت در مقدار اکسیژن آب و مقدار متفاوت فشار کاربردی در حین تزریق است. هزینه NZVI حدوداً 40 تا 50 دلار به ازای هر کیلوگرم و پلادیم پوشش‌یافته با NZVI بین 68 تا 146 دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارد. اگر چه NZVI به طور قابل توجهی نسبت به ZVI دانه‌ای و میکرومقیاس که هر کدام به ترتیب 2/2 و 75/3 دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارند، گران است، اما از آن جا که مقادیر کمی از NZVI به دلیل سطح ویژه و واکنش‌پذیری بسیار بالای آن مورد نیاز است، از نظر اقتصادی به‌صرفه است. در مقابلِ هر گرم پودر تجاری ZVI که سطحی کمتر از یک متر مربع دارد، NZVI به ازای هر گرم 5/33 مترمربع سطح واکنش‌پذیر داشته و سرعت تصفیه آن ده تا صد مرتبه سریع‌تر است. روش مصرف استفاده درجا و غیردرجای از NZVI نسبتاً آسان است. برای کاربردهای درجا، پودر NZVI را برای تشکیل محلول آهن با آب در یک منبع مخلوط کرده، سپس با یک پمپ و چاه تزریق مستقیماً به خاک‌آلوده تزریق می‌کنیم. از آنجا که تجهیزات مشابه مورد استفاده برای دیگر موارد تزریقی موجود است، تجهیزات چاهی خاص مورد نیاز نیست. NZVI به دلیل داشتن ذرات کوچک‌تر نسبت به ZVI دانه‌ای، راحت‌تر تزریق شده، می‌تواند تا اعماق بیشتری نفوذ کند. همچنین نانوذرات NZVI می‌توانند در یک ماتریس جامد از قبیل کربن فعال، زئولیت، نانولوله‌های کربنی و دیگر مواد برای تولید غشاهایی با کاربرد غیردرجا ایمن شوند. 5-2. فتوکاتالیست‌های نانومقیاس دی‌اکسید تیتانیوم دی‌اکسید تیتانیوم هم به عنوان عامل احیای فتوکاتالیستی و هم به صورت یک جاذب عمل می‌کند و به صورت درجا و غیردرجا در تصفیه آب استفاده می‌شود. دی‌اکسید تیتانیوم در حضور آب، اکسیژن و تابش UV، رادیکال‌های آزاد تولید می‌کند که این رادیکال‌ها آلودگی‌های متفاوت را به ترکیبات کربنی با درجه سمیت کمتری تجزیه می‌کنند. دی‌اکسید تیتانیوم نانومقیاس، سطح بیشتر و فرایند فتوکاتالیستی سریع‌تری را نسبت به ذرات بزرگ‌تر فراهم می‌نماید. دی‌اکسید تیتانیوم یا به صورت نانوپودر، برای استفاده در سوسپانیون‌ها و یا به شکل *****های دانه‌ای موجود است و در چندین شکل دیگر به عنوان پوشش برای غشاهای ثابت، میکروکره‌های نانوکریستالی و غشاهای ترکیبی با سیلیکا به‌کار می‌رود. حذف آلودگی‌ها دی‌اکسید تیتانیوم تقریباً همه آلودگی‌های آلی را تجزیه می‌کند. این ماده بسیار آب‌دوست است؛ و بنابراین توانایی جذب آلودگی‌های زیستی و فلزات سنگین از قبل آرسنیک را دارد. راندمان آن تابع کیفیت دی‌اکسید تیتانیوم، شدت پرتو فرابنفش، PH آب، موجودی اکسیژن و غلظت آلودگی‌ها است. مقدار تصفیه آب سیستم‌های متفاوت دی‌اکسید تیتانیوم، شدت جریان و سرعت‌های حذف متنوعی را فراهم می‌کنند و ازهمه آنها می‌توان محدوده استفاده کرد. نانوپودرهای سوسپانسیون شده دی‌اکسید تیتانیوم فرایند فتوکاتالیستی پُربازدهی را از خود نشان می‌دهند؛ چرا که سطح داخلی آنها در معرض تابش اشعه فرابنفش و آلودگی‌ها قرار می‌گیرد. به دلیل ترکیب سطوح کنش‌پذیر با مواد پایه و در نتیجه، کاهش سطح فعال، بازده نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم که به عنوان پوشش استفاده شده یا روی زیرلایه‌هایی از قبیل شیشه و سرامیک ثابت شده‌اند، پنج برابر درصد بازده فتوکاتالیستی نانوذرات سوسپانسیون شده است. همچنین تخلخل غشا یا زیرلایه، بر شدت جریان و عمر مفید این سیستم‌ها مؤثر است. میکروکره‌های نانوکریستالی دی‌اکسید تیتانیوم، سطحی قابل مقایسه با نانوپودرها دارند، اما فرایندهای فتوکاتالیستی آهسته‌تری انجام می‌دهند. هزینه هزینه نانوپودرهای دی‌اکسید تیتانیوم برحسب کیفیت آن چند صد دلار بر کیلوگرم است. به عنوان مثال اخیراً شرکت Altair یک سیستم تولیدی‌ به ثبت رسانده است، که می‌تواند نانوپودرهای دی‌اکسید تیتانیوم را در مقیاس انبوه و بسیار ارزان تولید کند. همچنین این شرکت فروش محصولات کوچک مبتنی بر این فناوری را طراحی می‌کند. این محصولات در دو اندازه 40 کیلوگرم بر ساعت و یک تا دو کیلوگرم بر ساعت موجود خواهند بود. این واحد، دی‌اکسید تیتانیوم را از تتراکلرید تیتانیوم تولید می‌کند که می‌تواند حدوداً هزاروصد دلار به ازای هر تن یا صد و ده دلار به ازای هر کیلوگرم فروخته شود. روش مصرف به دلیل سختی بازیافت و جداسازی ذرات بعد از تصفیه، استفاده از نانوپودرهای دی‌اکسید تیتانیوم سوسپانسیون شده مشکل است. ذرات سوسپانسیون معمولاً به وسیله اولترا*****اسیون یا میکرو*****اسیون جدا می‌شوند اما در حین این فرایند مقدار قابل توجهی از ذرات از بین می‌روند. استفاده از میکروکره‌های نانوکریستالی آسانتر است. آنها در آب از طریق حباب‌سازی هوا سوسپانسیون شده و به طور طبیعی در ظرف آب برای بازیافت آسان‌تر ته‌نشین می‌شوند. 5-4. اکسیدآهن نانوساختار جاذب شرکت فناوری‌های Adedge آمریکا، اکسیدآهن نانوساختار دانه‌ای و خشکی به نام AD33، برای حذف آرسنیک عرضه نموده است. AD33 با ترکیبی خواص کاتالیستی و جذبی اکسیدآهن با هم، ضمن تبدیل آرسنیک به موادی با سمیت کمتر، به طور همزمان آن را از آب جدا می‌نماید، این شرکت همچنین طرحی از لوازم مصرفی شامل *****های AD33 را ارائه نموده است. حذف آلودگی‌ها AD33 می‌تواند بیش از 99 درصد آرسنیک را حذف کند، همچنین می‌تواند مقادیر سرب، روی‌، کروم، مس و دیگر فلزات سنگین را کاهش دهد و آلودگی‌های جذب شده را از خود عبور نمی‌دهد. مقدار تصفیه آب عمر مفید *****های AD33 معمولاً دو تا چهار سال است. سیستم‌های تصفیه خانگی سری مدالیون شرکت Adedge با سه دبی19، 26 و 38 لیتر بر دقیقه موجود است، همچنین شرکت Adedge کارتریج‌های حاوی AD33 با دبی متوسط دو لیتر بر دقیقه را عرضه نموده است. عمر مفید این کارتریج‌ها بین سه هزار و 800 تا 11 هزار و 400 لیتر است و به طوری که تخمین زده می‌شود چهار تا شش برابر بزرگ‌تر از دیگر جاذب‌های تجاری موجود است. هزینه هزینه کارتریج‌های AD33 برای هر مورد حدوداً 50 دلار است و هزینه هر ***** مجزا وابسته به مقدار خریداری شده است؛ اما به طور نمونه بین هشت تا 13 دلار به ازای هر لیتر تغییر می‌کند. روش مصرف طبق توصیه‌های شرکت Adedge، *****ها و محصولات AD33 نیاز به جایگزینی مکرر داشته و مواد شیمیایی یا احیاءکننده‌ها برای آنها استفاده نمی‌شود. با توجه به خشکی ابزارهای AD33، نسبت به سایر ابزارهای *****اسیون مبتنی بر آهن مرطوب، راحت‌تر استفاده می‌شوند؛ به طوری که در گسترده وسیعی از سیستم‌ها استفاده می‌شوند. علاوه بر این، ابزارهای AD33 مصرف‌شده خطرناک نیست می‌توان آنها را طبق استانداردهای سازمان حفاظت از محیط‌زیست آمریکا در زمین دفع کرد. 6. نانوذرات مغناطیسی 6-1. Magneto ferritin نانوذرات مغناطیسی معمولاً به عنوان جاذب و نانوکاتالیست برای تصفیه آب بررسی شده‌اند. شرکت انگلیسی Nano Magnetics، نانوذرات مغناطیسی را تحت عنوان Magneto ferritin ارائه کرده و مشغول بررسی توانایی آن برای انجام اسمز پیش‌رونده (forward osmosis) به عنوان گزینه‌ای با بازدهی انرژی برای اسمز معکوس است. در چنین سیستمی از نانوذرات مغناطیسی برای تولید فشار اسمزی مورد نیاز برای راندن آب از میان یک غشای *****اسیون استفاده شده‌اند. برخلاف اسمز معکوس که برای تولید فشار اسمزی نیازمند انرژی ورودی است. حذف آلودگی‌ها Magneto ferritin با توانایی اسمز پیش‌رونده، برای نمک‌زدایی در نظر گرفته شده است؛ اگر چه با توجه به به نوع غشای مصرفی قادر به حذف آلودگی‌های دیگر نیز هست. مقدار تصفیه آب شرکت Nano Magnetics اشاره می‌کند که Magneto ferritin را می‌توان از آب، بازیافت و بدون هیچ محدودیت ویژه‌ای دوباره استفاده کرد. هزینه اطلاعات خاصی نسبت به هزینه‌های Magneto ferritin در دسترس نیست؛ اما به گفته شرکت Nano Magnetics عمر طولانی و استفاده مجدد این مواد آنها را نسبت به اسمز معکوس از لحاظ هزینه بسیار مناسب‌تر نموده است. همچنین اسمز پیش‌رونده هزینه‌های مرتبط با انرژی را تا 40 درصد هزینه‌های اسمز معکوس کاهش می‌دهد. روش مصرف هنوز برای Magneto ferritin هیچ سیستم قطعی‌ای طراحی نشده است؛ اما برخی منابع اشاره می‌کنند که نانوذرات مغناطیسی در یک طرف غشاء برای ایجاد غلظت، به صورت غیرتعادلی به منبع آب اضافه شده‌اند. این اختلاف غلظت فشار اسمزی مورد نیار برای راندن آب منبع از میان غشاء را ایجاد خواهد کرد. سپس نانوذرات می‌توانند با استفاده از میدان مغناطیسی از آب خالص‌سازی شده، بازیافت شوند. بررسی روش های خالص سازی آب با به کارگیری فناوری نانو نانو، دلالت بر یک واحد بسیار کوچک در علم اندازه گیری دارد. یک نانومتر معادل 9-10 متر یا به عبارتی یک میلیاردم متر است. اخیراً با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می شوند. کاربردهای فناوری نانو در این خصوص عبارتند از : نانو *****ها، نانو فتوکاتالیست ها، مواد نانو حفره ای، نانو ذرات، نانو سنسورها، توانایی های این فناوری در تصفیه آب و با توجه به انواع آلودگی های نقاط مختلف ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است. در گذشته نه چندان دور اهداف تصفیه خانه های آب آشامیدنی کاهش مواد معلق و زدودن عوامل زنده بیماری زا در آب بود که با روشهای متداول *****اسیون و گندزدایی قابل حصول بوده اند. لیکن با افزایش غلظت مواد ریزدانه، ترکیبات ازته، مواد آلی و معدنی و فلزات سنگین به منابع آب روش های متعارف جوابگوی نیازتصفیه خانه ها نبوده و لازم است از فرآیندهای نسبتاً جدید در تصفیه خانه ها استفاده شود. اخیراً نیز با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می شوند. مفهوم نانوفناوری به حدی گسترده است که بخش های مختلف علوم و فناوری را تحت تأثیر خود قرار داده و در عرصه های مختلف از جمله محیط زیست کاربردهای وسیعی یافته است. در این مقاله به بررسی کاربردهای فناوری نانو در صنعت آب می پردازیم. نانو *****ها تاریخچه نانو *****اسیون به دهه هفتاد میلادی زمانی که غشاهای اسمز معکوس با فشارهای نسبتاً پایین همراه با جریان آب تصفیه ای قابل قبول، بسط و توسعه پیدا کردند باز می گردد. استفاده از فشارهای بسیار بالا در فرآیند اسمز معکوس، اگر چه منجر به تهیه آب با کیفیت بسیار عالی می شد، ولیکن به همان نسبت هزینه گزاف انرژی مصرفی عاملی نگران کننده به شماره می آمد. در نتیجه، تهیه آب با استفاده از این روش از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبود. بنابراین استفاده از غشاهایی با میزان درصد حذف پایین تر ترکیبات محلول، اما با قدرت نفوذ آب بیشتر و به طبع آن، افزایش حجم آب تصفیه شده با کیفیتی مطلوب (درحد استانداردهای مورد نظر) در فناوری جداسازی یک پیشرفت قابل ملاحظه، به شمار می آمد. از ین رو غشاهای اسمز معکوس با فشار پایین، بعنوان غشاهای نانو *****اسیونی شناخته شدند. نانو *****اسیون فرآیند غشایی جدیدی است که خواص آن بین فرایندهای اسمز معکوس و اولترا*****اسیون قرار دارد و در اختلاف فشار پایین (10-20 بار) قابل استفاده می باشد. به علت عمل نمودن در فشار پایین و بازیابی بالاتر، هزینه های عملیاتی و نگه داری این فرآیند به مواد شیمیایی نیاز نبوده و پساب تولیدی فشرده و غلیظ می باشد. لذا هزینه حمل و نقل و دفع آن کمتر است. به کمک تجهیزات خاص غشاء ها به طور خودکار تمیز می شود. در مورد فرآیند نانو *****اسیون، هزینه انرژی به مراتب از اسمز معکوس کمتر می باشد. نکته حائز اهمیت در مورد نانو *****ها نسبت به سایر غشاها، قدرت انتخاب گری در حذف یون هاست. غشاهای نانو *****اسیون معمولاً از دو لایه تشکیل می شود. لایه نازک و متراکم عمل جداسازی و لایه محافظ، عمل حفاظت در برابر فشار سیستم را انجام می دهد. غشاهای نانو *****اسیون معمولاً در دو نوع باردار و غیرباردار موجود هستند. مکانیسم اصلی در حذف ملکول های بدون بار، خصوصاً ترکیبات آلی بر پایه غربالسازی استوار می باشد. در حال که حذف ترکیبات یونی به دلیل بر عم کنش های الکتروستاتیک بین سطح غشا و گونه های باردار، حذف می شوند. امروزه غشاهای نانویی تجاری، در اشکال متفاوتی استفاده می گردند. این اشکال شامل، سیستم های مارپیچی، صفحه ای، جعبه ای، لوله ای و فیبری می باشد. شکل هر یک از غشاهای نانویی براساس نوع غشا و نانویی براساس نوع غشا و به منظور بالا بردن بازده و عملکرد آن انتخاب می گردد. نانو *****ها برای حذف محدوده وسیعی از ترکیبات به کار گرفته شده است، از جمله : §حذف آفت کش ها از جمله آترازین، سیمازین، دیورن و ایزوپرتورن §حذف ترکیبات آلی فرار مانند مشتقات کلردار آلی سبک مانند کلروفرم، تری کلرواتیلن و تتراکلرواتیلن §حذف محصولات جانبی حاصل از واکنش گندزدا با ترکیبات آلی آب از جمله هالومتان ها §حذف کاتیون ها و سختی §حذف کروم (VI)، اورانیم، آرسنیک §حذف آنیون ها §حذف پاتوژن ها نانو مواد نانومواد در مقایسه با مواد در ابعاد بزرگ دارای سطوح بسیار وسیع تری هستند. به علاوه این مواد قادر به بر هم کنش با گروه های شیمیایی مختلف به منظور افزایش میل ترکیبی آنها با ترکیبات ویژه می باشند. همچنین نانومواد می توانند به عنوان لیگندهای قابل بازیافت با ظرفیت و عملکرد انتخابی بسیار بالا برای یون های فلزی سمی به هسته های رایواکتیو، حلال های آلی و معدنی به شمار می آیند. جاذب ها به طور وسیعی به عنوان جداساز محیطی در خالص سازی آب و برای حذف آلاینده های آلی از آب آلوده استفاده می شدند. تحقیقات وسیعی در این زمینه صورت گرفته است از جمله می توان به کاربرد نانو تیوپ های کربنی تک دیواره برای حذف یون های سنگین ماننده 2Pb، 2Cu، 2Cd، چیتوزان با گروه های عاملی فسفاته برای حذف 2Pb، ترکیب کربن نانوتیوپ- اکسید سدیم برای حذف As (V) ، نانو بلورهای FeO(OH) - برای جذب AS (V) و Cr (VI) ، زئولیت های تعویض یون NaP1 برای حذف فلزات سنگین از پساب های معدنی اسیدی مانند 3Cr، 2Ni، 2Zn، 2Cu، 2Cd، نانو مواد کربنی برای جذب مواد آلی فرار، رنگ های آلی و ترکیبات آلی و ترکیبات آلی کلره، فولرن برای جذب ترکیبات آروماتیک چند حلقوی مانند نفتالین اشاره نمود. نانو مواد حفره ای مواد نانو حفره ای به عنوان یک زیر مجموعه مواد نانو ساختار با دارا بودن سطح منحصر به فرد، شکل ساختمانی و خواص حجمی در زمینه های مختلف از جمله، فرایندهای تعویض یونی، جداسازی، کاربردهای کاتالیستی، ساخت حسگرها، ایزولاسیون ملکولی های زیستی و خالص سازی کاربرد دارند. به طور کلی مواد نانو حفره ای را می توان براساس دامنه قطر منافذ نانویی به سه دسته میکروپور، مزوپور و کاروپور تقسیم نمود. براساس سیستم آیوپاک، حفره های مواد میکروپور دارای قطری کمتر از 2 نانومتر می باشند. مزوپورها دارای حفره های به قطر بین 2 تا 50 نانومتر و ماکروپورها دارای حفره هایی با قطر بیشتر از 50 نانومتر هستند. مواد نانوحفره ای را می توان براساس جنس، از قبیل آلی یا معدنی، سرامیک یا فلز و یا خواص آنها دسته بندی نمود. در سیستم های پلی مری، سرامیکی و یا کربنی نیز مشابه این چنین حفره هایی دیده می شود که البته شکل حفره ها در آن متفاوت هست. در واقع جنس ماده، شکل حفره ها، اندازه آنها و توزیع و ترکیب حفره ها است که در نهایت مشخص کننده نوع کاربرد ماده نانو حفره ای می باشد. این مواد شامل §کربن های نانوحفره ای ترکیبات دارای کاربردهای متنوعی از جمله، جذب گازهای آلاینده، بسته های کاتالیستی، *****های تصفیه آب، مخزن نگهداری گاز و... باشند. §زئولیت های نانوحفره ای عمده کاربرد زئولیت های در فرایندهای تصفیه ای آب (شامل تصفیه آب شرب و پساب های صنعتی) حذف یون های فلزات سنگین می باشد. §پلیمرهای نانوحفره ای (نانوپروس پلی مرها عمده کاربرد پلی مرهای نانوحفره ای براساس عملکرد آنها به عنوان جاذب تعریف می گردد. از جداسازی ملکول های آلی خاص از سیستم های بیولوژیکی تا کاربرد آن ها را در تصفیه آب به منظور حذف آلودگی های ناشی از ترکیبات آلی نظیر فنل ها شامل می شود. نانو ذرات §حذف آرسنیک با نانو ذرات سریم §حذف آرسنیک با نانو ذرات اکسید آهن §حذف کروم با نانو ذرات آهن §حذف مس، کبالت و نیکل با نانو ذرات آهن §حذف ترکیبات آلی با نانو ذرات آهن §حذف آلاینده ها با نانو ذرات آهن در محل §کاهش نیترات با نانوذرات دوفلزی پالادیم- مس §گندزدایی آب با نانو ذرات نقره نانو سنسورها در تصفیة آب و پساب از آنجائی که بسیاری از خواصی که انتظار می‌رود توسط سنسورها اندازه‌گیری شود در سطح مولکولی یا اتمی هستند از نانوتکنولوژی در کاربردهای حسگری یا شناسایی استفادة زیادی می‌شود. سنسورهایی که در ابعاد نانومتری ساخته شده‌اند از حساسیت فوق‌العاده‌ای برخوردارند، عملکرد انتخابی دارند و پاسخ‌دهنده می‌باشند. بنابراین تأثیر نانو تکنولوژی بر سنسورها فوق‌العاده عمیق و گسترده است. به طور کلی به منظور کنترل بوی ناخوشایند، لازم است تا اندازه‌گیری‌هایی مبنی بر میزان بوی منتشر شده انجام شود. ترکیبات بسیاری در بوهای ناشی از تصفیة پساب شناسایی شده‌اند. به طور نمونه این ترکیبات عبارتند از: ترکیبات کاهش یافتة گوگرد یا نیتروژن، اسیدهای آلی، آلدئیدها یا کتون‌ها. در سال‌های اخیر سنسورهای تجارتی مجموعه‌ای که بینی الکترونیکی نامیده می‌شوند برای شناسایی میکروارگانیسم‌ها و فلزات سنگین در آب آشامیدنی (مانند کادمیوم، سرب و روی) و به منظور شناسایی و تعیین مشخصات بوهای ناشی از مخلوط بخار جمع شده در بالای یک جامد یا مایع موجود در یک محفظة دربسته، تولید شده‌اند. این سنسورها روش سریع‌تر و نسبتاً ساده‌ای را برای پیگیری تغییرات در کیفیت آب و فاضلاب صنعتی فراهم می‌آورند. نانوفتوکاتالیست فتوکاتالیست ماده‌ای است که در اثر تابش نور بتواند منجر به بروز یک واکنش شیمیایی شود، در حالی که خود ماده، دست خوش هیچ تغییری نشود. فتوکاتالیست‌ها مستقیماً در واکنش‌های اکسایش و کاهش دخالت ندارند و فقط شرایط موردنیاز برای انجام واکنش‌ها را فراهم می‌کنند. تیتانیم دی اکسید TIO2 (با گستره اندازه بین خوشه‌ها تا کلوئیدها – پودرها و تک بلوهای بزرگ)، نزدیک به یک فتوکاتالیست ایده‌آل است و تقریباً تمامی این خصوصیات رادارد. تنها استثناء آن این است که نور مرثی را جذب نمی‌کند. نانو ذرات دی اکسید تیتانیم، بر سطح زیرلایهای مناسبی از جمله شیشه و یا ترکیبات سیلیسی، پوشش داده می‌شوند و در حوضچه‌های تحت تابش نور ماوراء بنفش، قرار می‌گیرند. بسیاری از آلاینده‌های موجود در آب‌های صنعتی که TIO2 آن‌ها را با آب و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌کند عبارتند از: آلکان‌ها، آلکن‌ها، آلکین‌ها، اترها، آلدئیدها، الکل‌ها، ترکیبات آمینی، ترکیبات سیانیدی، استرها و ترکیبات آمیدی.
  25. پژوهشگران ژاپنی با ترکیب نانولوله‌کربنی و پلیمر موفق به تولید مدارات الکترونیکی انعطاف‌پذیر شدند. از این محصول می‌توان برای تولید ادوات الکترونیکی انعطاف‌پذیر استفاده کرد. طی‌ سال‌های گذشته تلاش‌های زیادی برای ساخت ادوات الکترونیکی انعطاف‌پذیر انجام شده است. در بیشتر محصولات تولید شده از الکترودهای فلزی و عایق‌های اکسیدی استفاده شده است که به دلیل استحکام ساختاری، انعطاف‌پذیری اندکی دارند. برخی محققان برای حل این مشکل از پلیمرها و ترکیبات یونی استفاده کرده‌اند اما این مواد نیز به دلیل سرعت کم و عملکرد ضعیف در ولتاژهای بالا نتیجه خوبی نداشته‌اند. اخیرا محققان موفق به ساخت مداراتی از جنس کربن شده‌اند که کاملا انعطاف‌پذیر است. این مدارها را می‌توان در قالب‌های مختلف وارد و شکل‌دهی کرد. با این روش می‌توان مدارات الکترونیکی را با مواد پلاستیکی ترکیب و قالب‌گیری کرد. در نهایت از ماده بدست آمده می‌توان برای تولید ادوات مختلف از تجهیزات پزشکی گرفته تا وسایل منزل تولید کرد. یوتاکا اونهو از دانشگاه ناگویا ژاپن می‌گوید مواد پلاستیکی که در حال حاضر در تلفن‌های همراه استفاده می‌شود، تنها برای محافظت از تلفن‌های هوشمند است اما با این فناوری می‌توان از این پلاستیک‌ها به عنوان مدار یا نمایشگر استفاده کرد. این کار موجب بهبود عملکرد و افزایش قابلیت‌های تلفن‌های همراه می‌شود. سان از محققان این پروژه می‌گوید نکته کلیدی در این پروژه آن است که تمام ساختار تولید شده از نانولوله‌کربنی و پلیمر بوده که این موجب انعطاف‌پذیری بیشتر ساختار و همچنین افزایش خاصیت ارتجاعی آن می‌شود. نتایج این پژوهش موجب می‌شود تا ما بتوانیم ارتباطی میان ادوات الکترونیکی و محصولات پلاستیکی ایجاد کنیم، با این کار سیستم‌های الکترونیکی جدید با قابلیت طراحی بهتر و عملکرد بالاتر بوجود می‌آید. این مدار جدید از ترکیبات کربنی مختلفی تشکیل شده است که از آن جمله می‌توان به نانولوله‌های کربنی اشاره کرد. علاوه‌براین از پلی‌متیل‌متاآکریلات (pmma) و پلی‌اتیلن‌نفتالات (pen) به ترتیب به عنوان لایه دی‌الکتریک و زیرلایه استفاده شده است. برخلاف پلیمرها و سیالات یونی که پیش از این به عنوان دی‌الکتریک انعطاف‌پذیر مورد استفاده قرار می‌گرفته،pmma به مدارات کمک می‌کند تا در ولتاژهای پایین‌تر و با سرعت بالاتر کار کنند. دلیل امکان کار در ولتاژ پایین وجود شبکه‌های نانولوله‌کربنی است. محققان این ساختار را با دمیدن به صورت گنبدی شکل در آوردند بدون این که ترکی در ساختار آن ایجاد شود. محققان معتقداند که برای تولید انبوه این سیستم، باید نانولوله‌هایی با ساختار یکسان و یکنواخت رشد داده شود. منبع: پینا
×
×
  • جدید...