علم سرامیک

تبسم پيرزادى ‎/ بخش نخست
فناورى نانو يعنى بررسى مواد در ابعاد اتمى يا مولكولى. اين ساده ترين و عاميانه ترين تعريفى است كه مى توان از فناورى نانو ارائه داد. مى دانيم كه يك نانومتر ۱۰ به توان منفى ۹ يا يك ميليارديوم متر است. اين عدد يك هشتاد هزارم قطر موى انسان و يا ۱۰ برابر قطر يك اتم هيدروژن است.
* كاربردهاى نانوفناورى در صنايع بهداشتى و آرايشى
استفاده از مواد غيرآلى به عنوان جاذب اشعه خورشيد براى كاربرد در ضدآفتاب ها، انقلاب بزرگى در صنايع بهداشتى و دارويى به وجود آورده است. استفاده از نانو ذرات اكسيد روى براى كرم هاى ضدآفتاب و نيز به عنوان ضدالتهاب و نانو ذرات اكسيد تيتانيوم براى كاهش صدمات ناشى از آسيب روزافزون اشعه ماوراى بنفش بر روى پوست، گسترش پيدا كرده است. استفاده از نانو ذرات اكسيد تيتانيوم و سيليكون بر روى صورت موجب مى شود پوست صورت، ظاهرى صاف و بدون چروك به خود بگيرد. البته از اين نانو ذرات به عنوان درمان خشكى پوست هم استفاده مى شود. همچنين از نانو ذرات اكسيد تيتانيوم در شامپوهاى محافظ پوست، كرم صورت و پمادهاى بهداشتى ديگر استفاده مى شود. ساخت نانو ماشين هايى كه قادر هستند، فرم موى افراد را به نحو دلخواه آنها تغيير دهند، چين و چروك پوست را صاف كرده و چربى اضافى را جمع آورى كنند، هم قابل توجه است.
* محافظ پوست با قابليت نفوذ عميق
صنايع آرايشى و بهداشتى نقش مهمى در پيشبرد صنعت ذرات دارند. يكى از اهداف اين صنايع، پيدا كردن سيستم رسانش مواد فعال متنوع با قابليت نفوذ عميق است. يكى از بزرگترين شركت هاى توليدكننده مواد آرايشى در جهان، اولين محصول نانوفناورى خود را در سال ۱۹۹۸ معرفى كرد. اين محصول كرم ضدچروك است كه در آن از يك فرايند انحصارى نانوفناورى (تا ۲۰۰ نانومتر) به منظور وارد كردن ويتامين A به درون يك كپسول پليمرى استفاده شده است. به اين صورت كپسول مانند اسفنج، كرم را درون خود جذب و نگهدارى مى كند تا اين كه پوسته بيرونى آن در زير پوست حل شود. بنابراين نانوفناورى مى تواند مسيرى به سمت جوانى طولانى باشد. شركت نانوفيلم با استفاده از نانوفناورى، پوشش هاى پليمرى بسيار نازك ضدانعكاس و حفاظتى براى عينك ها ساخته است، به گونه اى كه شيشه آنها در مقابل خراشيدگى داراى مقاومت و ضدانعكاس است.
اين شركت ابتدا لايه هايى به ترتيب با ضخامت ۱۵۰ نانومتر و ۲۰ ميكرون را بر روى سطح لنزها قرار مى دهد و سپس از فرايند خودسامانى شيميايى براى قرار دادن پوشش پليمرى برروى سطح خارجى عدسى ها استفاده مى كند. ضخامت اين پوشش ۳ تا ۱۰ نانومتر است كه عدسى ها را ضدانعكاس مى كند.
اين پوشش علاوه بر ايجاد خاصيت ضدانعكاسى براى عدسى ها، چربى و لكه ها را از روى آن برطرف و عدسى ها را حساس تر مى كند.
* نانوجوراب
نه تنها ورزشكارها بلكه اغلب مردم از عرق پا رنج مى برند و نمى توانند آن را تحمل كنند.
به طور طبيعى هر پا داراى ۲۵۰ هزار غده عرقى است كه قادرند حدود ۵۰۰ميلى ليتر عرق در روز توليد كند. عرق پاى ورزشكاران ناشى از قارچ هايى است كه بين پنجه پا و چين و چروك پوست جمع مى شوند. به تازگى جوراب هايى از جنس كتان كه با استفاده از نانو ذرات نقره بهبود پيدا مى كنند از سوى شركت «سول فرش» وارد بازار شده است.
نانوذرات نقره از رشد باكترى ها و قارچ ها جلوگيرى كرده و به اين وسيله از چرب شدن و بدبو شدن پا جلوگيرى مى كند. جوراب هاى حاوى نانو ذرات نقره، باعث مهار رشد باكترى و قارچ ها مى شود و از بروز بوى بد پاها، مسائل مربوط به پاى ورزشكاران، عفونت ناخن پا و عفونت كف پا كه بيشتر در افراد ديابتى بروز مى كند، جلوگيرى مى كند.
* پارچه هاى ضدچروك و ضدلكه
شركت آمريكايى نانوتكس با اضافه كردن ساختارهاى مولكولى به الياف كتان، اليافى ساخته است كه مايعات و لكه ها بر روى آنها- حركت نموده و جذب نمى شوند. بنابراين چنانچه قهوه بر روى شلوار سفيد رنگى ريخته شود به طرز شگفت انگيزى بر روى آن حركت كرده و جذب نمى شوند. (مثل حركت قطرات آب بر روى پر)
نانوواكس تيم ملى اسكى كانادا از نوعى واكس نانو استفاده كرده است. البته به زودى هر اسكى بازى مى تواند از آن استفاده كند. نانوواكس سراكس يكى از اولين محصولات جهانى است كه با استفاده از نانوفناورى شيميايى، پوشش هوشمندى با خواص چند عملكردى ايجاد مى كند.ا ين واكس به وسيله شركت آلمانى نانوگيت توليدشده است كه سطحى بسيار ليز و سخت ايجاد مى كند. اين پوشش بسيار نازك، نسبت به پوشش هاى قبلى كه به سرعت خاصيت خود را از دست مى دادند، بسيار بادوام تر است. اين پوشش هوشمند با كاهش دما بسيار سفت مى شود و با كريستال هاى برف و پوست سازگارى بسيار خوبى دارد. محصولات نانواكس با فرمول هاى مختلفى براى انواع ورزش هاى زمستانى كه در شرايط مختلف انجام مى شوند، توليد شده اند.
شركت سوئيسى «نانواسفر» به تازگى در رقابت با شركت آلمانى محصولاتى توليد كرده است كه نه تنها در صنايع پوشاك سازى بلكه در بخش هاى پزشكى و لوازم خانگى مثل مبلمان هم كاربرد دارند. در واقع محصولات اين شركت هم ضدچربى است.
* نانوفناورى در وسايل پزشكى
به طور معمول اعضاى قابل كاشت در بدن، مانند دريچه هاى قلب، ساخت اندام هاى مورد نياز در ترميم هاى ارتوپدى ساخته شده از تيتانيوم و فولادهاى ضدزنگ با ساير اعضاى بدن سازگارى دارند، ولى متأسفانه ممكن است در طول عمر بيماران دچار خوردگى شده و كارآيى خود را از دست بدهند.
استفاده از نانوكريستال هاى اكسيد زيركونيوم، به عنوان يك عنصر بسيار سخت، غيرخورنده و مقاوم در مقابل واكنش هاى بدن جايگزين بسيار خوبى براى روش هاى متداول است. نانوكريستال هاى «سيليكون كربيد» به علت وزن كم، مقاومت بسيار عالى و سازگارى با اعضاى بدن براى ساخت دريچه هاى مصنوعى قلب در آينده به كار خواهد رفت. ساخت ربات هايى با كاربردهاى بسيار متفاوت در بدن در اندازه هاى كوچك بخش مهمى از كاربردهاى وسيع اينگونه مواد را شامل مى شود.
* كاربردهاى نانوفناورى در صنعت
سراميك ها بسيار سخت، شكننده و غيرقابل ماشينكارى بوده و كوچك شدن ذرات آنها در حد نانوكريستال ها باعث شكنندگى بيشتر آن مى شود. امروزه نانوكريستال هاى نيترات و يا كربيد سيليكون در ساخت قطعات ماشين آلات مختلف مانند فنرهاى بسيار مقاوم، بلبرينگ ها، سوپاپ هاى موتور، اجزاى كوره ها و به علت آن كه به آسانى قابل ساخت بوده و مقاوم در مقابل حرارت و واكنش هاى شيميايى مقاوم هستند، كاربرد وسيعى دارند. در صورتى كه اين مواد با استفاده از پرس فشرده شوند، مقاومت حرارتى بسيار زيادى را در مقايسه با ساير سراميك ها به دست مى آورند.
استفاده از پوشش هايى در اندازه نانو و يا چند اتم، امكانات ويژه اى را به وجود آورده است. به تازگى شيشه هايى ساخته شده كه با دى اكسيد تيتانيوم بسيار فعال پوشش داده شده است. اين شيشه ها ضد باكترى، دفع كننده آب و از بين برنده مواد شيميايى بوده و به طور خودكار خود را تميز مى كنند. كاربرد ديگر مواد نانو ساختن پوشش هاى بسيار مقاوم در مقابل خش، به صورت يك يا چند لايه بر روى لايه اصلى است. گروه بى شمارى پارچه هاى قابل تنفس، ضدآب و لكه با كنترل منافذ و ناهموارى هاى سطح آن در حد اندازه هاى نانو از مواد پليمرى و غيرآلى ساخته شده اند. ابزار ساخته شده از كريستال هاى تنگستن، تانتانيم و تيتانيوم در اندازه هاى نانو، منجر به ساخت ابزار برش بسيار سخت تر در مقايسه با همان ماده در اندازه ذرات بزرگتر شده است. كاربرد اين ابزار در سوراخكارى، برش فلزات در ماشين تراش، قالب سازى و سنگ برى بسيار وسيع است.