فهرست نانوموادهای اصل منتشر شد/ از پلاستیک نانویی تا ماسک

به گزارش خبرنگار مهر، بررسی محصولات نانو و ارائه تاییدیه نانو مقیاس به آنها از جمله فعالیت های مهم ستاد توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری بوده است. در واقع بررسی مواد و محصولات تولید و عرضه‌شده در حوزه فناوری نانو، سبب شفافیت بازار محصولات نانو شده و به‌ ارتقای کیفی این محصولات و افزایش اعتماد مصرف کنندگان کمک می‌کند.

در حال حاضر محصولات نانویی معتبر در صنایع نساجی و پوشاک، تجهیزات، دارو و تجهیزات پزشکی، بهداشت و سلامت، عمران و ساختمان، خودرو و حمل و نقل، رنگ و رزین، لوازم خانگی، آب و محیط زیست، نفت و صنایع وابسته، نیرو و انرژی، کشاورزی و غذا مشخص شده اند.

۱۲ محصول دسته بندی شده در مواد نانویی که مبتنی بر فناوری نانو هستند و موفق به اخذ تأییدیه نانو مقیاس از ستاد توسعه فناوری نانو شده اند معرفی شده اند.

نانومواد های تایید شده به شرح زیر است:

نانو امولسیون لیپوزومال فسفاتیدیل کولین

امولسیون مخلوطی از دو یا چند مایع است که به‌طور طبیعی قابل امتزاج نیستند. امولسیون‌ها اغلب جزئی از سیستم‌های دوفازی کلوئیدی طبقه‌بندی می‌شوند. میکرو امولسیون‌ها و نانو امولسیون‌ها به‌عنوان دو دسته ویژه از امولسیون‌ها، مایعاتی نیمه شفاف هستند با این تفاوت که در نانو امولسیون‌ها اندازه قطره‌ها در محدوده ۱۰۰ نانومتر قرار دارد.

لیپوزوم‌ها وزیکول‌های کروی هستند که شامل حداقل دولایه لیپیدی هستند. آن‌ها حامل‌های دارویی بالقوه‌ای برای شماری از داروها شامل داروهای قدیمی با وزن مولکولی کم، پروتئین درمانی و عوامل تشخیصی به شمار می‌روند.

لیپوزوم‌ها با پراکنده شدن فسفولیپیدها در محیط آبی به‌طور خودبه‌خود تشکیل می‌شوند. آن‌ها توانایی به دام انداختن ترکیبات آب‌دوست و آب‌گریز، جلوگیری از تجزیه ترکیبات به دام افتاده و رهاسازی آن‌ها در هدف تعیین‌شده را دارند. به دلیل زیست سازگاری، زیست‌تخریب‌پذیری، سمیت کم و توانایی به دام انداختن داروهای آب‌دوست و آب‌گریز و همچنین ساده‌سازی دارورسانی در مکان‌های خاص بافت تومور، لیپوزوم‌ها توجه زیادی را هم به‌عنوان سیستم‌های تحقیقاتی و هم به‌عنوان سیستم¬های دارورسانی تجاری به خود جلب کرده‌اند.

کلی اصلاح شده مشابه ۱۵A

سیلیکات‌های لایه‌ای یا کلی‌ها، زیر گروهی از جامدات لایه‌ای هستند که شامل موادی از قبیل ترکیبات گرافیت اینترکلیت شده، پرووسکایت لایه‌ای و دیکالکوژنایدهای لایه‌ای هستند. کلی‌ها دارای خواص فیزیکی متعددی بوده و به دلیل سختی لایه‌ای بالا و آنیزوتروپی ساختاری اساساً دارای مزایای زیاد کاربردی هستند. پرکاربردترین کلی انبساط یافته، کلی دی اکتاهدرال (مونت موریلونیت) است.

این نوع کلی به دلیل رفتارهایی از قبیل متورم شدن، خواص جذب سطحی، خاصیت تبادل یونی و سطح ویژه بالا، کاربردهای زیادی در زمینه‌های مختلف دارد. امروزه اصلاح سطح کلی‌های معدنی به‌منظور بهبود کاربردهای آن به‌طور قابل‌توجهی اهمیت پیداکرده است.

اصلاح سطح با عامل‌های آلی یکی از مؤثرترین روش‌های شناخته‌شده است؛ زیرا خواص سطحی می‌توانند به‌طور گسترده‌ای به‌وسیله پلیمرها و عوامل آلی متنوع تغییر کنند.

نانوکامپوزیت لاستیک-سیلیکا

محصول مورد نظر نانوکامپوزیت لاستیک-سیلیکا است که جهت استفاده در ساخت واشرهای آب بند لوله و اتصالات تولید شده است. لاستیک مهم‌ترین پلیمر تجاری است. زنجیره‌های پلیمری لاستیک، بلند، انعطاف پذیر و دارای پیچ و تاب است.

تحت تنش، زنجیره مولکولی باز شده و در نتیجه یک ساختار طولی تشکیل می‌شود. این ساختار سبب ایجاد کشش زیاد در محصول، حجم خالی زیاد و حالت آمورف خواهد شد. در نتیجه این ماده خواصی چون سختی کم، الاستیسیته بالا و ازدیاد طول زیاد در نقطه شکست خواهد داشت.

این خواص اولیه لاستیک برای کاربردهای صنعتی مطلوب نبوده و می‌توان با افزودن پرکننده آن را بهبود داد .بهبود خواص مکانیکی به فصل مشترک بین زمینه و پرکننده بستگی دارد زیرا بار اعمالی از طریق فصل مشترک از پرکننده عبور می‌کند. در این محصول، افزودن نانوذرات سیلیس باعث بهبود خواص سایشی و کشش نانوکامپوزیت شده است.

کلوئید نقره با کاربرد افزایش انتقال حرارت

فلزها رساناهای خوبی به شمار می‌روند و گرما را به‌راحتی انتقال می‌دهند. رسانایی گرمایی به رسانایی الکتریکی مربوط می‌شود به‌طوری‌که رساناهای خوب الکتریکی، رساناهای خوب حرارتی نیز هستند. انتقال حرارت، تبادل انرژی گرمایی بین سامانه‌های فیزیکی محسوب می‌شود. میزان انتقال حرارت به دمای سیستم و خواص محیطی که در آن انتقال صورت می‌گیرد بستگی دارد.

انتقال حرارت در راستایی که آنتروپی بخشی از سیستم را افزایش می‌دهد اتفاق می‌افتد.   نقره یک فلز واسطه نرم، سفید و براق است که دارای بیشترین رسانایی الکتریکی، گرمایی و درخشندگی در میان تمام فلزات است. پوشش دهی سطوح فلزات با نقره به افزایش ضریب انتقال حرارت زیر لایه منجر می‌ شود

. نانوذرات نقره جزء تجاری‌ترین نانوذرات در جهان به شمار می‌روند. افزایش میزان سطح مؤثر در زمان تبدیل نقره بالک به نانوذرات نقره باعث بیشتر شدن سرعت انتقال حرارت در پوشش‌های ایجادشده با این ماده خواهد شد.

ماسک تنفسی فیلتردار

ماسک ساخته شده با نانوالیاف، از چندین لایه تشکیل شده که یکی از لایه‌های میانی حاوی نانوالیافی با قطر نانومتری است. لایه‌ نانوالیاف برای جلوگیری از ورود ذرات مضر میکرونی به دستگاه تنفسی انسان است. با توجه به استفاده از نانو الیاف در ماسک‌های تنفسی، کارایی این نوع ماسک‌ها در مقایسه با انواع تجاری آن به صورت قابل ملاحظه‌ای بهبود می‌یابد.

استفاده از الیاف نانومتری نفوذ پذیری ماسک را به مقدار بسیار جزیی کاهش می‌دهد. ماسک‌های اصلاح شده با نانو الیاف با توجه به کیفیت بالایی که دارند برای عموم، پزشکان و افرادی که نسبت به آلودگی محیط زیستی حساسیت بالا دارند، قابل استفاده است.

نانو لوله های کربنی چند دیواره

نانولوله‌های کربنی در خانواده نانو مواد جزء نانومواد یک‌بعدی طبقه‌بندی می‌شوند. نانولوله‌های کربنی چند دیواره در صنعت از اهمیت قابل‌توجهی برخوردار هستند. نانولوله‌های کربنی چند دیواره ساختارهای یکنواختی از کربن خالص هستند که می‌توان آن‌ها را با استفاده از اصول شیمیایی دست‌کاری نمود. این مواد به‌طور ساختاری شامل لایه‌های چندگانه از گرافیت‌های رول شده بر روی یکدیگر هستند که ساختارهای لوله‌ای شکل را تشکیل داده‌اند.

سه خاصیت نانولوله‌های کربن چند دیواره به‌طور ویژه در صنعت موردتوجه قرار می‌گیرند؛ رسانایی الکتریکی (هم رسانا با مس)، استحکام مکانیکی (۱۵ تا ۲۰ برابر قوی‌تر از فولاد و ۵ برابر سبک‌تر از آن) و رسانایی گرمایی آن‌ها (یکسان با الماس و ۵ برابر بیشتر از مس). ترکیبی از این خواص تأثیرگذار این مواد را برای گستره وسیعی از کاربردهای مفید و سودمند توانمند ساخته است.

زئولیت ۴A

زئولیت‌ها مهم‌ترین گروه از مواد معدنی آلومینوسیلیکاته هستند. زئولیت ۴A از خانواده LTA بوده و اندازه حفرات آن‌ها ۴. ۲ انگسترم است. کسر حجمی فضای خالی این زئولیت ۴۷/۰ بوده و نسبت عنصر سیلیس به آلومینای آن یک می‌باشد. دمای تخریب این زئولیت ۷۰۰ درجه سانتی گراد است.

پوشش حاوی نانولایه TiN/TiAlSiN روی فولاد زنگ نزن

این محصول پوشش حاوی نانولایه‌های TiN/TiAlSiN است که روی فولاد زنگ نزن اعمال شده تا خواص مکانیکی و سایشی این نوع فولاد را افزایش دهد. استفاده از پوشش‌های چند لایه به دلیل تجمیع خواص پوشش‌های مختلف و بهینه سازی خواص پوشش است.

لایه TiN به عنوان اولین لایه چسبیده به زیرلایه، به علت چسبندگی خوب به زیرلایه انتخاب شده است و دارای سختی متوسط و چقرمگی خوبی است. ساختار نانوکامپوزیتی TiN/TiAlSiN، دارای خواص سختی بسیار بالا ناشی از حضور TiAlSiN یا همان نانوکامپوزیت TiAlN/α-Si۳N۴ و به دلیل حضور عنصر سیلیسیم دارای تنش پسماند بسیار کم است و مقاومت دمایی بالایی را ارائه می‌دهد.

به دلیل قرارگیری لایه TiAlSiN در کنار لایه‌های TiN، علاوه بر افزایش سختی نهایی پوشش، چقرمگی آن نیز بهینه شده و مقاومت دمایی بالایی ایجاد می‌کند. آخرین لایه از جنس TiAlSiN است که به علت دارا بودن سختی بسیار بالا، زبری خوب و مقاومت دمایی بالا، خواص نهایی و تریبولوژیک پوشش را کنترل می‌کند.

گرانول آنتی باکتریال

این محصول گرانول نانوکامپوزیتی پلی پروپیلن-اکسید روی است که حضور نانو ذرات اکسید روی باعث ایجاد خاصیت آنتی باکتریال شده است. منسوجات محیط مغذی برای رشد باکتری‌ها محسوب می‌شوند.

برای تولید منسوجاتی با خاصیت آنتی باکتریال استفاده از نانو ذرات مورد توجه قرار گرفته است. نانو ذرات اکسید روی یکی از نانو ذرات پرکاربرد برای مقابله با باکتری‌ها است. کاربرد این گرانول نانو کامپوزیتی تولید الیاف بســیار نازک مورد استفاده در نساجی است.

گرانول پلی پروپیلن حاوی نانوذرات نقره با خاصیت آنتی باکتریال

پلی‌پروپیلن (PP) یا پلی پروپین یک رزین مصنوعی ساخته‌شده به روش پلیمریزاسیون پروپیلن است. PP به‌طورمعمول محکم و انعطاف‌پذیر است؛ به‌ویژه هنگامی‌که با اتیلن کوپلیمریزه می‌شود.

این ویژگی به آن اجازه می‌دهد تا به‌عنوان یک پلاستیک مهندسی به کار رود که با موادی از قبیل اکریلو نیتریل استایرن بوتادین (ABS) رقابت می‌کند. همچنین به‌طور قابل قبولی یک محصول تجاری به‌حساب می‌آید.

بیشتر PP تجاری ایزوتکتیک بوده و دارای یک سطح کریستالی متوسط بین پلی‌اتیلن چگالی پایین (LDPE) و پلی‌اتیلن چگالی بالا (HDPE) است. در میان گونه‌های متفاوتی از پلاستیک‌ها، PP دارای خواص متعادل مکانیکی، گرمایی، شیمیایی و غیره است.

فرایند تولید ساده و ارزان‌قیمت به شکل‌های مختلف فیلم، غیر منسوج، پارچه، تکه‌های بزرگ و کوچک و غیره برای آن ارائه می‌شود. خواص PP به وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی، تبلور، نوع و تناسب کومونومر و دارا بودن خاصیت ایزوتکتیک وابسته هستند. انرژی سطحی کم و فقدان گروه‌های عاملی پلی‌پروپیلن، توسعه پوشش‌های مطلوب بر روی سطوح آن را محدود می‌کنند.

ازاین‌رو به فعالیت ضد باکتریایی اضافی برای استفاده در کاربردهای ضد باکتریایی نیازمند است. یون‌های نقره و ترکیبات آن برای طیف وسیعی از باکتری‌ها بسیار کشنده هستند. آن‌ها سمیت خیلی کمی نسبت به سلول‌های بدن انسان نشان می‌دهند؛ آن چنانکه استفاده از نقره در اشکال مختلف یک روش رایج برای محافظت در مقابل باکتری‌ها است.

اثر ضد باکتریایی نانو کامپوزیت پلیمر- نقره محفوظ باقی می‌ماند و بازدهی آنتی‌باکتریال خوب آن در برابر گونه‌های مختلف باکتری‌ها مشاهده‌شده است.

نانو کامپوزیت پلی وینیل کلراید سخت

این محصول نانوکامپوزیت UPVC حاوی نانوذرات است. پلی ونیل کلراید سخت (UPVC) از جمله پلیمرهای بسیار پرکاربرد در ساختمان سازی است که کاربردهایی از قبیل لوله، تیوب، پروفیل‌های درب و پنجره، مجاری آب و فیتینگ‌ها دارد. UPVCاز جمله موادی است که از مواد افزایش دهنده شکل پذیری در آن استفاده نمی‌شود. این مواد دارای مقاومت به ضربه بالا بوده و دارای سطح خارجی سفید رنگ است. پرکننده‌های با ابعاد نانومتری به علت سطح ویژه بالا، خواص بی‌نظیری به این پلیمر می‌دهند.

نانوذرات  یکی از پرکننده‌هایی است که به UPVC افزوده می‌شود که باعث بهبود مقاومت به ضربه محصول می‌ شود.

نانو کلوئید نقره-۴۰۰۰ppm

کلوئید نقره حاوی یون‌ها و ذرات باردار خیلی کوچک نقره در یک محیط مایع می‌باشد. هنگامی‌که ذرات، بار الکترواستاتیک هم نام داشته باشند، یکدیگر را دفع کرده و باعث تشکیل سوسپانسیون یکنواختی از ذرات در سرتاسر محیط می‌شود.

اگرچه وجود یون‌های نقره در این دسته از محصولات دارای اهمیت است اما یک محلول ۱۰۰ درصدی از یون‌های نقره، کلوئید نقره به شمار نمی‌رود. نام‌گذاری‌های متعددی برای توصیف کلوئید نقره انجام‌شده است که یکی از آن‌ها «سل نقره» است. گاهی اوقات از کلوئید نقره به‌عنوان نانو نقره نیز یاد می‌شود که شامل ذراتی در محدوده بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر هستند.