کاربرد نانو مواد در صنایع

دوره 7، شماره 70، اردیبهشت 1404، صفحات 1 - 12

نویسندگان : علی ربانی و حسین بهجت *

چکیده :
فناوری نانو به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین و تأثیرگذارترین حوزه‌های علمی قرن بیست و یکم، زمینه‌ساز تحولات بنیادین در ساختار و عملکرد بسیاری از مواد و محصولات صنعتی شده است. نانومواد، که در مقیاس ۱ تا ۱۰۰ نانومتر تعریف می‌شوند، به دلیل برخورداری از ویژگی‌های منحصربه‌فردی همچون نسبت بالای سطح به حجم، فعالیت سطحی زیاد، خواص نوری، مکانیکی، الکتریکی و شیمیایی بهبودیافته، توانسته‌اند جایگاه ویژه‌ای در میان صنایع مختلف به دست آورند. مقاله حاضر با هدف بررسی عمیق کاربردهای نانومواد در حوزه‌های گوناگون صنعتی نگاشته شده و سعی دارد ضمن معرفی ساختار و انواع اصلی نانومواد، نقش این مواد را در ارتقاء عملکرد، کارایی، کیفیت و پایداری محصولات صنعتی تحلیل نماید. در این مطالعه ابتدا مروری جامع بر نانومواد پرکاربرد نظیر نانولوله‌های کربنی، نانوذرات فلزی (مانند نقره، طلا و مس)، نانوکامپوزیت‌ها، نانوذرات مغناطیسی، نقاط کوانتومی و نانوذرات اکسید فلزات (مانند ZnO وTiO₂) انجام شده و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آن‌ها تحلیل گردیده است. سپس کاربرد این نانومواد در صنایعی همچون خودروسازی (جهت ساخت قطعات سبک‌وزن و مقاوم)، الکترونیک و نیمه‌هادی‌ها (برای تولید حسگرها و مدارهای بسیار کوچک)، داروسازی و پزشکی (در ساخت داروهای هدفمند، حامل‌های دارویی، و تشخیص‌های زیستی)، صنایع انرژی (افزایش بازده سلول‌های خورشیدی، باتری‌ها و پیل‌های سوختی)، صنایع غذایی (در بسته‌بندی‌های هوشمند و افزایش ماندگاری محصولات)، و همچنین صنایع نساجی، ساختمانی و نظامی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مقاله حاضر به تحلیل مزایای اقتصادی استفاده از نانومواد، از جمله کاهش مصرف انرژی، افزایش طول عمر تجهیزات، بهبود بهره‌وری فرآیندهای تولیدی و توسعه محصولات نوآورانه می‌پردازد. در کنار این مزایا، به چالش‌ها و دغدغه‌های مرتبط با ایمنی، سمیت زیستی، مسائل زیست‌محیطی، نبود استانداردهای جهانی و هزینه‌های بالای تجاری‌سازی نیز اشاره شده و لزوم توجه به پژوهش‌های میان‌رشته‌ای و توسعه چارچوب‌های نظارتی مورد تأکید قرار گرفته است. یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که بهره‌برداری هوشمندانه از نانومواد نه تنها می‌تواند کیفیت و بازده صنایع مختلف را بهبود بخشد، بلکه بستری برای نوآوری‌های آینده و دستیابی به توسعه پایدار فراهم می‌آورد.

کلمات کلیدی :
نانومواد، فناوری نانو، صنعت، نانوذرات، نانوکامپوزیت، نوآوری صنعتی، توسعه پایدار، ایمنی زیستی.