|
نانوپوشش ها به چه کار می آيند؟
اينهمه تلاش براي چيست؟ استفاده
از فناوري هاي نوين براي دستيابي
به محصولات بهتر و کارايي بالاتر،
مهمترين و تنها عامل اختراعات و
اکتشافات است. نانوپوششها هم
ويژگيهاي محصولات را از جنبههاي
مختلف افزايش دادهاند. در
فعاليتهاي صنعتي ميتوان به
پوششدهي نانومتريِ ضد سايش، ضد
خش و مقاوم در برابر خوردگي اشاره
کرد. پوششهاي اپتيکي هم بهسرعت
در حال پيشرفت هستند. کاربردهاي
پزشکي و بهداشتي هم بيشترين تأثير
را روي سلامتي و زندگي ما دارند.
براي مثال پوششهاي نانوکامپوزيتي
در صنايع بستهبندي سبب نازکتر
شدن بستهبندي و سبکي و طولانيتر
شدن عمر مواد غذايي ميشوند. (شکل
13)
شکل
13 ـ بستهبندي مواد غذايي با
پوششهاي نانوکامپوزيتي
دستة ديگر، کاربردهاي الکتريکي و
الکترونيکياند که موجب کوچکتر
شدن قطعات الکترونيکي، افزايش
ذخيرهسازي اطلاعات، ساخت پوششها
با رسانايي بالا و... ميشوند. در
ادامه، برخي از مهمترين محصولات و
کاربردهاي حاصل از پوششدهي
نانومتري را توضيح ميدهيم.
نانوفيلترها
ما از فيلتر چه انتظاري داريم؟
فيلترهاي معمولي چه ميزان از نياز
ما را برطرف ميکنند؟ براي افزايش
دقت چه تدبيري بايد انديشيد؟
وقتي سرما ميخوريد يا در معرض
هواي آلوده هستيد، براي جلوگيري
از ورود ميکروب، ويروس يا مواد
سمي مثل سرب، چه کاري انجام
ميدهيد؟ اکثراً از يک ماسک سفيد
استفاده ميکنند. (البته بعضيها
حاضرند سرب بخورند، ولي از اين
ماسکها استفاده نکنند!)
ماسکهاي متداول ميتوانند جلو
ورود باکتريها را بگيرند، ولي
باکتريها را از بين نميبرند. به
اين صورت که آنها را روي خود جذب
ميکنند. بعد از مدتي باکتريها و
ذرات، روي پوشش جمع ميشوند و
لايهاي از مواد مضر را تشکيل
ميدهند و چون ماسک با سيستم
تنفسي در ارتباط است، استفاده از
آن خطرناک است و در نتيجه نياز به
تعويض دارد. اين مشکل را پوششهاي
نانوذرات نقره حل کردهاند. ويژگي
اين پوشش از بين بردن
ميکروبهاست. در نتيجه اين
ماسکها طول عمر بيشتر و کيفيت
بهتري نسبت به ماسکهاي معمولي
دارند. (شکل 14)
شکل 14ـ ماسک ساختهشده با کمک
نانوذرات نقره
شرکت Argonide Nanomaterials
سازندة نانوذرات و محصولات
نانوفيلتراسيون است. اين فيلترها
از الياف نانومتري آلومينا ساخته
شدهاند. اين الياف ذرات نانومتري
را به خود جذب ميکند و نگاه
ميدارد. از اين فيلتر ميتوان
براي تصفية آب استفاده کرد، چون
9/99 درصد ويروسها را در جريان
آب با سرعتي بيشتر از نمونههاي
فعلي حذف ميکند. در بيشتر نواحي
جهان، بهخصوص جهان سوم، مردم
دسترسي کمي به آب آشاميدني دارند
و استفاده از اين محصول براي اين
گروه از انسانها بسيار مفيد
خواهد بود.
پوششهاي ضدّ سايش
خيلي از ابزار مثل ابزارآلات برش،
متّه و... به علت کاربردشان بيشتر
در معرض اصطکاک قرار ميگيرند و
زودتر ساييده ميشوند.
شرکتNanodyne اين مشکل را با ساخت
پوششي کامپوزيتي حل کرده است. اين
پودر کامپوزيتي ترکيبي از کاربيد
تنگستن و کُبالت است که اندازة
دانههاي آن از 15 نانومتر بيشتر
نميشود و بر اثر پخت به مادهاي
سختتر از الماس تبديل ميگردد و
پوشش بسيار مناسبي براي ابزار
آلات توليد ميکند.
OLED
يکي از محصولات مهم فناوري نانو،
ساخت صفحات نمايشگر بلور مايع با
استفاده از لايههاي پليمري
فولرين است که به OLED مشهورند.
به طور خلاصه، فولرينها به خاطر
خواص نورانيشان ميتوانند وضوح
بيشتري به مانيتور بدهند.
بنابراين OLED ها نسبت به LCD ها
قابليت تفکيک و وضوح بالاتري
دارند.
پوششهاي فوتوکاتاليستي با خاصيت
خودپاککنندگي
اين کاربرد نانوپوششها بيشتر
مورد علاقة دانشآموزاني است که
وقتي از مدرسه به خانه باز
ميگردند بايد جواب مادرشان را
بدهند که چرا لباسهايشان خاکي و
گچي است! در چنين شرايطي
لباسهايمان را ميشوييم، ولي در
مقياسهاي بزرگ مثل ديوار، کف
اتاق، قطعات و... تميز کردن، هم
پرهزينه است و هم وقتگير.
بنابراين بهترين راه حل اين است
که اصلا کثيف نشوند که بخواهيم
تميزشان کنيم . ( قابل توجه افراد
تنبل ! )
امروزه قطعاتي طراحي شدهاند که
هيچگاه کثيف نمي شوند و علاوه بر
اين، قابليت تميزکنندگي و تصفيه
را نيز دارند. پوششهاي
فوتوکاتاليستي جزو اين گروه
هستند. اين پوششها از بلورهايي
تشکيل شدهاند که در مقابل نور
خاصيت خودپاککنندگي پيدا
ميکنند. اين پوشش ميتواند با
اسپري کردن روي انواع سطوح قرار
بگيرد و با تجزية مواد
آلودهکنندة هوا آن را هم تصفيه
کند. لباسهاي ضدّ لک هم خاصيت
خودتميزشوندگی دارند، ولي
سازوكارشان با پوششهاي
فوتوکاتاليستي متفاوت است.
خبرنامة شمارة دو را بينيد.
اگر برگ نيلوفر آبي را تا حالا
ديده باشيد (اگر تا حالا دقت
نکردهايد، به عکس نگاه کنيد)،
هميشه قطرههاي آب روي آن و در
مرکز برگ جمع ميشوند، ولي
هيچگاه برگ خيس نميشود.
دستتان را با کرِم چرب کنيد و بعد
آن را توي آب فرو ببريد. اين
تجربهاي است که احتمالاً پيش از
اين داشتهايد. در اين حالت آب
قطره قطره روي دستتان قرار
ميگيرد و به سمت پايين سرازير
ميشود.
شيشههاي ضد بخار هم با همين روش
عمل ميکنند. در اين حالت
لايهاي را روي سطح شيشه
مينشانند که با آب خيس نميشود
(مثل بالهاي اردک در آب در شکل
19).
يعني وقتي بخار روي سطح شيشه
مينشيند، نميتواند مثل يک لاية
نازک روي آن جا خوش کند، بلکه به
صورت قطره قطره درميآيد و از
روي آن سُر ميخورد.
استفاده از لايههاي ضد نورUV
يکي از نعمتهاي خوب خدا که به آن
كم توجه ميكنيم، لاية اُزُن است.
اين لايه مقدار زيادي از پرتو UV
(Ultra Violet: ماوراي بنفش) را
جذب ميکند. با وجود اين، مقداري
از آن نيز به سطح زمين ميرسد كه
گرچه اندك است، اما با سوراخ شدن
لاية اُزُن (نمونهاي از
شاهکارهاي بشر!) مقدار آن بيشتر
شده و خطر خراب شدن لايههاي پوست
افزايش زيادي پيدا كرده است.
محققان با دو روش از اين تخريب
جلوگيري ميکنند. روش اول كه در
ادامه توضيح داده ميشود، با
استقبال خوب صنايع آرايشي مواجه
شده است. اين صنايع در کرمهاي ضد
آفتاب از روش اول استفاده
کردهاند و چون ما آدمها به
زيبايي و سلامت خود اهميت زيادي
ميدهيم، از اين راه پول خوبي به
جيب زدهاند.
حالت اول اين است که اجازة نفوذUV
را به سطح مورد نظر نميدهند. فکر
ميکنيد براي اين کار، با توجه به
توضيحاتي که قبلاً دادهايم،
بهترين نوع پوشش چيست؟ درست است،
لاية نازک بسيار مناسب است. ولي
به جز آن از نانوذارات هم ميتوان
استفاده کرد. (شکل 20)
در
حالت دوم UV جذب ميشود. براي اين
كار از نانوذرات اکسيد روي
استفاده ميکنند. يکي از علل
مرغوبيت کرمهاي آفتاب ساختهشده
با نانوذرات اکسيد روي، شفافيت
اين نانوذرات است. در گذشته هم
موادي را به کرمهاي آفتاب اضافه
ميکردند، ولي اين مواد موجب کدر
شدن کرم ميشد. ولي نانوذرات به
علت ريز بودن تغييري در رنگ کرم
ايجاد نميکنند.
پوششهاي هوشمند
هنوز تحقيقات در اين زمينه ادامه
دارد، ولي اثرات آن به اينگونه
خواهد بود:
روزي را تصور کنيد که براي عوض
کردن رنگ ناخنهايتان به ناخنتان
دستور شفاهي بدهيد! شما از مايعي
شفاف استفاده خواهيد کرد که با
تغيير جاي اتمهايش دستور شما را
عملي ميکند. اين مواد هوشمند از
روش شکست نور استفاده خواهند کرد،
درست مثل بال پروانه. ولي خدا آن
روز را نياورد! همينطوري هم مدل
ناخنها عجيب و غريب است، چه رسد
به اينکه دستهاي هر کس مثل يك
جعبه مدادرنگي بشود!
نتيجهگيري و مرور کلي
در اين گزارش با تعاريف پوشش،
روشهاي توليد، خواص و کاربردهاي
آنها آشنا شديم و هر يک از مباحث
فوق را در مورد نانوپوششها بررسي
کرديم. درک مفهوم نانوپوششها
مستلزم بيان پيشزمينهاي دربارة
پوششهاست. به طور کلي نانوپوشش
دربرگيرندة مفهوم لايههاي
نانومتري و روکشهاي نانوساختار
است. در کل، نانوپوششها داراي
خواص بهتري نسبت به پوششهاي
معمولي هستند و از نظر کاربردي
ميتوان آنها را در مصارف حساس به
کار برد. اگرچه به طور كلي
روشهاي توليد اين نوع از پوششها
با روشهاي توليد پوششهاي متداول
تفاوت چنداني ندارد، اما ميتوان
با دقت در پارامترها و شرايط
توليد، چنين پوششهايي را هم
توليد نمود. کاربردهاي
نانوپوششها با توجه به ساختار
ويژة آنها و خواص ناشي از اين
ساختار تعيين ميشود. |