تحقیق نانو كامل (docx) 18 صفحه

دسته بندی : تحقیق

نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحات: 18 صفحه

قسمتی از متن Word (.docx) :

مقدمه زمانی كه قرن بیستم آغاز شد، افراد معمولی بسیار سخت می‌توانستند درك كنند كه خودروها و هواپیماها چگونه كار می‌كنند. بهره‌گیری از انرژی اتمی فقط در حد تئوری وجود داشت و شاید اكنون نیز برای عده‌ای در ابتدای قرن بیست و یكم بسیار سخت باشد كه باور كنند بشر روبوتهای میكروسكوپی خواهد ساخت و خط مونتاژ میكروسكوپی داشته باشد. تولید چنین محصولات خارق‌العاده‌ای حاصل بخشی از دانش بشری است كه به آن نانوتكنولوژی می‌گویند. بحث نانوتكنولوژی یكی از رایج‌ترین مباحث در مجامع علمی دنیاست و كشورهایی كه نتوانند در این فن‌آوری موقعیت مناسبی بدست آورند، در آینده در بسیاری زمینه‌ها از گردونه رقابت اقتصادی خارج می‌شوند چرا كه از جمله مهمترین شاخصه‌های قابلیت اقتصادی در آینده، توانایی خروج موفقیت‌آمیز از بحران انرژی است و از نانوتكنولوژی به منزله سلاحی جدید برای مقابله با این بحران یاد می‌شود. امروزه از طرفی به دلیل كاهش یافتن منابع اولیه انرژی‌های فسیلی در دنیا و از طرف دیگر به دلیل ایجاد آلودگی‌های شدید زیست‌محیطی در اثر افزایش مصرف این منابع، توجه خاصی به منابع جدید تامین انرژی مانند انرژی‌های خورشیدی، بادی و … می شود. اما استفاده از این منابع مستلزم دستیابی به تكنولوژی تبدیل‌كننده این پتانسیل‌ها به انرژی‌های الكتریكی، مكانیكی و … است. (مثل پیلهای سوختی، سلهای خورشیدی و …) از سوی دیگر، نانو تكنولوژی، به سبب بهبود كیفی ابزارها، مصرف كمتر مواد اولیه، مصرف كمتر انرژی، كاهش تولید مواد زائد و افزایش سرعت تولید در كشورهای پیشرفته به عنوان مهمترین روش تولید و ساخت این ابزارها، مطرح است. همچنین به كمك این فناوری گامهای موثری در جهت كاهش آلودگی زیست‌محیطی حاصل از سوختهای فسیلی، برداشته شده است. از این رو از مهمترین بسترهای بكارگیری نانوتكنولوژی در ساخت و تولید مبدلهای انرژی‌های نو (مثل سلهای خورشیدی و پیلهای سوختی)، كاهش آلاینده‌های زیست‌محیطی نیروگاههای گازسوز (با استفاده از كاتالیست‌های احتراق) و افزایش راندمان این نیروگاهها (با بكارگیری نانوپوششها و نانومگنت‌ها) است. فن آوري نانو چيست؟ فناوري‌نانو واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي‌شود. معمولاً منظور از مقياس نانوابعادي در حدود 1nm تا 100nm مي‌باشد. (1 نانومتر يك ميليارديم متر است). اولين جرقه فناوري نانو (البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در اين سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه داد كه در آينده‌اي نزديك مي‌توانيم مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقيم دستكاري كنيم. واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو در سال 1974 بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد (وسايل) دقيقي كه تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر مي‌باشد، به كار برد. در سال 1986 اين واژه توسط كي اريك دركسلر در كتابي تحت عنوان : «موتور آفرينش: آغاز دوران فناوري‌نانو»بازآفريني و تعريف مجدد شد. وي اين واژه را به شكل عميق‌تري در رساله دكتراي خود مورد بررسي قرار داده و بعدها آنرا در كتابي تحت عنوان «نانوسيستم‌ها ماشين‌هاي مولكولي چگونگي ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد. تفاوت اصلي فناوري نانو با فناوري‌هاي ديگر در مقياس مواد و ساختارهايي است كه در اين فناوري مورد استفاده قرار مي‌گيرند. البته تنها كوچك بودن اندازه مد نظر نيست؛ بلكه زماني كه اندازه مواد دراين مقياس قرار مي‌گيرد، خصوصيات ذاتي آنها از جمله رنگ، استحكام، مقاومت خوردگي و ... تغيير مي‌يابد. در حقيقت اگر بخواهيم تفاوت اين فناوري را با فناوري‌هاي ديگر به صورت قابل ارزيابي بيان نماييم، مي‌توانيم وجود "عناصر پايه" را به عنوان يك معيار ذكر كنيم. عناصر پايه در حقيقت همان عناصر نانومقياسي هستند كه خواص آنها در حالت نانومقياس با خواص‌شان در مقياس بزرگتر فرق مي‌كند. اولين و مهمترين عنصر پايه، نانوذره است. منظور از نانوذره، همانگونه كه از نام آن مشخص است، ذراتي با ابعاد نانومتري در هر سه بعد مي‌باشد. نانوذرات مي‌توانند از مواد مختلفي تشكيل شوند، مانند نانوذرات فلزي، سراميكي، ... . دومين عنصر پايه، نانوكپسول است. همان طوري كه از اسم آن مشخص است، كپسول‌هاي هستند كه قطر نانومتري دارند و مي‌توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و كپسوله كرد. سال‌هاست كه نانوكپسول‌ها در طبيعت توليد مي‌شوند؛ مولكول‌هاي موسوم به فسفوليپيدها كه يك سر آنها آبگريز و سر ديگر آنها آبدوست است، وقتي در محيط آبي قرار مي‌گيرند، خود به خود كپسول‌هايي را تشكيل مي‌دهند كه قسمت‌هاي آبگريز مولكول در درون آنها واقع مي‌شود و از تماس با آب محافظت مي‌شود. حالت برعكس نيز قابل تصور است. عنصر پايه بعدي نانولوله كربني است. اين عنصر پايه در سال 1991 در شركت NEC كشف شدند و در حقيقت لوله‌هايي از گرافيت مي‌باشند. اگر صفحات گرافيت را پيچيده و به شكل لوله در بياوريم، به نانولوله‌هاي كربني مي‌رسيم. اين نانولوله‌ها داراي اشكال و اندازه‌هاي مختلفي هستند و مي‌توانند تك ديواره يا چند ديواره باشند. اين لوله‌ها خواص بسيار جالبي دارند كه منجر به ايجاد كاربردهاي جالب توجهي از آنها مي‌شود. در حقيقت كاربرد فناوري نانو از كاربرد عناصر پايه نشأت مي‌گيرد. هر كدام از اين عناصر پايه، ويژگي‌هاي خاصي دارند كه استفاده از آنها در زمينه‌هاي مختلف، موجب ايجاد خواص جالبي مي‌گردد. مثلاً از جمله كاربردهاي نانوذرات مي‌توان به دارورساني هدفمند و ساده، بانداژهاي بي‌نياز از تجديد، شناسايي زود هنگام و بي‌ضرر سلول‌هاي سرطاني، و تجزيه آلاينده‌هاي محيط زيست اشاره كرد. همچنين نانولوله‌هاي كربني داراي كاربردهاي متنوعي مي‌باشند كه موارد زير را مي‌توان ذكر كرد: • تصوير برداري زيستي دقيق • حسگرهاي شيميايي و زيستي قابل اطمينان و داراي عمر طولاني • شناسايي و جداسازي كاملاً اختصاصي DNA • ژن‌درماني كه از طريق انتقال ژن به درون سلول توسط نانولوله‌ها صورت مي‌پذيرد. • از بين بردن باكتري‌ها اينها تنها مواردي از كاربردهاي بسيار زيادي هستند كه براي عناصر پايه قابل تصور مي‌باشند. كاربرد اين عناصر پايه در صنايع مختلف، در درخت ديگري به نام «درخت صنعت» آورده شده است كه با مراجعه به گروه مطالعاتي آينده‌انديشي، بخش درخت صنعت، مي‌توانيد آن را مشاهده كنيد. در نهايت «درخت فناوري نانو» معرفي مي‌گردد كه فناوري نانو را به شكل يك زنجيره از رويكرد ساخت عناصر پايه تا كاربرد آنها، در يك درخت چهار سطحي نمايش مي‌دهد. با مراجعه به گروه مطالعاتي آينده‌انديشي، بخش درخت فناوري، مي‌توانيد آن را مشاهده كنيد. دكتر ريچارد فيليپس فاينمن در 11 مي سال 1918 در منهتن نيويورك چشم به جهان گشود. فاينمن در طول سال‌هاي تحصيلش بر روي رياضيات و علوم بسيار مطالعه مي‌كرد زيرا پدرش مي‌خواست كه او يك معلم فيزيك شود. وي همچنين براي آزمايش در زمينه الكتريسيته يك آزمايشگاه در خانه‌اش برپا كرد. فاينمن از نمادهاي رياضياتي خودش براي توابع استفاده مي‌كرد. بعدها در طول زندگيش هنگامي كه به گروه تحقيق حادثه انفجار شاتل چنجر پيوست و دو كتاب خاطراتش را كه پرفروش‌ترين كتاب‌ها شدند، منتشر كرد به چهره برجسته‌اي تبديل شد. پروفسور فاينمن عضو انجمن فيزيك آمريكا، انجمن آمريكايي علوم پيشرفته و آكادمي ملي علوم بود. او همچنين در سال 1965 به عنوان عضو خارجي انجمن سلطنتي انگلستان انتخاب شد. در سال1959 ايشان مقاله‌اي را درباره قابليت‌هاي فناوري نانو در آينده منتشر ساخت. فاينمن درآن سال در يك مهماني شام كه توسط انجمن فيزيك آمريكا برگزار شده بود، سخنراني كرد و ايده فناوري نانو را براي عموم مردم آشكار ساخت. عنوان سخنراني وي اين بود «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» باوجود موقعيت‌هايي كه توسط بسياري تا آن زمان كسب‌شده بود، ريچارد. پي. فاينمن را به عنوان پايه گذار اين علم مي‌شناسند. سخنراني او شامل اين مطلب بود كه مي‌توان تمام دايره‌المعارف بريتانيكا را بر روي يك سنجاق نگارش كرد. يعني ابعاد آن را به اندازه 25000/1 ابعاد واقعيش كوچك كرد. او همچنين از دوتايي‌كردن اتم‌ها براي كاهش ابعاد كامپيوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپيوترها بسيار بزرگتر از ابعاد كنوني بودند اما او احتمال مي‌داد كه ابعاد آنها را بتوان حتي از ابعاد كامپيوترهاي كنوني نيز كوچكتر كرد) او همچنين در آن سخنراني توسعه بيشتر فناوري نانو را پيش‌بيني نمود. وي در پايان سخنرانيش 1000 دلار براي اختراع اولين الكتروموتوري كه ابعادش حداكثر 64/1اينچ مكعب باشد، پيشنهاد داد. جايزه‌اي كه براي اولين كسي كه بتواند ابعاد يك صفحه كتاب را به اندازه ابعاد اصليش كوچك كند، تعيين كرد. ابعاد اين صفحه كتاب مي‌بايست به اندازه‌اي باشد كه بتوان آن را به كمك يك ميكروسكوپ الكتروني خواند. اين ايده‌ها در سال‌هاي 1960 و 1985 تحقق يافتند و جايزه‌هاي آنها نيز پرداخت شد. پیشرفتهای حاصله در زمینه نانوتكنولوژی (متالورژی) تكنولوژی مواد، یك تكنولوژی بنیانی در زمینه فن‌آوری اطلاعات، حفاظت محیط زیست، بهینه سازی مصرف و تولید انرژی است. از سوی دیگر نانوتكنولوژی قابلیت بالایی در اصلاح خواص مواد مورد مصرف و ابداع كاربردهای جدید برای مواد با كنترل ریزساختار آنها در ابعاد بسیار بسیار ریز دارد و از این رو می‌توان ظهور آن را یك انقلاب بزرگ در ‎‎آغاز قرن بیست‌و یكم دانست. بطور كلی پیشرفتهای حاصل از نانوتكنولوژی در شاخه متالورژی را می‌توان به دو دسته تقسیم كرد: الف) پیشرفتهای حاصله در ساخت و تولید ب) پیشرفتهای حاصله در تغییر خواص مواد مورد مصرف یه كمك نانوتكنولوژی پیشرفتهای حاصله در ساخت و تولید در شاخه ساخت و تولید، امروزه مهمترین كارهای انجام شده در زمینه تولید نانوذرات ونانوپودرهاست. نانوپودرها موادی هستند كه به علت دارا بودن خواص منحصر به فرد خود در نوع خاصی از تولید بنام «تولید پایین به بالا» مورد استفاده قرار می‌گیرند. در تولید پایین به بالا به جای اینكه ماده مورد نظر را از تراش دادن ماده توده‌ای بسازند، آن را از ذرات و مولكولهای تشكیل دهنده‌اش می‌سازند. این روش باروش معمولی (تولید از بالا به پایین) بسیار متفاوت است زیرا در تولید معمولی، حجم بسیار زیادی از مواد زاید حاصل از تراش، دور ریخته می‌شود ولی در تولید پایین به بالا، علاوه بر اینكه چنین مشكلی وجود ندارد، استحكام ماده تولیدی نیز به علت كم شدن نواقص ریزساختاری بالا می‌رود. پیشرفتهای حاصله در بهبود خواص مواد با نانوساختارسازی محققان و دانشمندان علم مواد و فیزیك بر این باورند كه بسیاری از خواص فیزیكی مواد ارتباط تنگاتنگی با ریزساختار ماده (آرایش اتمی، تركیب شیمیایی و همگنی آرایش كریستالی یك جامد در یك یا دو یا سه بعد) دارد. بدیهی است با پذیرش چنین اصلی می‌توانیم انتظار تغییر خواص فیزیكی یك جامد را در اثر تغییر یافتن یكی از پارامترهای مذكور داشته باشیم. در ارتباط با نانومواد گزارشات متعددی در خصوص تغییرات خواص در اثر این تحولات ارایه شده است كه با توجه به كاربردهای بسیار جالب آنها، تلاشهای زیادی جهت درك پدیده‌های نوظهور ایجاد شده در حال انجام است. در واقع تغییر در ساختار اتمی مواد، نقش تعیین‌كننده‌ای در كنترل خواص مواد نانوساختار دارد. به عنوان مثال كم‌شدن ابعاد دانه در حد نانونمتر اثر شدیدی بر تولید و حركت نابجائیها و در نتیجه افزایش چشمگیر استحكام تسلیم، سختی و چقرمگی دارد. همچنین مقاومت به سایش و خوردگی مواد نانوساختار از نمونه‌های معمول بیشتر است. ریزساختار نانو مواد در یك تقسیم‌بندی كلی انواع مواد نانوساختار می‌توانند بر اساس تركیب شیمیایی كریستالیتها یا مرز دانه‌ها، شكل بلوها و … در چهار گروه دسته‌بندی شوند. بر اساس این مدل در ساده‌ترین حالت (گروه اول) كریستالیتها و نواحی مرزی دارای تركیب شیمیایی یكسان هستند. مثل پلیمرهای نیمه هادی كه در آنها لایه‌های كریستالی روی هم چیده شده، توسط لایه‌های غیركریستالی جدا می‌شوند. این كریستالیتها، ساختار كریستالی متفاوت اما تركیب شیمیایی یكسانی دارند. گروه دوم نیز مشابه گروه اول است، با این تفاوت كه علاوه بر ساختار كریستالی، تركیب شیمیایی كریستالیت‌ها نیز با یكدیگر متفاوت است. حالت سوم حالتی است كه یك كریستالیت غالب وجود دارد كه بین دانه‌های آن مرزدانه است. در اینحالت یك نوع اتم یا مولكول در نواحی مرزی به گونه‌ای تجمع می‌یابد كه هم تغییرات ساختاری و هم شیمیایی را به طور مضاعف داشته باشیم. نوع چهارم جامدهای نانوساختار، می‌تواند بصورت توزیع كریستالهای نانومتری با اشكال مختلف (نظیر صفحه‌ای، میله‌ای و …) در یك زمینه با تركیب شیمیایی متفاوت پدیدار شود (مثل آلیاژهای رسوب سختی شده) بدین ترتیب می‌توان با اعمال كنترلهای بسیار دقیق، شاهد تاثیرات نانوساختارسازی بر بهبود خواص مواد مورد استفاده بود. بكارگیری نانوتكنولوژی در پوشش قطعات داغ توربینهای گازی قطعات داغ توربینهای گازی زمینی از سوپر آلیاژهای گرانقیمت ساخته می‌شوند كه دوام خزشی نسبتاً بالایی داشته باشند. هزینه تامین مواد اولیه از یك سو و پیچیدگی روشهای تولید، ماشینكاری و كنترل كیفی از سوی دیگر سبب شده است كه این قبیل قطعات قیمت تمام شده بالایی داشته باشند. قطعات مذكور در تماس مستقیم با گازهای داغ هستند و در اثر عوامل تخریبی مختلفی از جمله سوخت مورد استفاده شوكهای حرارتی و شرایط محیطی آسیب می‌بینند. آسیبهای وارده به صورت كاهش ضخامت و تضعیف فلز پایه به دلیل خوردگی داغ، اكسیداسیون، فرسایش و پوسته شدن یا افت خواص مكانیكی در اثر نفوذ عوامل مضر به داخل زمینه آلیاژ بروز می‌كند. در سه دهه گذشته تلاشهای زیادی برای افزایش مقاومت این آلیاژها انجام شده است تا بدین وسیله افزایش توام استحكام و مقاومت به اكسیداسیون و خوردگی و امكان بالا بردن دما جهت افزایش راندمان توربین فراهم شود و نیز بتوان از سوختهای ناخالص‌تر و ارزانتر برای احتراق استفاده كرد. افزایش مقاومت به خوردگی آلیاژ، با بهبود تركیب شیمیایی، اصلاح ریزساختار، كنترل دمای كاری و كاهش عوامل خورنده در محیط كاری صورت می‌گیرد. همچنین افزودن یكسری از عناصر مانند كروم و آلومینیوم سبب افزایش مقاومت به خوردگی و اكسیداسیون می‌شود. اما افزودن این عناصر سایر خواص آلیاژ مثل استحكام و مقاومت به ضربه رابه شدت كاهش می‌دهد. از طرفی كاهش دمای كاری توربینها، راندمان را كاهش داده و مقرون به صرفه نخواهد بود. به منظور كاهش عوامل خورنده می‌توان از فیلتر كردن سوخت، هوا و… استفاده كرد ولی حذف كامل این عوامل امكان‌پذیر نیست. از این رو جهت برطرف كردن معضلات مذكور، استفاده از پوشش مطرح شده كه فلسفه آن طراحی سیستمی مشتمل از یك آلیاژ با استحكام بالا برای تحمل تنشها و یك پوشش سطحی برای رسیدن به بالاترین خواص حفاظتی در برابر محیط باشد. از بین پوششهای مرسوم می‌توان به پوششهای سرامیكی (تك فاز و كامپوزیتی) و پوششهای كروم سخت اشاره كرد. اما همه این روشها مشكلات مهمی دارند كه باعث محدودیت در استفاده از آنها می‌شود. آبكاری كروم، همراه با مواد سمی و خطرناك است و رفع آنها هزینه بسیار زیادی می‌طلبد، از طرف دیگر پوششهای پاشش پلاسمایی سرامیكی، قیمت كمتری نسبت به كروم سخت دارند، اما تردند و چسبندگی خوبی با زمینه ایجاد نمی‌كنند. از این رو جایگزینی این پوششها با پوششهایی كه این مشكلات را نداشته باشند بسیار مورد توجه است و در بین راههای مختلف، نانوساختارسازی پوششهای سرامیكی از بهترین و جدید‌ترین شیوه‌ها محسوب می‌شود. با توجه به تاثیر بسزای بكارگیری نانوساختارها در بهبود خواص پوششها، تاكنون تاثیر نانوساختارسازی روی خواص پوششهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. در این میان نانو پوششهای سد حرارتی (TBC) از اهمیت بسزایی جهت ایزوله كردن حرارتی اجزای داغ، برخوردارند، چرا كه این پوشش، فلز را ایزوله می‌كند و باعث می‌شود كه با بالاتر رفتن دمای كاری، بازدهی موتور افزایش یابد، دمای اجزای فلزی پایین‌تر بیاید و در نتیجه زوال، دیرتر صورت گیرد، احتیاج كمتری به خنك‌كننده باشد و احتمال زوال حرارتی كم شود، كه اینها در مجموع منجر به بهبود كارآیی، بازدهی بیشتر و طول عمر بیشتر اجزای موتور توربین‌های گازی می‌شود. شكل (2) تاثیر حضور پوشش سد حرارتی را نشان می‌دهد. دستاوردی جدید در زمینه‌ی الکترونیک نامرئی سرانجام دانشمندان پس تلاش‌های بسیار برای ساخت مدارهای الکترونیکی نامرئی و نمایشگرهای شفاف، موفق به ساخت تعداد بسیار کمی از این مدارها شدند که البته آن هم به مواد نیمه‌رسانای شفاف محدود شده، تاكنون امکان کاربرد گسترده و فراگیر آن فراهم نشده‌است.اخیراً محققانی در کالیفرنیا به موفقیتی در این زمینه دست یافته‌اند که كاربرد ویژه‌ای را در نمایشگرهای تخت، نمایشگرهای شیشه‌ی جلوی اتومبیل‌ها، و الکترونیک کاغذی داشته، بسیار مورد توجه واقع شده‌است. مدارهای الکترونیکی ظریف و شفافی که آنها ساخته‌اند تا به امروز قدرتمندترین مدارها در نوع خود به شمار می‌رود و راه را برای دستیابی به الکترونیک شفاف و دیگر کاربردهای آینده‌نگرانه و پیشرو؛ از قبیل روزنامه‌های الکترونیکی و لباس‌های نمایشگر قابل پوشیدن هموار می‌سازد. این ترانزیستورهای شفاف فیلم نازک (TTFTها) بر خلاف انواع مشابه قبلی خود، از نانولوله‌های کربنی تک‌جداره‌ی کاملاً هم‌ترازی تشکیل شده‌است كه شفاف و انعطاف‌پذیر بوده، به خوبی کار می‌کنند. از جمله ویژگی‌های حاصل از بررسی‌های آزمایشگاهی این ترانزیستورها، می‌توان به كاربرد راحت آن در سطوح شیشه‌ای یا پلاستیکی اشاره كرد، ضمن اینكه نتایج به ‌دست‌آمده در این خصوص و امکان کاربرد آن در مصارف روزمره بسیار نیز امیدوار‌کننده بوده‌اند.گزارش این تحقیق در شماره‌ی 27 ژانویه ماهنامه‌ی ACS Nano منتشر شده‌است. پوششهای سد حرارتی نانوساختار بر اساس تحقیقات بعمل آمده، زوال پوششهای سد حرارتی در سیكلهای حرارتی، هنوز مشكل مهمی محسوب می‌شود كه شدیداً عمر قطعه پوشش داده شده را كم می‌كند. این زوال ناگهانی معمولاً بر اثر پوسته‌ای شدن پوشش سرامیكی واقع می شود كه با ریز كردن ابعاد ذرات و كریستالها در پوششهای نانوساختار معضل مذكور برطرف می‌شود. عمده‌ترین روشی كه برای پوسش سد حرارتی در حالت نانوساختار بكار گرفته می‌شود، پوشش دهی پلاسمایی است. اصول پوشش‌دهی پلاسمایی معمولی و نانوساختار، عملاً تفاوتی با یكدیگر ندارند. مبانی پوشش‌دهی پلاسمایی بدین صورت است كه یك گاز خنثی از ناحیه‌ای كه تخلیه الكتریكی شده، عبور می‌كند و دمای آن بسیار بالا می‌رود تا گاز یونیزه شود. گاز یونیزه شده از داخل یك نازل، با نیروی بسیار و سرعت زیاد خارج شده، از طرف دیگر ذرات پودری تغذیه در مسیر حركت پلاسما قرار گرفته، داغ و ذوب شده، به طرف فلز پایه هدایت می‌شوند (مطابق شكل 3). نكته‌ای كه در این راستا مطرح است این است كه استفاده مستقیم از پودر با ذرات نانو، امكان‌پذیر نیست چون نانو ذرات نمی‌توانند با تزریق در ناحیه پلاسما به خوبی اسپری شوند چرا كه اندازه این ذرات بسیار كوچك است و اندازه حركت لازم برای رسوخ به پلاسما و ضربه زدن مناسب به سطح فلز پایه را ندارند از این رو تنها نكته این روش رعایت شرایط ویژه تهیه تغذیه مناسب برای پاشش به روی زطمینه جهت رسیدن به پوششهای نانوساختار است. در روش پوشش‌‌دهی، پلاسمایی قطره‌های مذاب كه روی فلز پایه یا پوشش منجمد شده قبلی پرتاب میشوند، پس از انجماد‌مرزی با بخش منجمد شده تشكیل می‌دهند كه به آن مرز پرتابی گفته می شود. در نمونه‌های پاشش حرارتی شده معمولی،‌ نواحی مرزهای پرتابی مكان مناسبی برای رشد ترك هستند اما در پوششهای نانوساختار، مرزهای پرتابی توسط نواحی ذوب كامل نشده قطع می‌شوند و ترك از داخل مرزهای پرتابی رشد می‌كند كه با رسیدن به این نواحی متوقف می‌شود و یا مسیرش منحرف می‌شود. علت بهبود سایش پوششهای نانو در مقایسه با پوششهای معمولی این است كه به دلیل سادگی رشد ترك از مرزهای پرتابی. كنده شدن ذرات ماده در اثر سایش راحت‌تر واقع می‌شود در حالی كه در مورد پوششهای نانوساختار به دلیل ریز بودن تركها و منحرف یا متوقف شدن آنها در نواحی ذوب كامل نشده، كنده شدن جسم به سختی صورت می‌گیرد و مقاومت سایشی بهبود می‌یابد. تاثیر نانو ساختار سازی بر بهبود خواص پوششها بنا بر عقیده محققان، مهمترین پارامترها در بهبود و كارایی پوششهای (TBC) عبارتند از: الف) افزایش استحكام و سختی ب) افزایش مقاومت به خوردگی ج) كاهش هدایت حرارتی د) بهبود مقاومت به سایش در نانو ساختارها به علت ریز شدن ابعاد دانه‌ها، سختی افزایش می‌یابد. همچنین به علت كوتاه شدن فاصله لغزش و دامنه حركت نابجائیها با ریز شدن ابعاد دانه‌ها، استحكام این مواد در اثر تجمع نابجائیها پشت موانع بالاتر از استحكام مواد معمول است. از سوی دیگر افزایش شدید مرز دانه در پوششهای نانوساختار، سبب می شود كه برای غلظت معینی از ناخالصیهای داخل دانه‌ها میزان ناخالصی در واحد مرز دانه كمتر از پوششهای معمول است و این خالص شدن مرز دانه‌ها باعث ایجاد مورفولوژی یكنواخت‌تری از مرزدانه و دانه می‌شود و در اثر این امر، مقاومت به خوردگی نسبت به پوششهای معمول بیشتر می‌شود. همچنین ریزشدن دانه‌ها، منجر به افزایش مرزدانه شده و كاهش هدایت حرارتی بر اثر پراكنده شدن فونونها دراین مرزها می‌شود. بكارگیری نانوتكنولوژی در افزایش راندمان سلهای خورشیدی خورشید كه به یك نیروگاه اتمی شباهت دارد، منبع شگفت‌انگیزی است. انرژی خورشید در اثر همجوشی هسته‌ای بوجود می‌آید. درجه حرارت درون خورشید حدود 15 میلیون درجه سانتیگراد برآورد شده است، به صورتی كه تنها انرژی تشعشعی آن كه پس از طی 15000 میلیون كیلومتر در مدت 8 دقیقه به زمین می‌رسد. هزاران برابر مصرف كنونی جهان است. میزان تابش خورشید و امكان استفاده از آن در كشوهای مختلف متفاوت است. ایران از این نظر دررده نخستین كشورها قرار دارد، زیرا بنا بر محاسبات انجام شده میانگین سالیانه تابش خورشید بر هر متر مربع، 2200 كیلووات است. در سالیان گذشته حدود شش میلیارد دلار در جهان در زمینه استفاده از انرژی خورشیدی سرمایه‌گذاری شده است. انرژی خورشیدی را می‌توان با روشهای گوناگون به سایر انواع انرژی تبدیل كرد. یكی از این روشها، استفاده از سلهای خورشیدی است. سلهای خورشیدی ابزارهایی هستند كه انرژی خورشیدی را به انرژی الكتریكی تبدیل می‌كنند. در این تبدیل انرژی خورشیدی ابتدا به حرارت یا انرژی شیمیایی و سپس به انرژی الكتریكی تبدیل می‌شود. معمولترین نوع سلهای خورشیدی بر اساس تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به الكتریسیته (فوتوولتائیك) بوده و ولتاژ حاصل از آنها می‌تواند در یك مدار خارجی، جریان ایجاد كند و كار انجام دهد. ردیابی گرما در نانولوله‌های کربنی فیزیکدانان در آمریکا کشف کرده‌اند که الکترون‌های جریان یافته در مدارهای مبتنی بر نانولوله کربنی، انرژی خود را در روش‌های کاملاً متفاوت با الکترون‌های جریان یافته در افزاره‌های ساخته شده از نیمه‌هادی‌های مرسوم مانند سیلیکون، از دست می‌دهند. این محققان نشان داده‌اند که چگونه انرژی جریان‌های الکتریکی در نانولوله‌های کربنی به گرما تبدیل می‌شود و بصورت نوسان‌های به‌هم پیوسته‌ای از اتم‌های نانولوله و نوسان‌های سطحی بستر زیرین آن، تلف می‌شود.در افزاره‌های نیمه‌هادی مرسوم، لایه‌های متفاوتی از مواد همیشه با پیوند‌های شیمیایی به هم متصل می‌شوند. این اتصال یک محیط پیوسته برای انتقال گرما در سرتاسر چنین افزاره‌هایی ایجاد می‌کند و سردکردن آنها را نسبتاً آسان می‌کند. تعداد زیادی از محققان اعتقاد دارند که افزاره‌های الکترونیکی آینده می‌توانند از نانولوله‌های کربنی ساخته شوند. نانولوله‌ها می‌توانند اندازه را خیلی کوچک‌تر کرده و بنابراین عمکرد را بهبود بخشند. نانولوله‌ها برای اتصال به ساختارها، به صورت شیمیایی پیوند نمی‌دهند؛ در نتیجه حذف گرما از چنین افزاره‌هایی خیلی مشکل خواهد بود.شمایی از چگونگی گرم‌شدن یک نانولوله با عبور یک جریان الکترونی درسرتاسر آن.اما اکنون محققان IBM متوجه شده‌اند که الکترون‌ها در نانولوله‌ها می‌تواننند انرژی خود را مستقیماً در یک بستر مجاور حتی اگر با آن پیوند شیمیایی نداشته باشند، پراکنده کرده و از دست بدهند. این محققان همچنین متوجه شده‌اند که الکترون‌های حامل بار در افزاره‌های نانولوله‌ای فرآیند نرمال گرمایی که در آن نوسان‌های گرمایی به تعادل آماری می‌رسند، را طی نمی‌کنند.اگرچه فقدان پیوند شیمیایی با بستر، مانع هدایت گرمایی می‌شود؛ اما این محققان نشان داده‌اند که موقعی که الکترون‌ها با اتم‌های بستر برخورد می‌کنند، جابه‌جایی متوالی در مکان اتم‌ها یک میدان الکتریکی تولید می‌کند که تا داخل نانولوله گسترش می‌یابد. هنگامی که الکترون‌های نانولوله با این میدان برهم‌کنش می‌کنند؛ می‌توانند انرژی خود را مستقیماً در بستر پراکنده کنند استفاده از نانوذرات سیلیکونی برای دارورسانی ایمن در دانشگاه کالیفرنیا و مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT)، برای اولین بار نانوذرات سیلیکونی لومینسانت ویژهای تولید کردهاند که اثرات جانبی سمیت را کاهش میدهد. این نانوذرات که از سیلیکون متخلخل ساخته شدهاند، برای تصویربرداری ایمن از تومورها در موشها و تحویل داروها به سلولهای سرطانی در این حیوانها، استفاده شده اند. نانوپزشکی هنوز در مراحل اولیه خود است و بسیاری از نانومواد فلورسانت مانند نقاط کوانتومی سلنیدکادمیوم که برای تصویربرداری از تومورها یا کشتن سلولهای سرطانی استفاده میشوند، دارای اثرات سمیت احتمالی برای انسان هستند. دانشمندان بهدنبال توسعه جایگزینهای غیررسمی برای این نانومواد هستند. این مطلب مهم است که این ذرات بعد از انجام تصویربرداریشان یا کشتن تومور، در مدت زمان قابل قبولی به صورت ایمن از بدن حذف شوند. نتيجه در ايران چند سالي است كه تكنولوژي نانو به عنوان يكي از مهمترين تحقيقات زير بنايي كشور مورد توجه قرار گرفته است. اما آيا تاريخچه نانو در ايران به همين چند سال گذشته مي رسد؟ همانطور كه گفته شد نظريه نانو حدود 40 سال پيش در دنيا مطرح شد و با تلاش هاي اريك دركسلر در دهه هاي 80 و 90 بسيار رشد يافت و به عنوان يك تكنولوژي نوين به بشر معرفي شد. در كشور ما نيز براي برخورداري از فن‌آوري‌هاي نوين تلاش هايي صورت پذيرفته است. در سال 1362 هجري شمسي (1984 ميلادي)‌يكي از بزرگترين دولتمردان ايران آقاي ميرحسين موسوي‌(نخست وزير وقت) با توجه به اهميت فن آوري روز در دنيا «دفتر بررسي ها و مطالعات علمي و صنعتي» را تأسيس نمود و با اينكار گام ارزنده اي را در پيشرفت تكنولوژي در ايران برداشت.در چند سال اخير برنامه ريزان كشور بنا بر اهميت بسيار زياد نانو تكنولوژي، سياست هاي تشويقي خوبي را براي حمايت از تحقيقات در اين بخش بكار برده اند. شايد آخرين اقدام دولت براي حمايت از نانو تكنولوژي اختصاص بودجه اي براي تشويق محققان اين بخش باشد. در جشنواره هاي خوارزمي نيز به خوبي مشهود است كه برخي مواقع تحقيقات بسيار موثري در اين زمينه در ايران صورت مي گيرد كه البته با توجه به نقش اين فن آوري نوين در توسعه يافتگي كشورها بسيار حائز اهميت خواهد بود. به نظر مي رسد كه محققان ايراني پاسخ مناسبي به سرمايه گذاري دولت در بخش نانو تكنولوژي داده اند و رسيدن به اهدف برنامه دولت جمهوري اسلامي ايران كه همانا قرار گرفتن كشور ايران در ميان 15 كشور برتر دنيا در زمينه نانو تكنولوژي است روز به روز به واقعيت نزديك مي شود. فن آوري نانو در ايران به همه اثبات كرد كه در اين كشور به هر بخشي اهميت داده شود در طي مدت زمان كوتاهي مي توان پيشرفت‌هاي چشم‌گير جوانان را مشاهده کرد. نانو تكنولوژي و فن آوري اطلاعات به همه ما ثابت نمود كه ايراني اگر داراي امكانات هرچند كم باشد گام هاي بزرگي بردارد. اميد است با توجه بيشتر به اين فن آوري نوين، كشور ايران بتواند گام هاي پيشرفت را هر چه سريع تر بپيمايد. فراموش نشود كه ايران از جمله معدود كشورهاي پيشرو نانو تكنولوژي در دنياست كه تحقيقات در اين زمينه را آغاز نموده است و مي تواند با تحقيقات گسترده تر و مديريت هدفمند، يكي از قطب هاي مهم اين فن آوري متحول كننده بشري در قرن بيست و يكم باشد. منابع : صنعت نانو در برق ، خسرو دستاويز ، انتشارات ناقوس ، چاپ اول 1385 ص 15 كاربرد نانو در برق قدرت ، محمد رضا آذوش، انتشارات قلم ، چاپ اول 1387 ص 55 كاربرد نانو تكنولوژی در صنعت برق، سيد مهدي چراغ سحر، انتشارات دانشگاه صنعت شريف تهران، چاپ سوم 1387 ص 32 اخبار مقالات و نرم افزار های علمی ( شبكه فیزیك هوپا )به نقل از مقالات علمی ایران ساختار و مشخصات نظام ملي توسعه فناوري٬ وزارت علوم٬ تحقيقات و فناوري٬ خرداد ماه 1382 نانوتكنولوژي، آينه تکنولوژي آفرينش، انجمن علمي دانشجويي دانشکده فني دانشگاه تهران.