همانطور که اطلاع دارید, امروزه زندگی همه ی افراد با مواد شیمیایی به صورت مستقیم و غیر مستقیم گره خرده است. فروشگاه مواد شیمیایی اُشیم نیز به این نیاز پاسخ داده و بسیاری از این مواد شیمیایی را در دسترس همگام قرار داده است. اما در این مقاله به دسته ی جدیدی از مواد پرداخته خواهد شد که دارای خواص و کاربرد های منحصر به فرد تری می باشند ؛ این دسته همان نانومواد هستند.

 

1- مواد نانو چیست؟

 

به صورت کلی به موادی نانومواد اطلاق می شود که یک واحد آنها (حداقل در یک بعد) اندازه ای بین 1 تا 100 نانومتر (تعریف معمول مقیاس نانو) داشته باشد. تحقیقات نانومواد رویکردی مبتنی بر علم مواد به فناوری نانو دارد و از پیشرفت ‌ها در اندازه‌ شناسی و سنتز مواد استفاده می‌کند. مواد با ساختار در مقیاس نانو اغلب دارای خواص نوری، الکترونیکی، ترموفیزیکی یا مکانیکی منحصر به فرد و متفاوتی با حالت غیرنانویی خود هستند.

 

2- تعریف نانو مواد چیست؟

 

به صورت قانونی, نانومواد به عنوان «ماده ای با هر بعد خارجی در مقیاس نانو یا دارای ساختار داخلی یا ساختار سطحی در مقیاس نانو» تعریف شده است، مقیاس نانو به عنوان «محدوده طولی تقریباً از 1 نانومتر تا 100 نانومتر» تعریف شده است. این تعریف و قانون شامل نانو اشیاء، که قطعات مجزا از مواد هستند و مواد نانوساختار، که ساختار داخلی یا سطحی در مقیاس نانو دارند می شود. یک نانو ماده با توجه به خصوصیاتش می تواند در هر دو دسته قرار بگیرد.

 

 

3- تاریخچه مواد نانو

 

اولین شواهد از کاربرد های نانو مواد را می توان به نانولوله های کربن و نانوسیم های سیمانی که در ریزساختار فولاد تولید شده در هند یافت شده است نسبت داد (۶۰۰ سال قبل از میلاد مسیح ). البته این نکته دارای اهمیت است که در آن زمان از اندازه ی ذرات بی اطلاع بوده اند.
 فناوری نانو علمی نسبتا جدید در تحقیقات علمی به حساب می آید، اما مفاهیم اصلی آن و توسعه علمی اش در مدت زمان طولانی تری رخ داده است. پیدایش فناوری نانو در دهه ۱۹۸۰ با  پیشرفت های تجربی مانند اختراع میکروسکوپ در سال ۱۹۸۱ و کشف فولرن ها در سال ۱۹۸۵ ایجاد شد. زیرا در ابتدای امر بایستی ابزار بررسی و تشخیص آن فراهم می شده است. اولین مولکول فولرنی که کشف شد (C60)  در سال 1985 توسط ریچارد اسمالی، رابرت کرل، جیمز هیث، شان اوبراین و هارولد کروتو در دانشگاه رایس سنتز گردید. 
این علم جدید در اوایل دهه ۲۰۰۰ با بررسی در مورد پیامد های احتمالی استفاده از مواد نانو و همچنین امکان سنجی کاربردپذیری این ترکیبات مورد توجه و آگاهی عمومی  قرار گرفت. در 18 اکتبر 2011، کمیسیون اروپا تعریف زیر را از نانومواد به تصویب رساند: "یک ماده طبیعی، تصادفی یا ساخته شده حاوی ذرات، در حالت غیر متصل یا به صورت سنگدانه یا به صورت آگلومره و برای 50٪ یا بیشتر از ذرات موجود در توزیع اندازه عدد، یک یا چند بعد خارجی در محدوده اندازه 1 نانومتر تا 100 نانومتر است. در موارد خاص و در مواردی که نگرانی‌های مربوط به محیط زیست، سلامت، ایمنی یا رقابت را تضمین می‌کند، آستانه توزیع اندازه عدد 50 درصد ممکن است با یک عدد جایگزین شود.

 

خرید انواع رزین در فروشگاه مواد شیمیایی اشیم

 

4- روش های ساخت مواد نانو

 

4-1- روش مهندسی شده

 

نانومواد مهندسی شده به وسیله ی تجهیزات مشخصی توسط انسان، مهندسی و ساخته می شوند تا خواص مورد نیاز را داشته باشند.

 

4-2- اتفاقی

 

نانومواد می توانند به صورت ناخواسته به عنوان محصول فرعی فرآیند های مکانیکی یا صنعتی از طریق روش های احتراق و یا تبخیر تولید شوند. محل هایی که نانوذرات تصادفی بیشتر در آنجا یافت می شوند شامل اگزوزهای موتور ها، ذوب، دود های جوشکاری، فرآیند های احتراق ناشی از گرمایش سوخت جامد خانگی و پخت و پز می باشد. به عنوان مثال، دسته ای از نانومواد به نام فولرن ها با سوزاندن گاز زیست توده (بیومس) و شمع تولید می شوند. همچنین این دسته از مواد می توانند محصول جانبی فرایند های فرسایشی و خوردگی باشند. 

4-3-طبیعی

 

قبل از آنکه بشر به فهم و شناسایی و تولید این دسته از مواد برسد, سیستم های بیولوژیکی اغلب دارای نانومواد طبیعی و کاربردی بوده اند. ساختار روزن داران (عمدتا گچ) و ویروس ها (پروتئین، کپسید)، کریستال های موم پوشاننده برگ نیلوفر آبی یا گل نباتی، تار عنکبوت و کنه ، رنگ آبی رتیل، "اسپاتول" در کف پا های مارمولک، تا حدی فلس های بال پروانه، کلوئیدهای طبیعی (شیر، خون)، مواد شاخی (پوست، پنجه، منقار، پر، شاخ، مو)، کاغذ، پنبه، مرجان، مرجان ها و حتی ماتریکس استخوان انسان, همگی در دسته ی نانومواد آلی طبیعی جای می گیرند. علاوه بر نانو مواد آلی, نانومواد معدنی طبیعی نیز از طریق رشد کریستال در شرایط شیمیایی متنوع پوسته زمین به وجود می آیند. به عنوان مثال، خاک رس به دلیل ناهمسانگردی ساختار کریستالی زیرین خود، نانوساختارهای پیچیده ای را تشکیل می دهد, فعالیت های آتشفشانی می تواند منجر به ایجاد عقیق شود که در دسته ی مواد با مقیاس نانو قرار می گیرد.
نانوذرات در طبیعت می توانند از آتش ‌سوزی جنگل ‌ها، خاکسترهای آتشفشانی و تجزیه رادیواکتیو گازها نیز باشند. نانومواد طبیعی همچنین می توانند از طریق فرآیند های شیمیایی طبیعی مانند هوازدگی سنگ های حاوی فلز و همچنین در محل های زهکشی معادن اسیدی نیز تشکیل شوند.

 

5- انواع نانومواد کدام اند؟

 

5-1- طبقه بندی از لحاظ تعداد ابعاد نانو

 

مواد نانو اغلب بر اساس اینکه چه تعداد از ابعاد آنها در مقیاس نانو قرار می گیرد، طبقه بندی می شوند. نانوذره به یک ذره ی نانو با هر سه بعد خارجی در مقیاس نانو گفته می ‌شود که طولانی ‌ترین و کوتاه ‌ترین محورهای آن تفاوت چندانی با هم ندارند. یک نانوالیاف، دارای دو بعد خارجی در مقیاس نانو می باشد که نانولوله‌ ها (نانوالیاف توخالی) و نانومیله ‌ها (نانوالیاف تو پر) را شامل می شوند. یک نانوصفحه یا نانو ورق دارای یک بعد خارجی در مقیاس نانو است. برای نانوالیاف و نانو صفحات، ابعاد دیگر ممکن است در مقیاس نانو باشند یا نباشند، اما باید به طور قابل توجهی بزرگتر باشند. 

 

5-2- طبقه بندی از لحاظ فاز

 

مواد نانوساختار اغلب بر اساس آن که، چه فاز هایی از ماده در آن ها وجود دارد, طبقه بندی می شوند. نانوکامپوزیت، جامدی است که شامل حداقل یک فاز فیزیکی یا شیمیایی متمایز یا مجموعه ای از فاز ها است که حداقل یک بعد در مقیاس نانو دارد. یک ماده نانومتخلخل، ماده ی جامد حاوی نانو منافذ، حفره هایی به شکل منافذ باز یا بسته در مقیاس طولی کمتر از میکرومتر است. یک ماده نانو کریستالی دارای کسر قابل توجهی از دانه های کریستالی در مقیاس نانو است.

5-3- مواد نانو متخلخل

 

اصطلاح مواد نانو متخلخل شامل زیر مجموعه ‌ای از مواد ریز متخلخل و مزوپور می ‌باشد. مواد ریز متخلخل مواد متخلخلی با اندازه منافذ متوسط کوچکتر از 2 نانومتر هستند، در حالی که مواد مزو متخلخل آنهایی هستند که اندازه منافذ آن در ناحیه 2-50 نانومتر است. مواد ریز متخلخل اندازه منافذ با مقیاس طولی قابل مقایسه با مولکول های کوچک را نشان می دهند. به همین دلیل چنین موادی ممکن است کاربرد های ارزشمندی از جمله غشا های جداکننده داشته باشند.

 

خرید انواع حلال ها در فروشگاه مواد شیمیایی اشیم

5-4- نانو ذرات

 

نانوذرات دارای هر سه بعد در مقیاس نانو هستند. نانوذرات همچنین می توانند در یک جامد توده ای (بالک) جاسازی شوند تا یک نانوکامپوزیت را تشکیل دهند.
نانوذرات از آنجایی که به طور موثر پلی بین مواد حجیم و ساختارهای اتمی یا مولکولی می باشند، از توجه علمی زیادی برخوردار هستند. یک ماده ی بالک (غیر نانو) خواص فیزیکی ثابتی دارد، اما در مقیاس نانو اغلب اینطور نیست. خواص وابسته به اندازه، مانند محصور شدن کوانتومی در ذرات نیمه هادی، تشدید پلاسمون سطحی در برخی از ذرات فلزی و سوپر پارامغناطیسی شدن در مواد مغناطیسی مشاهده شده است.

5-4-1- خواص نانوذرات

 

نانوذرات دارای تعدادی خواص ویژه نسبت به مواد حجیم و غیر نانو هستند. به عنوان مثال، خمش (میزان خم شدن) مس غیر نانو با حرکت اتم ها یا خوشه های مس در مقیاس 50 نانومتر اتفاق می افتد اما نانوذرات مس کوچکتر از 50 نانومتر مواد فوق‌العاده سختی در نظر گرفته می‌شوند که شکل ‌پذیری مشابهی با مس غیرنانویی از خود نشان نمی‌دهند، اما این نکته نیز حائز اهمیت است که تغییر در خواص همیشه مطلوب نیست. مواد فروالکتریک کوچکتر از 10 نانومتر می توانند جهت قطبش خود را با استفاده از انرژی حرارتی دمای اتاق تغییر دهند، بنابراین آنها را برای ذخیره سازی استفاده می کنند. نانوذرات اغلب خواص بصری غیرمنتظره ای دارند زیرا به اندازه کافی کوچک هستند که الکترون های خود را محدود کرده و اثرات کوانتومی ایجاد کنند. به عنوان مثال، نانوذرات طلا به صورت محلول قرمز تیره تا سیاه به نظر می رسند.

 

نسبت مساحت سطح به حجم نانوذرات اغلب نیروی محرکه فوق ‌العاده ‌ای برای انتشار، به‌ ویژه در دما های بالا را فراهم می‌کند. فرایند تف جوشی در دما های پایین تر و در مدت زمان کوتاه تر نسبت به ذرات بزرگتر امکان پذیر است. این موضوع از نظر تئوری بر چگالی محصول نهایی تأثیری نمی‌گذارد، اگرچه مشکلات جریان و تمایل نانوذرات به آگلومره شدن، کار را پیچیده می‌کند. اثرات سطحی نانوذرات نیز دمای ذوب اولیه را کاهش می دهد.

5-5- فولرن ها

 

فولرن‌ ها دسته ‌ای از آلوتروپ‌ ها یا دگرشکل های کربن می باشند که از نظر مفهومی ورقه‌ های گرافن هستند که به صورت لوله‌ ها یا کره ‌هایی در می‌آیند. این دسته از مواد شامل نانولوله های کربنی (یا نانولوله های سیلیکونی) هستند که هم به دلیل استحکام مکانیکی و هم به دلیل خواص الکتریکی آنها مورد توجه قرار گرفته اند.

5-5-1- تولید فولرن ها

 

یک روش متداول برای تولید فولرن ها تشکیل جریان بالایی بین دو الکترود گرافیتی مجاور در یک جو بی اثر است. قوس پلاسمایی کربنی حاصل بین الکترود ها سرد می شود و به باقی مانده دوده تبدیل می شود که بسیاری از فولرن ها را می توان از آن جدا نمود.

5-6- نانوذرات مبتنی بر فلز

 

نانومواد معدنی، (مانند نقاط (دات) کوانتومی، نانوسیم‌ ها و نانومیله ‌ها) به دلیل خواص نوری و الکتریکی منحصر به فردی که دارند، می‌توانند در الکترونیک نوری استفاده شوند. علاوه بر این، خواص نوری و الکترونیکی نانومواد که به اندازه و شکل آنها بستگی دارد را می توان از طریق تکنیک هایی تنظیم نمود. امکان استفاده از این مواد در دستگاه‌ های اپتوالکترونیکی مبتنی بر مواد آلی مانند سلول ‌های خورشیدی آلی، OLED و غیره نیز وجود دارد. اصول عملکرد چنین دستگاه ‌هایی توسط فرآیند های القای نوری مانند انتقال الکترون و انتقال انرژی کنترل می گردد. 
نانوذرات یا نانو بلورهای ساخته شده از فلزات، نیمه رسانا ها یا اکسید ها به دلیل خواص مکانیکی، الکتریکی، مغناطیسی، نوری، شیمیایی و سایر خواص مورد توجه می باشند. نانوذرات به عنوان نقاط کوانتومی و به عنوان کاتالیزور های شیمیایی مانند کاتالیزور های مبتنی بر نانومواد مورد استفاده قرار گرفته ‌اند. اخیراً، طیف وسیعی از نانوذرات به طور گسترده برای کاربرد های زیست پزشکی از جمله مهندسی بافت، دارورسانی، حسگر زیستی و ... مورد بررسی قرار گرفته است.

 

5-7- نانوساختارهای یک بعدی

 

همانطور که بالاتر نیز اشاره گردید, یکی از تقسیم بندی های نانو مواد, تقسیم بندی از نظر ابعاد نانویی آنهاست. نانوساختارهای تک بعدی, کوچکترین سیم های کریستالی ممکن با سطح مقطعی به کوچکی یک اتم را می توانند در محصوره استوانه ای شکل دهند. نانولوله های کربنی، یک نانوساختار نیمه یک بعدی طبیعی، می توانند به عنوان الگویی برای سنتز استفاده شوند. محصور شدن، تثبیت مکانیکی را فراهم می کند و از تجزیه زنجیره های اتمی خطی جلوگیری می کند. پیش‌ بینی می ‌شود که ساختار های دیگر نانوسیم ‌های یک بعدی حتی پس از جداسازی از قالب ‌ها از نظر مکانیکی پایدار باشند.

5-8- نانوساختارهای دو بعدی

 

مواد دو بعدی، مواد کریستالی هستند که از یک لایه دو بعدی اتم تشکیل شده اند. لایه ‌های نازک با ضخامت نانو به عنوان نانوساختار در نظر گرفته می‌ شوند، اما گاهی اوقات نانومواد در نظر گرفته نمی ‌شوند زیرا جدا از بستر وجود ندارند.

 

 

 

 

برای مثال, نانوساختار گرافن جعبه ای شکل نمونه ای از نانومواد سه بعدی است. این نانوساختار یک سیستم چند لایه از نانو کانال های توخالی موازی است که در امتداد سطح قرار گرفته و دارای مقطع چهار گوش است. ضخامت دیواره های کانال تقریبا برابر با 1 نانومتر است. عرض معمولی صفحات کانال حدود 25 نانومتر است.

 

6- موارد استفاده و کاربردهای مواد نانو چیست؟

 

مواد نانو دارای کاربرد های بینهایتی می باشند که در اینجا به صورت تیتروار به آنها اشاره خواهیم نمود. در انواع فرآیند های تولیدی، محصولاتی نظیر رنگ ها، فیلترها، عایق ها و افزودنی های روان کننده استفاده می شوند. در محصولات مراقبت‌ های بهداشتی، نانوموادی با ویژگی ‌های آنزیمی مورد استفاده قرار می گیرند. آنها یک نوع از آنزیم مصنوعی نوظهو هستند که برای کاربردهای گسترده ای مانند سنجش زیستی، تصویربرداری زیستی، تشخیص تومور، ضد رسوب زیستی و موارد دیگر استفاده می شوند. فیلترهای با کیفیت بالا ممکن است با استفاده از نانوساختارها تولید شوند، این فیلترها می توانند ذرات کوچکی به اندازه یک ویروس را که در فیلتر آب به دام افتاده است, حذف کنند. بیو راکتور غشایی نانومواد اخیراً برای تصفیه پیشرفته فاضلاب پیشنهاد شده است. در زمینه تصفیه هوا، فناوری نانو برای مبارزه با گسترش ویروس MERS در بیمارستان‌های عربستان سعودی در سال 2012 مورد استفاده قرار گرفته است. نانومواد در فناوری‌ های عایق‌ سازی مدرن و ایمن برای انسان استفاده می‌شوند، در گذشته آنها در عایق‌ های مبتنی بر آزبست یافت می‌شدند. مواد نانو به عنوان یک افزودنی روان کننده، توانایی کاهش اصطکاک در قطعات متحرک را دارا هستند. قطعات فرسوده و خورده شده را می توان با نانوذرات ناهمسانگرد مونتاژ نیز تعمیر نمود. نانوذرات معدنی مانند اکسید تیتانیوم برای بهبود محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش در کرم های ضد آفتاب استفاده می شود.کاربرد دیگر این مواد در ارتش است که در آن از نانوذرات، رنگدانه متحرک برای ایجاد استتار مؤثرتر استفاده شده است. نانومواد همچنین می توانند در کاربردهای کاتالیستی استفاده شوند. در ساختار هسته-پوسته (کور-شل)، نانومواد به عنوان تکیه گاه کاتالیزور جهت محافظت از فلزات نجیبی مانند پالادیوم و رودیم، پوسته تشکیل می دهند. عملکرد اصلی این مواد آن است که می توان از تکیه گاه ها برای حمل اجزای فعال کاتالیزور استفاده نمود.

 

 

7- خرید و فروش مواد نانو

 

بسیاری از مواد شیمیایی موجود در بازار در هنگام سنتز و تولید به صورت نانو در آمده اند و یا طیف اندازه ای از نانو تا میکرون را شامل می شوند. این مواد در بین مواد شیمیایی موجود در فروشگاه مواد شیمیایی اُشیم نیز موجود می باشند, اما برخی دیگر از مواد شیمیایی به سختی در اندازه ی نانو تولید می شوند که در هنگام خرید آنها بایستی حتما به نانو بودن آن تاکید و توجه نمود.

8- مزایای مواد نانو

 

بسیاری از خواص, از جمله خواص مربوط به انتقالات الکترونی وجود دارند که شاید در کمتر ماده ای در طبیعت و یا مواد سنتزی وجود دارند, اما با کاهش سایز و اندازه ی مواد و تبدیل کردن مواد به اندازه ی نانو, این خواص در آنها پدید می آید، لذا علم نانو سبب شده است به خواصی از مواد برسیم که تا کنون وجود نداشته اند.

9- نقش مواد نانو برای انسان ها چیست؟

 

همانطور که می دانید بدن انسان از سیستم ها و ارگان های مختلفی تشکیل شده است که هر یک از آنها نیز از بافت های مختلفی به دست آمده اند و همگی متشکل از سلول هایی هستند که اندازه ی بسیار کوچکی دارند. با پیدایش علم نانو و ورود نانوذرات, نانو داروها و نانو ربات ها به ابزار مورد استفاده ی بشر, بسیاری از بیماری ها و موارد سلولی برطرف گردیده است و با گسترش آن به گیاهان و حیوانات, بشر محصول با کیفیت تری از محیط زیست خود برداشت کرده است.

 

 

10- عوارض احتمالی استفاده از مواد نانو

 

1-10- دستورالعمل های سازمان جهانی بهداشت

 

سازمان بهداشت جهانی  در پایان سال 2017 دستورالعملی را در مورد محافظت از کارگران در برابر خطرات احتمالی نانومواد ساخته شده، منتشر کرد. با وجود عدم اطمینان در مورد اثرات نامطلوب سلامتی، زمانی که نشانه هایی برای انجام این کار وجود دارد، قرار گرفتن در معرض نانومواد بایستی کاهش یابد. به صورت کلی می توان نکات زیر را در نظر گرفت.

 2-10- ارزیابی خطرات سلامتی

 

با توجه به ناشناخته بودن بسیاری از خواص مواد در مقیاس نانو, همواره رعایت شیوه نامه های بهداشتی و کنترلی لازم الاجرا می باشد. تماس فیزیکی بین پوست و نانومواد همواره بایستی به خوبی کنترل شود و جز در موارد درمانی و تحقیقاتی, از آن سلب نظر شود. در مورد تماس این مواد با چشم نیز همواره این شرط برقرار است و نکته ی بسیار مهم آن است که با توجه به اندازه ی بسیار کوچک این مواد, بایستی حتما از دستکش و عینک ایمنی ای استفاده نمود که نسبت به این اندازه و سایز مقاوم و سدی نفوذ ناپذیر برای آنها باشد. در ارتباط با بلع و استنشاق این مواد نیز کنترل دائمی بایستی برقرار باشد, لذا با توجه به سایز کوچک این مواد, می توانند به صورت ناخواسته وارد دهان و بینی شوند که بایستی به این موارد نیز توجه نمود. همچنین با رعایت این موارد ایمنی نیز, نبایستی افرادی که با این دسته مواد سر و کار دارند, به مدت زیادی در معرض نانومواد قرار گیرند و بایستی با توجه به نوع ماده, مدت زمان های مشخصی را به دور از این محیط ها باشند.
علاوه بر این موارد, بایستی سایر خطرات و ویژگی های مهمی را که هر ماده ی شیمیایی به خصوصی در سایز و اندازه ی نانو از خود نشان می دهد را نیز جداگانه بررسی نمود. (امکان آتش سوزی, سمیت بالا, مخاطره ی محیط زیست و غیره)

 

 

3-10- اثرات بالقوه زیست محیطی مواد نانو چیست؟

 

همانطور که در بالاتر نیز به آن اشاره گردید, با توجه به اندازه ی این مواد, امکان رهایش آنها به محیط اطراف و محیط زیست به صورت عمد و یا غیر عمد بسیار زیاد می باشد, لذا بایستی همواره شرایط نگهداری و محیط واکنش آنها به گونه ای باشد که کمترین نشت از آنها به محیط زیست صورت گیرد. با توجه به ویژگی های خاص این مواد, می توانند به راحتی وارد آب های جاری و زیرزمینی شده و به سایر جانداران (گیاهان و جانوران) انتقال پیدا کنند و بدین صورت سلامت آنها و در ادامه سلامت خود ما را بر هم زنند.

 

فروشگاه مواد شیمیایی اشیم امیدوار است که این مقاله، مقبول واقع شده باشد. جهت خرید انواع مواد شیمیایی می توانید هم از طریق سایت فروشگاه و هم از طریق سایر روش ها اقدام نمایید.