دانلود تحقیق فناوری نانو و کاربرد آن

اختصاصی از اس فایل دانلود تحقیق فناوری نانو و کاربرد آن دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

 تعریف فناوری نانو
تعریف فناوری نانو با توجه به ماهیت و زمینه های گسترده فعالیت آن، در عین سادگی، بسیار دشوار است. شاید بتوان گفت هنوز تعریف کاملی که تمام خصوصیات این پدیده را بیان کند، وجود ندارد. با وجود این، در اینجا به چند تعریف مفید و کاربردی اشاره شده است.
"فناوری نانو یعنی بررسی مواد در ابعاد اتمی یا مولکولی و یا بررسی مواد در مقیاس یک میلیاردیوم آن". این ساده ترین و عامیانه ترین تعریفی است که می توان از فناوری نانو ارائه کرد. می دانیم که یک نانومتر ده به توان منفی نه یا یک میلیاردیوم متر است. این عدد یک هشتاد هزارم قطر موی انسان و یا ده برابر قطر یک اتم هیدروژن است.
فناوری نانو بخشی از علم و فناوری است که ابعاد کوچکترین ارقام با معنی در حدود 1/0 تا 100 نانومتر در آن نقش اساسی ایفا می کنند. باتوجه به این تعریف، فناوری نانو توصیف همه جانبۀ فعالیت ها و تلاشهایی است که با دست بردن در اساسی ترین جزء ماده (اتم ها)، باعث می شود تا به خواص خارق العاده ای از آن دست یابیم؛ چراکه اگر مواد به کوچکترین ابعادشان (اتم ها یا مولکول ها) شکسته شوند، می توانیم خصوصیات بنیادیشان را تغییردهیم و آنها را به ماده ای تبدیل کنیم که در حالت عادی تهیه و تولید آنها به هیچ عنوان امکان پذیر نیست.
حال با این توضیح، مفهوم تعریف اول نیز مشخص تر می شود؛ به این معنی که هر فعالیتی در مقیاس نانو را نمی توان نانو فناوری نامید؛ بلکه فناوری نانو به آن دسته از فعالیتهایی اطلاق می شود که با دست بردن در نحوۀ چینش اتم ها در مقیاس نانو مرتبط هستند.
شاید جالب ترین تعریف از فناوری نانو، "یک بسته پر از لوازم مورد نیاز بدون طبقه بندی خاص (catch-all) از   فعالیت ها در اندازه های اتمی، مولکولی که در زندگی واقعی کاربرد دارند، باشد".
با این توضیحات، فناوری نانو دانشی است که به دنبال دستیابی به روش ها، فنون، مواد و ابزارهای مورد نیازی است تا بتواند چنین تحولاتی را در مواد مختلف ایجاد کند، به عبارت دیگر فناوری نانو نگرشی جدید به انواع رشته های علمی است و تمام عرصه های مختلف علم و فناوری را در بر می گیرد.

1-2) پیشینۀ فناوری نانو
بشر از دیرباز به وجود اجزاء بسیار ریز در جهان پیرامون خود اعتقاد داشته و بر این باور بوده است که جهان از اجزاء بسیار ریزی تشکیل شده است. یونانی ها 400 سال قبل از میلاد از عبارت "عنصر" و "اتم" برای بیان اجزاء ماده استفاده کرده اند . اما نقطۀ عطف توجه به اجزاء بسیار کوچک ماده در قرن بیستم پس از میلاد بود.
در اواسط قرن بیستم، ریچارد فایمن، اولین کسی بود که به سپیده دم قبل از طلوع فجر نگریست . وی در نطق مشهورش در سال 1959 تحت عنوان "آن پایین فضای بسیاری وجود دارد" اولین جرقه های رویکرد به سمت فناوری نانو را روشن کرد. فایمن این فرضیه را اعلام کرد که: با افزایش فراگیری دانشمندان در زمینه ساخت ترانزیستورها و سایر اندازه های مقیاس کوچک، خواهیم توانست مرتباً آنها را کوچکتر و کوچکتر بسازیم تا نهایتاً به محدودۀ طبیعی خودشان، در لبه های بی اطمینانی کوانتوم نزدیک شوند و جایی توقف کنیم که اتم ها خودشان بسیار لغزنده، غیر قابل شناخت و از لحاظ مکانیکی قابل اعتماد شوند.
این بیان نه چندان مبهم از دنیای اتم ها، خصوصاً در آن زمان، نیاز به سال ها تأمل و مطالعه داشت تا رویکردی دوباره به آنچه فایمن پیش تر به آن اشاره کرده بود، شکل گیرد. هر چند آزمایشات و تحقیقات پیرامون نانو تکنولوژی از ابتدای دهۀ هشتاد قرن بیستم به طور جدی پیگیری شده اما در اوایل دهۀ نود بود که توجهات به سمت آنچه ما امروز "فناوری نانو" می نامیم شتابی سرسام آور به خود گرفت. اریک درکسلر نیز که علاقۀ زیادی به نظریه های فایمن و شکوفایی فرضیات وی در ساخت سیستم ها در ابعاد نانو داشت نظریۀ نانو تکنولوژی را بنا نهاد و گام های بسیار موثر و ارزشمندی در این زمینه برداشت.
اثرات تحول آفرین، معجزه آسا و باورنکردنی نانو تکنولوژی در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر تمامی کشورهای بزرگ و توسعه یافته به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یکی از مهمترین اولویت های  تحقیقاتی خویش طی دهۀ اول قرن بیست و یکم محسوب نمایند. به خصوص بعد از دهۀ نود که فناوری اطلاعات(IT) هیاهوی بسیاری در جهان به پا نمود، در آغاز قرن بیست و یکم دانشمندان تمرکز خود را بر روی فناوری نوینی معطوف کردند که به عقیدۀ عده ای نه تنها قسمتی از آینده بشری می باشد، بلکه این فناوری تمامی آینده بشر را متحول خواهد ساخت. پس فناوری نانو یکی از جدیدترین و مدرن ترین فناوری هایی است که امروزه در جهان مطرح است.

1-3) اهمیت و ضرورت فناوری نانو  
امروزه علم و فناوری در بسیاری از زمینه ها تقریباً به مرز نهایی خود نزدیک شده و یا در حال نزدیک شدن است و شاید دیگر جوابگوی توقعات روزافزون بشر نباشد.
در الکترونیک، اندازۀ ترانزیستورها آنقدرکوچک شده که به زودی عامل محدودکنندۀ آنها اندازۀ ذرات سیلسیم خواهد بود و یا رایانه های امروزی به سرعت های بحرانی پردازش داده نزدیک می شوند و سرعت رشد آنها با میزان افزایش نیاز بشر همخوانی ندارد.
در پزشکی، داروهای فعلی با توجه به میزان مصرف، با وجود عوارض جانبی شدید که گاهی باعث کنار رفتن دارو از مصارف درمانی می شود، اثرات دارویی در بافت مریض ایجاد نمی کنند و بهبود لازم حاصل نمی شود و یا بسیاری از داروها به دلیل کم محلول و یا نامحلول بودن در خون از چرخۀ مصرف کنار می روند؛ در حالیکه برای درمان بیماریهایی چون ایدز تنها راه حل ممکن هستند.
در شیمی، بسیاری از فرآیندها و واکنش هایی که از نظر تئوری قابل انجام هستند، صرفاً به دلیل عدم وجود راکتوری مستحکم معطل مانده اند و یا سرعت بهترین کاتالیزورهای استفاده شده در واکنش ها با میزان تسریع در انجام فرآیند در حضور نانوکاتالیست، به هیچ وجه قابل مقایسه نیست.
اینجاست که فناوری نانو قابلیت های نهفتۀ خود را یکی پس از دیگری به بشر عرضه نموده و به یکی از مهم ترین و جذاب ترین زمینه های تحقیقاتی بشر در سال های اخیر تبدیل شده است. چرا که فناوری نانو توانسته علاوه بر برطرف کردن مشکلات فعلی، افق های فراوان دیگری را نیز در زمینه های مختلف به روی ما بگشاید تا بتوان با آن به بسیاری از رویاهای دیرین بشر دست یافت.

1-3-1) اهمیت و ضرورت فناوری نانو از دید مدیریت تکنولوژی
با توجه به اینکه هم اکنون در انقلاب صنعتی سوم قرار داریم؛ امروزه مواردی چون ارزش افزودۀ فناوری ها، بحث جهانی شدن و پذیرش نظریۀ رقابت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از طرفی در این عرصه، برای پیروز شدن باید اهداف، بلند پروازانه و با زمان بازده بسیار کوتاه طراحی شوند؛ به گونه ای که نیازهای ما را در زمان بسیارکوتاه تأمین کنند؛ چرا که با قدرت های تکنولوژی برابر، برتری با کسی است که در مدت زمان کوتاهتری به نتیجۀ مورد نظر دست یابد.
به همین دلیل است که فناوری نانو، فناوری برتر قرن بیست و یکم قلمداد می شود. حتی شرکت هایی که اغلب با ریسک کم، راه های مطمئن را بر می گزیدند امروزه به سمت فناوری نانو روی آورده اند. برخی شرکت ها نیز هم اکنون بهره برداری از برخی یافته های نانو تکنولوژی را آغاز کرده اند.
پیش‌بینی‌های موجود، ارزش بازار جهانی محصولات مبتنی بر فناوری ‌نانو را بین 150 تا 3100 میلیارد دلار برآورد می‌کنند. همچنین میزان شغل‌هایی که با توسعه این فناوری ایجاد خواهند شد نیز تا دو میلیون شغل برآورد شده است. توزیع میزان سرمایه‌گذاری‌های جهانی در تحقیق و توسعه، انتشارات و پتنت ‌ها، نشان می‌دهد که فعالیت‌های تحقیق و توسعه‌ی مرتبط با فناوری‌ نانو در مناطق و کشورهای محدودی تمرکز دارند.
در ایالات متحده آمریکا، مناطق سان‌ فرانسیسکو، بوستن، نیویورک و لس ‌آنجلس در زمینه تحقیق و توسعه فناوری ‌نانو پیشگام هستند. بعد از ایالات متحده آمریکا، کشورهای ژاپن، آلمان، فرانسه و انگلیس از دیگر پیشگامان فناوری‌ نانو محسوب می‌شوند. پیشرفت سریع کشورهای تازه ‌واردی چون کره‌جنوبی، هند و چین نیز باید مدنظر قرار گیرد. همه این کشورها، از نظر تعداد انتشارات و پتنت‌ها دارای نرخ رشد بالایی هستند.





1-4) کاربرد های فناوری نانو
زمانی که اولین بار از فناوری نانو استفاده شده، دقیقاً مشخص نیست. اما آنچه مسلم است درقرن چهارم میلادی، شیشه گری رومی، لیوان شیشه ای ساخته که در آن نانو ذرات فلزی بکار رفته است. این محصول که به دوره Lycurgus تعلق دارد، در موزۀ بریتانیا در لندن نگهداری می شود. این لیوان که مرگ شاه Lycurgus را نمایش      می دهد، از جنس سودا (Na(OH)) ساخته شده که دارای نانو ذرات طلا و نقره است. رنگ این لیوان وقتی در معرض نور قرار گیرد از سبز تا قرمز تند تغییر می کند. این تغییر رنگ بدلیل وجود همین نانو ذرات فلزی در شیشه است.
امروزه کاربردهای فناوری نانو بسیار فراتر از اینهاست !
در زمینۀ الکترونیک، ساخت رایانه های کوانتومی که تقریباً سرعتی 1000 برابر رایانه های امروزی دارند.
در پزشکی، ساخت کپسول هایی که می توانند بافت های مریض بدن را شناسایی کنند و دقیقاً دارو را در آن محل قرار دهند. همچنین، ربات های هوشمندی که همراه مخزن دارو، وارد جریان خون می شوند و با توجه به میزان نیاز بدن، دارو آزاد می کنند که با این وجود دیگر نیازی به مصرف چند بارۀ قرص ها نیست. استفاده از تفنگ های مولکولی برای هدف قرار دادن تومورهای سرطانی که دقیقاً بافت مریض را هدف قرار داده و اثرات جانبی را به صفر   می رسانند.
در حمل و نقل، استفاده از مواد جدیدی که از نانو ذرات ساخته شده اند و به میزان چشمگیری موجب کاهش وزن وسایل نقلیه شده اند، که نتیجۀ آن سرعت بالاتر، مصرف سوخت کمتر، آلودگی ناچیز و غیره خواهد بود.
یکی از کاربردهای نوظهور فناوری نانو در محیط زیست، استفاده از آن برای کاهش سوراخ لایۀ ازن است . در این روش، دانشمندان نانو ذراتی از جنس پلی استایرن را تهیه می کنند که می توانند در اتمسفر مواد زائد از قبیلCRC ها را به شکل قطره های ابری شکل فوق سرد شده یا لایۀ شبه مایع بر روی بلورهای یخ جذب کنند و همراه با باران و برف به زمین برگردانند.
استفاده از نانو ذرات به جای فولاد که وزن بسیار ناچیز، استحکام حیرت انگیز، (نسبت استحکام به وزن در این مواد در مقایسه با فولاد، چند صد برابر بیشتر است) و قیمت بسیار ارزان دارند، یکی دیگر از کاربردهای حیرت انگیز فناوری نانو است.
با استفاده از این فناوری می توان لاستیک هایی ساخت که با دارا بودن درصدی از خاک رس، مقاومت بسیار بالایی در برابر سایش پیدا کنند که عمری چندین برابر لاستیک های معمولی دارند یا مس های نانو بلورین ساخت که بسیار بسیار مقاوم تر و چکشخوارتر از مس عادی است؛ چرا که هر چه پیوند فلز محکم تر باشد، چکشخوارتر خواهد بود و مس نیز دارای این خاصیت جالب است که اگر از ذرات ریزتر تشکیل شود، مقاوم تر خواهد بود.

شامل 66 صفحه word