چکیده
درک ماهیت مواد و چگونگی ساختارهای آنها همیشه از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده است مواد علاوه بر اینکه جزء مواهب طبیعت به شمار می آیند، در ساخت وسایل و تامین احتیجات انسان نقش عمده ای دارند . علم هم به تناسب پیشرفتی که در چند سال اخیر داشته توانسته است دیدگاه درستی از ماده و توانایی های آن پیدا کند به گونه ایکه اکنون با بررسی زمینه های اتمی و زیر اتمی مواد و عناصر، امکان ساخت و بنا گذاری مدل های جدیدتری از مولکول ها فراهم شده است .
نانوتکنولوژی، توانمندی تولید مواد، ابزار و سیستمهای جدید با در دست گرفتن کنترل در سطح ملکولی و اتمی و استفاده از خواصی است که در آن سطوح، ظاهر میشود.
گستردگی علوم و فناوری نانو موجب تعریف کاربردهای بسیار در عرصههای مختلف علمی و صنعتی شده است.
پدیدههایی که در دنیای نانومتری رخ میدهند بسیار پیچیده و برخی هنوز ناشناختهاند، اما دگرگونی و انقلاب نانوتکنولوژی، اجتناب ناپذیر است.
در جهان، تحقیقات گستردهای در زمینه کاربردی کردن فناوری نانو در صنایع مختلف انجام شده و حجمی قابل ملاحظه از سرمایههای تحقیقاتی کشورها صرف این کار میشود.
ارائه شده جهت دریافت درجه کارشناسی
دسته بندی:: رشته مکانیک -سیالات
مقدمه
نانوتکنولوژی یعنی تولید و کاربرد اجسام یا وسایل با مقیاس فوق العاده ریز و کوچک, اینگونه اجسام یا وسایل در حد 1 تا 100 نانومتر (mm) می باشند یک نانومتر (mm) معادل یک میلیونیم متر است (m 000000001/0) که حدود 50000 برابر کوچکتر از قطر موی انسان می باشد. دانشمندان برای مقیاس نانو به حدود 1 تا 100 نانومتر استناد میکنند و اجسام و مواردی که در این مقیاس هستند بنام نانوکریستال یا اجسام نانو (nanomaterials) نامیده می شوند.
مقیاس نانو بی مانند و کم نظیر است زیرا هیچ شیئی کوچکتر از آن نمی توان ساخت و از طرفی به این علت بی نظیر است که بسیاری از مکانیزم های بیوتکنولوژی و فیزیکی در مقیاس های طولی 1/0 تا 100 نانومتر کار می کنند. در این ابعاد اجسام خواص فیزیکی مختلفی نشان می دهند و بدین ترتیب دانشمندان امیدوارند که بسیاری تاثیرات نوین در مقیاس نانو برای پیشرفت تکنولوژیهای مختلف کشف و مورد استفاده واقع گردند.
برخی پیشرفت های مهم قبلاً در نانوتکنولوژی رخ داده است. این پیشرفت ها در محصولاتی که در سراسر دنیا تولید می شوند می توان یافت. بعضی از نمونه ها عبارتند از مبدلهای کاتالیتیکی (Catalitic) در اتومبیل ها که به حذف مواد آلوده کننده هوا کمک می نمایند. کرمهای ضدآفتاب و مواد آرایشی که تشعشع مضر ناشی از آفتاب را می گیرند بدون اینکه شفافیت و نور از بین برود و یا روکش ها و پوشش های ویژه جهت پوشاک ورزشی و یا لباسهائی که کارکرد و عمل ورزشکار را بالا میبرد. هنوز بسیاری از دانشمندان, مهندسین و تکنولوژیستها معتقدند که آنها فقط سطح پتانسیل نانوتکنولوژی را خراشی داده اند. نانوتکنولوژی طفولیت خود را میگذاراند و هیچکس با دقت نمی تواند پیش بینی کند که نتیجه شکفتن کامل این تکنولوژی در چند دهه آینده چه خواهد بود. معهذا بسیاری از دانشمندان با اطمینان اعتقاد دارند که نانوتکنولوژی اثرات عمده ای بر روی مراقبت های بهداشتی و پزشکی و کامپیوتر و سنسورها و امنیت و دفاع جهانی خواهد داشت.
1ـ1ـ نانوتکنولوژی چیست؟
برای درک و فهمیدن مقیاس نانو, قطر یک اتم که جزء اصلی سازنده ماده می باشد, در نظر بگیرید. اتم هیدروژن, یکی از کوچکترین اتمهای موجود در طبیعت فقط 1/0 نانو قطر دارد. در واقع کلیه اتمها تقریباً از نانو می باشند و بحدی ریزند که چشم انسان قادر به دیدن آنها نیست. اتم ها بهم متصل شده و ملکولها را تشکیل میدهند که کوچکترین جزء تشکیل دهنده یک ترکیب یا ماده شیمیایی میباشند. ملکولها به نوبه خود, سلولها را بوجود می آورند که واحدهای اصلی زندگی بشمار می روند. ملکولهائی که شامل 30 اتم می باشند قطرشان حدود 1 نانومتر است.
اندازه سلولهای انسان از 5000 تا 200000 نانو میباشد یعنی بزرگتر از مقیاس نانو هستند معهذا مواد پروتئینی که عملیات درونی سلول ها را انجام می دهند فقط 3 تا 20 نانو میباشند و در مقیاس ویروسهائی که سلولهای انسان را مورد حمله قرار میدهند. حدود 10 تا 200 نانو و ملکولهای سازنده داروها جهت مقابله با ویروسها کمتر از 5 نانو بزرگی دارند. امکان ساخت مواد و وسایل جدیدی که در همین مقیاس کارهای اصلی طبیعت عمل نمایند دلیل آنست که چرا توجه بسیاری به جهان کوچکتر از 100 نانو معطوف شده است. اما 100 نانو یک خط تقسیم اختیاری نیست این مقدار طولی است که در آن خواص ویژه ای در مواد و اجسام مشاهده گردیده است یعنی خواصی که عمیقاً با خواص موجود در مقیاس نانو تفاوت بسیار دارند.
انسان عملاً مدتها درباره این خواص ویژه اطلاعاتی داشته است ولی نمی فهمید که چرا این خواص پیدا شده و یا رخ می دهند. شیشه گران در قرون وسطی برای مثال میدانستند که اگر طلا را به ذرات بسیار ریز خرد کننده و این ذرات خیلی ریز را داخل شیشه می پاشند رنگ طلا از زرد اصلی یا به آبی یا سبز یا قرمز تبدیل شود که بستگی به اندازه ذرات طلا دارد. شیشه گران از این ذرات برای ساختن و تولید شیشه های رنگی زیبا جهت پنجره ها استفاده می کردند که در کلیساهای سراسر اروپا یافت می شوند, مثلاً کلیسای نوتردام دوپاری در فرانسه. این شیشه گران در آن زمان نمیدانستند که طلا را در مقیاس نانو خرد کرده اند یا نانوکریستال طلا تهیه نموده اند.
در مقیاس های بزرگتر از 100 نانو رنگ طلا زرد است ولی در اندازه های کوچکتر از 100 نانو رنگهای دیگری خواهد داشت. نانوتکنولوژیست ها فریفته و وسوسه امکان تولید وسایل ساخت انسان در اندازه مولکولی در مقیاس نانو شده اند و به همین علت است که این رشته را گاهی اوقات نانوتکنولوژی ملکولی می نامند. بعضی از نانوتکنولوژیست ها قصد دارند اجسام و وسایل (خودتکثیر) بسازند یعنی به طور همزمان کار خود را انجام داده و تعدادشان را تکثیر نمایند درست مانند عملی که موجودات زنده انجام می دهند. برای برخی از طرفداران اولیه این رشته, این موضوع از نانوتکنولوژی بیشترین اهمیت را دارد. اگر واحدهای فعال و کاری بسیار ریز را بتوان در اندازه یک مولکول بهم سوار و مونتاژ نمود بطوریکه تحت شرایط کنترل شده خود تکثیر باشند کارآئی های عظیمی واقعیت خواهد یافت معهذا بسیاری از دانشمندان در رابطه با امکان ساخت اجسام نانو که خودتکثیر باشند شک دارند.
فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه ۱
۱ـ۱ـ نانوتکنولوژی چیست؟ ۲
۱ـ۲ـ روش های رسیدن به نانوتکنولوژی ۳
۱ـ۳ـ ظهور و پیدایش نانوتکنولوژی ۵
۱ـ۴ـ ابزار نانوتکنولوژی ۷
۱ـ۴ـ۱ـ میکروسکوپ الکترونی انتقالی (TEM) ۷
۱ـ۴ـ۲ـ (AFM) ـ میکروسکوپ نیروی اتمی ۸
۱ـ۴ـ۳ـ (STM) ـ میکروسکوپ اسکنینگ توتلینگ ۸
۱ـ۵ـ دسته بندی نانو مواد ۹
۱ـ۵ـ۱ـ مواد نانوی یک بعدی ۱۰
۱ـ۵ـ۲ـ مواد نانوی دوبعدی ۱۰
۱ـ۵ـ۲ـ۱ـ نانو لوله های کربنیCNTs ۱۱
۱ـ۵ـ۲ـ۲ـ نانو سیمها ۱۱
۱ـ۵ـ۲ـ۳ـ بیوپلیمرها ۱۱
۱ـ۵ـ۳ـ مواد نانوی سه بعدی ۱۲
۱ـ۵ـ۳ـ۱ـ کربن۶۰ (فوله رنس Fullerenes) ۱۲
۱ـ۵ـ۳ـ۲ـ دِن دریمرز (Dendrimers) ۱۲
فصل دوم : بررسی روند رشد اختراعات در حوزه فناوری نانو ۱۴
فصل سوم : برخی از کاربردهای نا نو تکنولوژی ۲۰
۳ـ۱ـ رفع چسبندگی سیستمهای جداسازی با کلیدهای مولکولی ۲۰
۳ـ۲ـ تولید سطوح ابرآبگریز با استفاده از نانوتمشکها ۲۱
۳ـ۳ـ نانوتکنولوژی در صنایع نیمههادی ۲۲
۳ـ۴ـ حافظه غیرفرار ۲۳
۳ـ۵ـ الکترونیک پلیمری ۲۳
۳ـ۶ـ نانوحسگر ۲۴
۳ـ۷ـ نانوتکنولوژی و صنعت نفت ۲۵
۳ـ۸ـ مواد نانو ۲۶
فصل چهارم : انتقال گرما و نانو سیالات ۲۷
۴ـ۱ـ تهیه نانوسیالات ۲۹
۴ـ۲ـ انتقال حرارت در سیالات ساکن ۳۰
۴ـ۳ـ انتقال حرارت در سیالات ساکن ۳۳
۴ـ۴ـ هدایت حرارتی نانوسیال ۳۵
۴ـ۵ـ چشمانداز ۳۶
۴ـ۶ـ نکات برگزیده ۳۶
فصل پنجم: قوانین انتهای گرمای ماکروسکپی و محدودیتهایشان ۳۷
۵ـ۱ـ هدایت حرارتی در جامدات ۳۷
۵ـ۱ـ۱ـ روش ماکروسکپی ۳۷
۵ـ۱ـ۲ـ مشخصات مقیاسهای طول و زمان ۳۸
۵ـ۱ـ۲ـ۱ـ مشخصات مقیاسهای طول و زمان برای هدایت ۳۸
۵ـ۱ـ۳ـ کاربردها ۳۹
۵ـ۱ـ۴ـ حد کوتاه مدت معادلهی نفوذ ۴۰
۵ـ۲ـ روش هدایتی هماهنگ ۴۱
۵ـ۳ـ انتقال مقیاس کوتاه ۴۲
۵ـ۴ـ هدایت در شارها. انتقال گرما ۴۳
۵ـ۴ـ۱ـ روش ماکروسکپی ۴۳
۵ـ۴ـ۲ـ انتقال در نزدیک یک سطح ۴۴
۵ـ۴ـ۳ـ ویژگی زمان انتقال گرما ۴۵
۵ـ۵ـ انتقال مقیاس کوتاه. انتقال بالیستیک ۴۵
۵ـ۶ـ تابش ۴۶
۵ـ۶ـ۱ـ روش ماکروسکپی ۴۶
۵ـ۶ـ۱ـ۱ـ شدت ویژه ۴۶
۵ـ۶ـ۱ـ۲ـ شدت ویژهی سکون ۴۷
۵ـ۶ـ۲ـ شار جذب شده و منتشر شده ۴۸
۵ـ۷ـ ویژگیهای مقیاسهای طول و زمان ۴۹
۵ـ۷ـ۱ـ طول موج ۴۹
۵ـ۷ـ۲ـ عمق پوسته ۵۰
۵ـ۷ـ۳ـ طول چسبندگی ۵۰
۵ـ۸ـ ثابت رقیق شدگی در محیط پراکنده ۵۱
۵ـ۹ـ نواحی الکترومغناطیسی پرتوافشانی گرمایی ۵۱
۵ـ۱۰ـ شار بین ۲ صفحه با نظر به تابع مجزایشان ۵۲
۵ـ۱۱ـ نتیجهگیری ۵۲
فصل ششم: برخی طرح های ارائه شده در این باب : ۵۳
فصل هفتم : تاثیرات زیان آور نانو ۶۲
۷ـ۱ـ مشکلات مواجه با نانوتکنولوژی ۶۲
۷ـ۲ـ تاثیر آینده نانوتکنولوژی ۶۴
۷ـ۳ـ مضررات فناوری نانو ۶۶
۷ـ۴ـ تحقیقات نانوتکنولوژی ۷۰
نتیجه گیری ۷۱
منابع و ماخذ ۷۲
ضمیمه فصل ۵ ۷۳
- لینک دانلود فایل بلافاصله بعد از پرداخت وجه به نمایش در خواهد آمد.
- همچنین لینک دانلود به ایمیل شما ارسال خواهد شد به همین دلیل ایمیل خود را به دقت وارد نمایید.
- ممکن است ایمیل ارسالی به پوشه اسپم یا Bulk ایمیل شما ارسال شده باشد.
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.
- پشتیبانی واتساپ در صورت هرگونه مشکل (لطفا واتساپ)
- راهنمای خرید