מהם ננו-חומרים?

ניתן להגדיר ננו חומרים כחומרים בעלי, לכל הפחות, מימד חיצוני אחד בגודל 1-100 ננומטר.ההגדרה שניתנה על ידי הנציבות האירופית קובעת שגודל החלקיקים של לפחות מחצית מהחלקיקים בהתפלגות גודל המספרים חייב להיות 100 ננומטר ומטה.

ננו-חומרים יכולים להתרחש באופן טבעי, להיווצר כתוצרי לוואי של תגובות בעירה, או להיות מיוצרים באופן מכוון באמצעות הנדסה לביצוע תפקיד מיוחד.חומרים אלה יכולים להיות בעלי תכונות פיזיקליות וכימיות שונות למקביליהם בצורת בתפזורת.

מהם השימושים בננו-חומרים?
בשל היכולת לייצר את החומרים בצורה מסוימת כדי למלא תפקיד ספציפי, השימוש בננו-חומרים משתרע על פני תעשיות שונות, החל מטיפול רפואי וקוסמטיקה ועד לשימור הסביבה וטיהור אוויר.

תחום הבריאות, למשל, משתמש בננו-חומרים במגוון דרכים, כאשר שימוש מרכזי אחד הוא אספקת תרופות.דוגמה אחת לתהליך זה היא לפיה מפתחים ננו-חלקיקים כדי לסייע בהובלת תרופות כימותרפיות ישירות לגידולים סרטניים, כמו גם להעביר תרופות לאזורים בעורקים שניזוקו על מנת להילחם במחלות לב וכלי דם.ננו-צינוריות פחמן מפותחות גם כדי לשמש בתהליכים כמו הוספת נוגדנים לננו-צינורות ליצירת חיישני חיידקים.

בחלל, ננו-צינורות פחמן יכולים לשמש לשינוי כנפי מטוסים.הננו-צינורות משמשים בצורה מורכבת לכיפוף בתגובה להפעלת מתח חשמלי.

במקומות אחרים, תהליכי שימור הסביבה עושים שימוש גם בננו-חומרים - במקרה זה, ננו-חוטים.יישומים מפותחים לשימוש בננו-חוטים - ננו-חוטי אבץ - בתאים סולאריים גמישים וכן למלא תפקיד בטיפול במים מזוהמים.

דוגמאות של ננו-חומרים והתעשיות בהן הם משמשים
השימוש בננו-חומרים נפוץ במגוון רחב של תעשיות ומוצרי צריכה.

בתעשיית הקוסמטיקה, ננו-חלקיקים מינרליים - כגון תחמוצת טיטניום - משמשים בקרם הגנה, בשל היציבות הירודה שמציעה הגנת UV הכימית הקונבנציונלית בטווח הארוך.בדיוק כמו החומר בתפזורת, חלקיקי ננו-תחמוצת טיטניום מסוגלים לספק הגנה משופרת על קרינת UV תוך שהם גם בעלי יתרון נוסף של הסרת ההלבנה הקוסמטית הלא מושכת הקשורה לקרם הגנה בצורת הננו שלהם.

תעשיית הספורט מייצרת מחבטות בייסבול שנעשו עם ננו-צינוריות פחמן, מה שהופך את העטלפים לקלים יותר ולכן משפר את הביצועים שלהם.ניתן לזהות שימוש נוסף בננו-חומרים בתעשייה זו בשימוש בננו-טכנולוגיה אנטי-מיקרוביאלית בפריטים כמו מגבות ומחצלות המשמשים ספורטאים, על מנת למנוע מחלות הנגרמות על ידי חיידקים.

ננו-חומרים פותחו גם לשימוש בצבא.דוגמה אחת היא השימוש בננו-חלקיקי פיגמנט ניידים המשמשים לייצור צורה טובה יותר של הסוואה, באמצעות הזרקת החלקיקים לחומר של מדי החיילים.בנוסף, הצבא פיתח מערכות חיישנים המשתמשות בננו-חומרים, כגון טיטניום דו-חמצני, שיכולים לזהות גורמים ביולוגיים.

השימוש בננו-טיטניום דו חמצני מתרחב גם לשימוש בציפויים ליצירת משטחים לניקוי עצמי, כמו אלה של כסאות גינה מפלסטיק.נוצר שכבת מים אטומה על הציפוי וכל לכלוך מתמוסס בסרט, לאחר מכן המקלחת הבאה תסיר את הלכלוך ובעצם תנקה את הכיסאות.

היתרונות של ננו-חומרים
המאפיינים של ננו-חומרים, במיוחד גודלם, מציעים יתרונות שונים בהשוואה לצורת החומרים בתפזורת, והרבגוניות שלהם מבחינת היכולת להתאים אותם לדרישות ספציפיות מדגישה את השימושיות שלהם.יתרון נוסף הוא הנקבוביות הגבוהה שלהם, מה שמגביר שוב את הביקוש לשימוש בהם במגוון תעשיות.

בתחום האנרגיה, השימוש בננו-חומרים הוא יתרון בכך שהם יכולים להפוך את השיטות הקיימות להפקת אנרגיה - כמו פאנלים סולאריים - ליעילות וחסכוניות יותר, כמו גם לפתוח דרכים חדשות לרתום ולאגור אנרגיה .

ננו-חומרים אמורים להציג גם מספר יתרונות בתעשיית האלקטרוניקה והמחשוב.השימוש בהם יאפשר עלייה ברמת הדיוק של בניית מעגלים אלקטרוניים ברמה אטומית, ויסייע בפיתוח של מוצרים אלקטרוניים רבים.

היחס הגדול מאוד משטח לנפח של ננו-חומרים שימושי במיוחד בשימוש שלהם בתחום הרפואי, המאפשר את החיבור של תאים וחומרים פעילים.זה מביא ליתרון הברור של עלייה בסבירות להילחם בהצלחה במחלות שונות.