ورق پلی آمین هیدرو کلرید آب دوست

محققان در دانشگاه MIT با ساخت پوشش‌های نانومتری از جنس نانو ذرات سیلیکات موفق به مهار اندازه قطرات آب شده و پیش از بزرگ شدن قطره‌ها روی سطح مواد (که موجب شکست نور می‌شود) آن‌ها را پخش می‌کنند. این محصول ورق پلی آمین هیدرو کلرید نامیده می‌شود. 

مبانی:
برای انجام این پروژه ابتدا یک لایه مواد نانومتری از جنس نانو شیشه به صورت لایه‌ای روی سطح قرار داده شده است. پس از آن یک غشاء متخلخل نانومتری شفاف که آب دوست است روی لایه‌های اضافه شده است. با اضافه کردن این سطح قطرات آب بین بافت متخلخل پخش‌شده و علاوه بر ضد لک شدن، ضد بخار هم می‌شود. 

روش تولید:
ابتدا زیر لایه را درون محلول بَسپاری قرار می‌دهند تا یک لایه بَسپار سخت‌روی آن ایجاد شود. سپس این ورق که الآن یک لایه بَسپار محکم روی آن اضافه‌شده را با آب می‌شویند. پس از آن ورق تمیز شده را درون محلول نانو ذرات شیشه قرار می‌دهند. این چرخه ۱۰ تا ۲۰ بار تکرار می‌شود تا لایه محکمی از نانو ذرات شیشه روی ورق ایجاد شود. در پایان کل ورق در دمای ۴۰۰ تا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد گرم شده تا نانو پودر سیلیکات درون بافت بَسپاری نفوذ کرده و ساختار متخلخل ایجاد کند. 

محمدجواد بابا شاهی

مقدمه‌ای بر تصفیه آب با فناوری نانو به کمک نانو ذرات

با کاهش سایز (ابعاد) ذرات نسبت سطح به حجم آنها بالا می‌رود. از اینرو برهمکنش شیمیایی و فیزیکی این مواد با سایر مواد بیشتر می‌شود. این خاصیت موجب رشد روز افزون استفاده از نانوذرات برای پاکسازی آلودگی‌های آب شده است. مواد نانومتری خاص قادرند فلزات سمی و سنگین، ترکیبات آلی و معدنی و حتی فلزات رادیواکترویسته را جذب و از آب جدا کنند. جالب آن است که با تمیزسازی این این مواد، از نانوذرات بارها می‌توان استفاده کرد.

یکی از روش‌های جداسازی ذرات معلق و مواد آلی محلول در آب که به طور وسیعی استفاده می‌شود، افزودن مواد جذب کننده به آب است. با توجه به افزایش خواص سطحی به حجمی مواد با کاهش سایز، استفاده از نانومواد در این روش راهکاری موثر است. برای مثال به نمونه‌ّای زیر توجه فرمایید:

۱. جذب فلزات سنگین مانند Pb، Cu،Cd و ... به کمک نانو لوله‌‌های کربنی تک دیواره
۲. جذب As به کمک ترکیب نانو لوله‌های کربنی و نانو ذرات اکسید سدیم
۳. جذب As و Cr با نانو ذرات اکسید آهن
۴. جذب Cr و Ni و Zn و Cu و Cd به کمک نانو زئولیت‌ها و نانوذرات اکسید آهن
۵. جذب مواد آلی فرار، رنگ‌های آلی و سایر ترکیبات آلی با نانو ذرات گرافیتی و نانوذرات آهن
۶. جذب نفتالین به کمک فولِرِن‌ها
۷. جذب نیترات به کمک ترکیبات پلادیم-مس
۸. گندردایی آب با نانو ذرات نقره

مقدمه‌ای بر خواص، انواع و کاربردهای کلی نانو ذرات

یک نانو ذره یا نانو پودر کی ذره‌ی بسیار کوچک است که حداقل یک بعد زیر ۱۰۰ نانومتر دارد. در حاضر در زمینه‌ی تولید نانو ذرات حوزه‌های بیوپزشکی، اپتیکی و الکترونیک بیشترین حجم فعالیت تحقیقاتی را دارند.

خواص نانو ذرات
با کاهش سایز ذرات خواص سطحی به حجی آنها افزایش می‌یابد از سوی دیگر با کاهش ابعاد مواد خواص کوانتومی در آنها بروز کرده و رفتاری متفاوت با رفتار مواد معمول از خود نشان می‌دهند. برای مثال سیم مسی را در نظر بگیرید، در حالت عادی بسیار انعطاف پذیر است در حالی که از دیدگاه نانومتری هنگام خم کردن میله، ساختار مس در واحد‌های ۵۰ نانومتری خم شده و اگر ذرات آن را تا زیر ۵۰ نانومتر کوچک کنیم به یکی از مستحکم‌ترین مواد شناخته شده تبدیل می‌شود. یا به عنوان مثالی دیگر بعضی از مواد نانومتری وقتی به زیر ۱۰ نانومتر می‌رسند نسبت به تغییرات دما به شدت حساس شده و خواص نیمه‌هادی از خود بروز نمی‌دهند و نمی‌توان از آنها به عنوان کلید‌های حافظه‌های الکترونیکی مانند SD Ramها استفاده کرد.

ذکر این نکته لازم است که با افزایش خواص سطحی به حجمی، شدت واکنش پذیری مواد بیشتر شده و برای مهار آن باید از تکنیک‌های پیشرفته استفاده کرد.

انواع نانو ذرات
* با توجه به نوع عناصر سازنده، نانو ذرات را می‌توان در انواع فلزی، سرامیکی، پیلیمری و نیمه‌هادی تقسیم کرد.

* از نظر شکل ظاهری نانوذرات را می‌توان در دست‌های نانو کره‌ها، نانومیله‌ها و نانو صفحه‌های موج‌دار دشته‌بندی کرد.

* از دیدگاه فیزیک نیز نانوذرات در دسته‌های نانوخوشه‌ها، نانوبلورها و نقاط کوانتومی جای میگیرند.

کاربرد نانو ذرات

۱. در بیوفناوری به عنوان حامل دارو استفاده می‌شوند
۲. در عکس‌برداری از بخش‌های مختلف بدن به عنوان عامل ایجاد تصویر عمل می‌کنند
۳. به عنوان لایه‌ی ضد ویروس و میکروب در بانداژهای بدون نیاز به تجدید
۴. حرکت در دستگاه گردش خون بدن شناسایی و تجمع در اطراف سلول‌های سرطانی
۵. به عنوان یکی از اجزاء سازنده کامپوزیت‌ها
۶. به عنوان یکی از اجزاء سازنده کامپوزیت‌های طبیعی
۷. کاتالیزورهای ذره‌ای
۸. به عنوان علامت دهنده در نایلون‌های مقاوم در برابر کشش
۹. روکش‌های ضد خش و مقاوم
۱۰. افزودنی سوخت و شستشوی داخل موتورها
۱۱. به عنوان پودرهای سایش بسیار مقاوم و ریز
۱۲. حامل بار الکتریکی در باطری‌ها و پیل‌های سوختی
۱۳. به عنوان عامل بهبود خواص روان کنندهگی در روغن‌ها
۱۴. اکسید شونده و محافظت کننده از سایر مواد
۱۵. آنالیزهای زیستی در پزشکی
۱۶. لوازم آرایش مانند کرم‌های ضد آفتاب
۱۷. تجزیه مواد آلوده و پاکسازی محیط زیست