استخدامات تقنية النانو في الصناعة

استخدامات تقنية النانو في الصّناعة

يعدّ النانو من أحدّث التقنيات المُسّتخدمة في الصّناعة وذات أثر كبير في عدّة مجالات أهمّها:

المجال الإلكتروني

تعمل تقنية النانو على زيادة إمّكانيّات الأجهزة الإلكترونيّة من حيث زيادة سرعتها وغيرها بالإضافة لتقليل وزنها واستهلاكها للطاقة.

المجال الغذائيّ

تدخل تقنية النانو في العديد منّ جوانب العلوم الغذائيّة ومراحله، من الزراعة إلى التَعبئة، فيتمّ تطوير مواد متناهية الصغر تحدث فرقًا في مذاق الطعام وسلامة الغذاء، والفوائد الصحيّة للطعام.

خلايا الوقود

يتم اسّتخدام تقنية النانو لخفض تكلفة المحفزات التي تُسّتخدم لاستخلاص أيونات الهيدروجين من الوقود في خلايا الوقود، ويُسّتخدم أيضاً لزيادة كفاءة الأغشية المُسّتخدمة في خلايا الوقود لفصل أيونات الهيّدروجين عن الغازات الأخرى.

البطاريّات والخلايا الشمسية

يتمّ حاليًا تطوير بطاريّات باسّتخدام تقنية النانو، ستكون هذه البطاريّات ذات كفاءة عالية وعمر طويل، ويمكن إعادة شحنِها أسرع بكثير منّ البطاريّات التقليديّة، حيث تعمل تقنية النانو على زيادة طاقة البطارية، ويكون ذلكَ منّ خلال طلاء سطح القطب الكهربائيّ بالجسيمات النانويّة، مما يزيد مساحة سطح القطب وذلك يسمح لمزيد منّ التيار بالتدفق بيّن الأقطاب الكهربائيّة والمواد الكيميائيّة داخل البطاريّة.

تزيد هذه التقنية منّ كَفاءة المركبات الهجينة من خلال خفض وزن البطاريّات اللّازمة لتوفير الطاقة الكافية، مما يسمح بزيادة العمر الافتراضي للبطاريّة باسّتخدام المواد النانويّة الّتي تعمل على فصل السّوائِل في البطاريّة عنّ الأقطاب الكهربائيّة الصلبة في حال عدم اسّتخدم البطاريّة.

ويُذكر أنّه تمّ تطوير خلايا شمسيّة باسّتخدام النانو وقدّ تمّ تصّنيعها بتكلفة أقل من الخلايّا الشمسيّة التقليديّة.

الفضاء

باستخدام تقنية النانو فإن الرحلات للفضاء ستصبح أكثر سهولة، فالمواد النانويّة أنتجت مركبة فضائيّة خفيفة الوزن، وتخفيض كميّة الوقود المطلوبة للصواريخ، فكل هذه التّطورات ستخفض من تكلفة السّفر للفضاء.

جودة الهواء

تعمل التقنية النانويّة على تحسين عمل المحفزات المسّتخدمة وذلك لتحويل الأبخرة المتسّربة الضّارة منّ السّيارات أو المنّشآت الصناعيّة إلى غازات غيّر ضّارة أو أقل ضرراً.

وتتميّز المحفزات المصنوعة منّ الجُسيمات النانويّة بأن مساحة سطح التفاعل الخاص بها تكون كبيرة مع المواد الكيميائيّة المتفاعلة، وتزداد فعاليّة المحفز عن طريق زيادّة مساحة السطح؛ وذلك يسمح لكميّة أكبر منّ المواد الكيميائيّة بالتفاعل مع المحفز في وقتٍ واحد.

جودة المياه

تُسّتخدم تقنية النانو لإيجاد حلول لمشاكل مختلفة تتعلق بجودة المياه، ومنّ أهمّ المشّكلات هي إزالة النفايات الصناعيّة من المياه الجوفيّة ؛ مثل مذيب التّنظيف (TCE)، حيث يمكن اسّتخدام الجسيمات النانويّة لتحويل المادة الكيميائيّة الضّارة لجعلها غير ضارة من خلال التفاعلات الكيميائيّة، وقد أظهرت الدراسات أنّ هذه الطريقة تُعد أفضل الطرق للوصول إلى الملوثات المنتشرة في المياه الجوفيّة وذات تكلفة أقل بكثير من الطرق التي تتطلب ضخّ المياه للمعالجة.

المجسّات الكيميائيّة

تُمكن تقنية النانو أجهزة الاستشعار من اكتشاف كمّيات صغيرة جدًا منّ الأبخرة الكيميائيّة، فيتمّ استِخدام عدّة أنواع من عناصر الكشف، مثل الأنابيب النانويّة الكربونيّة أو أسّلاك أكسّيد الزنك النانويّة أو جسيمات البلادّيوم النانويّة في أجهزة الاستشعار النانويّة.

ولصغر حجّم هذه العناصر النانويّة، فالقليل منّ جزيّئات الغاز تكفي لتغيير الخصائص الكهربائيّة لعناصر الاستشعار، مما يسّمح باكتشاف التراكيز المنّخفضة جدًا للأبّخرة الكيميائيّة.

القِماش

تتم صناعة نسيج منّ جزيئات أو ألياف باسّتخدام النانو، وبعيداً عن التقنيات المسّتخدمة سابقًا فإنّه يحسّن من خصائص النسيج دون زيادة في الوزن أو السّماكة أو الصّلابة، وبالتالي فإنّه ينتج قماش خفيف الوزن وطارد للبقع وذلك نتيجة دمج شعيّرات النانو في القماش المسّتخدم في صنع السراويل.

الأدوية

تعمل الجسيمات النانويّة المتخصصة على توصيل الأدوية مباشرة إلى الخلايّا المريضة في الجسم، وتتوقع الدّراسات أن تُخفض هذه الطريقة بشكل كبير من الضرر الذي تتعرض له الخلايّا السّليمة مثل العلاج الكيميائيّ للمريض.

الزراعة

لتقنية النانو فوائد مختلفة في الزراعة والغذاء ومصائد الأسّماك وتربية الأحياء المائيّة، ويتمّ تطبيقها في تكنولوجيّا الأغذيّة؛ حيّث تُعتبر المواد النانويّة ذات خصائص كيميائيّة وفيزيائيّة وميكانيكيّة مختلفة، وتؤدي الموادّ النانويّة في الزراعة إلى خفض نسبة اسّتخدام المنتجات الوقائيّة للنبات؛ كالمبيدات وغيرها، وزيادة إنتاج النباتات.

تُستخدم وسائل تقنية النانو مثل الكبّسولات النانويّة والجسيمات النانويّة للكشف عنّ الأمراض وعلاجها، ويتمّ أيضًا استخدام الأجهزة المشتقة من تقنية النّانو في مجال تربية النباتات والتحول الجينيّ.