ما هي المواد النانوية؟

يمكن تعريف المواد النانوية بأنها مواد تمتلك بعداً خارجياً واحداً على الأقل بقياس 1-100 نانومتر.ينص التعريف الذي قدمته المفوضية الأوروبية على أن حجم الجسيمات لنصف الجزيئات على الأقل في توزيع حجم العدد يجب أن يقيس 100 نانومتر أو أقل.

يمكن أن تحدث المواد النانوية بشكل طبيعي، أو يتم إنشاؤها كمنتجات ثانوية لتفاعلات الاحتراق، أو يتم إنتاجها بشكل هادف من خلال الهندسة لأداء وظيفة متخصصة.يمكن أن يكون لهذه المواد خواص فيزيائية وكيميائية مختلفة عن نظيراتها السائبة.

ما هي استخدامات المواد النانوية؟
ونظرًا للقدرة على توليد المواد بطريقة معينة لتلعب دورًا محددًا، فإن استخدام المواد النانوية يمتد عبر مختلف الصناعات، بدءًا من الرعاية الصحية ومستحضرات التجميل وحتى الحفاظ على البيئة وتنقية الهواء.

على سبيل المثال، يستخدم مجال الرعاية الصحية المواد النانوية بعدة طرق، وأحد الاستخدامات الرئيسية لها هو توصيل الأدوية.أحد الأمثلة على هذه العملية هو تطوير الجسيمات النانوية للمساعدة في نقل أدوية العلاج الكيميائي مباشرة إلى الأورام السرطانية، وكذلك إيصال الأدوية إلى مناطق الشرايين المتضررة من أجل مكافحة أمراض القلب والأوعية الدموية.ويجري أيضًا تطوير أنابيب الكربون النانوية لاستخدامها في عمليات مثل إضافة الأجسام المضادة إلى الأنابيب النانوية لإنشاء أجهزة استشعار للبكتيريا.

في الفضاء الجوي، يمكن استخدام أنابيب الكربون النانوية في تشكيل أجنحة الطائرات.يتم استخدام الأنابيب النانوية في شكل مركب للانحناء استجابةً لتطبيق الجهد الكهربائي.

وفي أماكن أخرى، تستخدم عمليات الحفاظ على البيئة المواد النانوية أيضًا - في هذه الحالة، الأسلاك النانوية.ويجري تطوير التطبيقات لاستخدام الأسلاك النانوية – أسلاك أكسيد الزنك النانوية – في الخلايا الشمسية المرنة وكذلك للعب دور في معالجة المياه الملوثة.

أمثلة على المواد النانوية والصناعات التي تستخدم فيها
ينتشر استخدام المواد النانوية في مجموعة واسعة من الصناعات والمنتجات الاستهلاكية.

في صناعة مستحضرات التجميل، تُستخدم الجسيمات النانوية المعدنية - مثل أكسيد التيتانيوم - في مستحضرات الوقاية من الشمس، وذلك بسبب ضعف الاستقرار الذي توفره الحماية الكيميائية التقليدية للأشعة فوق البنفسجية على المدى الطويل.تمامًا كما تفعل المادة السائبة، فإن جزيئات أكسيد التيتانيوم النانوية قادرة على توفير حماية محسنة من الأشعة فوق البنفسجية مع التمتع أيضًا بميزة إضافية تتمثل في إزالة التبييض غير الجذاب من الناحية التجميلية المرتبط بواقي الشمس في شكله النانوي.

تنتج صناعة الرياضة مضارب بيسبول مصنوعة من أنابيب الكربون النانوية، مما يجعل المضارب أخف وزنًا وبالتالي يحسن أدائها.يمكن التعرف على الاستخدام الإضافي للمواد النانوية في هذه الصناعة من خلال استخدام تكنولوجيا النانو المضادة للميكروبات في عناصر مثل المناشف والحصائر التي يستخدمها الرياضيون، من أجل الوقاية من الأمراض التي تسببها البكتيريا.

كما تم تطوير المواد النانوية لاستخدامها في الجيش.أحد الأمثلة على ذلك هو استخدام الجسيمات النانوية الصبغية المتنقلة لإنتاج شكل أفضل من التمويه، من خلال حقن الجسيمات في مادة الزي الرسمي للجنود.بالإضافة إلى ذلك، طور الجيش أنظمة استشعار تستخدم مواد نانوية، مثل ثاني أكسيد التيتانيوم، يمكنها اكتشاف العوامل البيولوجية.

ويمتد استخدام ثاني أكسيد التيتانيوم النانوي أيضًا لاستخدامه في الطلاءات لتشكيل أسطح ذاتية التنظيف، مثل تلك الخاصة بكراسي الحدائق البلاستيكية.يتم إنشاء طبقة محكمة الغلق من الماء على الطلاء، ويذوب أي أوساخ في الطبقة، وبعد ذلك سيقوم الحمام التالي بإزالة الأوساخ وتنظيف الكراسي بشكل أساسي.

مميزات المواد النانوية
توفر خصائص المواد النانوية، وخاصة حجمها، مزايا مختلفة ومختلفة مقارنة بالحجم الكبير للمواد، كما أن تعدد استخداماتها من حيث القدرة على تخصيصها لمتطلبات محددة يبرز فائدتها.وهناك ميزة إضافية تتمثل في مساميتها العالية، مما يزيد مرة أخرى الطلب على استخدامها في العديد من الصناعات.

في قطاع الطاقة، يعد استخدام المواد النانوية مفيدًا لأنها يمكن أن تجعل الطرق الحالية لتوليد الطاقة - مثل الألواح الشمسية - أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة، فضلاً عن فتح طرق جديدة لتسخير الطاقة وتخزينها. .

ومن المقرر أيضًا أن تقدم المواد النانوية عددًا من المزايا في صناعة الإلكترونيات والحوسبة.سيسمح استخدامها بزيادة دقة بناء الدوائر الإلكترونية على المستوى الذري، مما يساعد في تطوير العديد من المنتجات الإلكترونية.

تعتبر نسبة السطح إلى الحجم الكبيرة جدًا للمواد النانوية مفيدة بشكل خاص في استخدامها في المجال الطبي، مما يسمح بربط الخلايا والمكونات النشطة.وينتج عن هذا ميزة واضحة تتمثل في زيادة احتمالية مكافحة الأمراض المختلفة بنجاح.