วัสดุนาโนคืออะไร?

วัสดุนาโนสามารถกำหนดได้ว่าเป็นวัสดุที่มีขนาดภายนอกอย่างน้อย 1 มิติซึ่งมีขนาด 1-100 นาโนเมตรคำจำกัดความที่กำหนดโดยคณะกรรมาธิการยุโรประบุว่าขนาดอนุภาคอย่างน้อยครึ่งหนึ่งของอนุภาคในการกระจายขนาดตัวเลขจะต้องวัดได้ 100 นาโนเมตรหรือต่ำกว่า

วัสดุนาโนสามารถเกิดขึ้นได้ตามธรรมชาติ ถูกสร้างขึ้นเป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยาการเผาไหม้ หรือผลิตขึ้นโดยมีจุดประสงค์ผ่านทางวิศวกรรมเพื่อทำหน้าที่เฉพาะทางวัสดุเหล่านี้สามารถมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่แตกต่างกันไปจากวัสดุที่มีลักษณะเทกอง

วัสดุนาโนมีประโยชน์อย่างไร?
เนื่องจากความสามารถในการสร้างวัสดุในลักษณะเฉพาะเพื่อให้มีบทบาทเฉพาะ การใช้วัสดุนาโนจึงครอบคลุมในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่การดูแลสุขภาพและเครื่องสำอางไปจนถึงการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมและการฟอกอากาศ

ตัวอย่างเช่น วงการการดูแลสุขภาพใช้วัสดุนาโนในหลากหลายรูปแบบ โดยการใช้งานหลักประการหนึ่งคือการให้ยาตัวอย่างหนึ่งของกระบวนการนี้คือการพัฒนาอนุภาคนาโนเพื่อช่วยขนส่งยาเคมีบำบัดโดยตรงไปยังการเจริญเติบโตของมะเร็ง รวมทั้งส่งยาไปยังบริเวณหลอดเลือดแดงที่เสียหายเพื่อต่อสู้กับโรคหลอดเลือดหัวใจท่อนาโนคาร์บอนยังได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ในกระบวนการต่างๆ เช่น การเติมแอนติบอดีให้กับท่อนาโนเพื่อสร้างเซ็นเซอร์ตรวจจับแบคทีเรีย

ในอวกาศ ท่อนาโนคาร์บอนสามารถนำมาใช้ในการปรับเปลี่ยนปีกเครื่องบินได้ท่อนาโนถูกใช้ในรูปแบบคอมโพสิตเพื่อโค้งงอเพื่อตอบสนองต่อการใช้แรงดันไฟฟ้า

ที่อื่น กระบวนการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมก็ใช้วัสดุนาโนเช่นกัน ในกรณีนี้คือลวดนาโนแอปพลิเคชันกำลังได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ลวดนาโน - ลวดนาโนซิงค์ออกไซด์ในเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีความยืดหยุ่น รวมทั้งมีบทบาทในการบำบัดน้ำเสีย

ตัวอย่างของวัสดุนาโนและอุตสาหกรรมที่ใช้
การใช้วัสดุนาโนเป็นที่แพร่หลายในอุตสาหกรรมและผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคที่หลากหลาย

ในอุตสาหกรรมเครื่องสำอาง อนุภาคนาโนของแร่ธาตุ เช่น ไททาเนียมออกไซด์ ถูกนำมาใช้ในครีมกันแดด เนื่องจากการป้องกันรังสียูวีด้วยสารเคมีแบบดั้งเดิมมีความเสถียรต่ำในระยะยาวเช่นเดียวกับวัสดุเทกอง อนุภาคนาโนของไททาเนียมออกไซด์สามารถให้การป้องกันรังสียูวีที่ดีขึ้น ขณะเดียวกันก็ยังมีข้อได้เปรียบเพิ่มเติมในการขจัดไวท์เทนนิ่งที่ไม่สวยงามซึ่งเกี่ยวข้องกับครีมกันแดดในรูปแบบนาโน

อุตสาหกรรมกีฬาได้ผลิตไม้เบสบอลที่ทำจากท่อนาโนคาร์บอน ทำให้ไม้ตีมีน้ำหนักเบาขึ้น จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานการใช้วัสดุนาโนเพิ่มเติมในอุตสาหกรรมนี้สามารถระบุได้ในการใช้นาโนเทคโนโลยีต้านจุลชีพในรายการต่างๆ เช่น ผ้าเช็ดตัวและเสื่อที่นักกีฬาใช้ เพื่อป้องกันการเจ็บป่วยที่เกิดจากแบคทีเรีย

วัสดุนาโนได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ในกองทัพด้วยตัวอย่างหนึ่งคือการใช้อนุภาคนาโนของเม็ดสีที่เคลื่อนที่ได้ซึ่งถูกนำมาใช้เพื่อสร้างรูปแบบการอำพรางที่ดีขึ้น โดยการฉีดอนุภาคเข้าไปในวัสดุของเครื่องแบบทหารนอกจากนี้ กองทัพยังได้พัฒนาระบบเซ็นเซอร์โดยใช้วัสดุนาโน เช่น ไทเทเนียมไดออกไซด์ ซึ่งสามารถตรวจจับสารทางชีวภาพได้

การใช้นาโนไททาเนียมไดออกไซด์ยังขยายไปใช้ในการเคลือบเพื่อสร้างพื้นผิวที่ทำความสะอาดตัวเองได้ เช่น เก้าอี้สวนพลาสติกฟิล์มน้ำที่ปิดสนิทจะถูกสร้างขึ้นบนสารเคลือบ และสิ่งสกปรกใดๆ ก็ตามจะละลายในฟิล์ม หลังจากนั้นในการอาบน้ำครั้งถัดไปจะขจัดสิ่งสกปรกและทำความสะอาดเก้าอี้เป็นหลัก

ข้อดีของวัสดุนาโน
คุณสมบัติของวัสดุนาโน โดยเฉพาะอย่างยิ่งขนาดของมัน มีข้อได้เปรียบที่แตกต่างกันมากมายเมื่อเทียบกับวัสดุที่มีรูปแบบเทกอง และความคล่องตัวในแง่ของความสามารถในการปรับแต่งให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะนั้นเน้นย้ำถึงประโยชน์ใช้สอยของพวกมันข้อได้เปรียบเพิ่มเติมคือมีความพรุนสูง ซึ่งทำให้ความต้องการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ เพิ่มขึ้นอีกครั้ง

ในภาคพลังงาน การใช้วัสดุนาโนมีข้อได้เปรียบตรงที่สามารถทำให้วิธีการผลิตพลังงานที่มีอยู่ เช่น แผงโซลาร์เซลล์ มีประสิทธิภาพและคุ้มทุนมากขึ้น พร้อมทั้งเปิดทางใหม่ในการควบคุมและกักเก็บพลังงาน .

วัสดุนาโนยังได้รับการตั้งค่าให้นำเสนอข้อดีหลายประการในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์การใช้งานจะช่วยเพิ่มความแม่นยำในการสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในระดับอะตอม ซึ่งช่วยในการพัฒนาผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก

อัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรที่ใหญ่มากของวัสดุนาโนมีประโยชน์อย่างยิ่งในการใช้งานในด้านการแพทย์ ซึ่งทำให้เกิดพันธะระหว่างเซลล์และสารออกฤทธิ์ซึ่งส่งผลให้เกิดข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในการเพิ่มโอกาสในการต่อสู้กับโรคต่างๆได้สำเร็จ