تطبيقات تقنية النانو في الصناعة
تعتبر تقنية النانو واحدة من أحدث الابتكارات المستخدمة في مجالات الصناعة، حيث تلعب دوراً مهماً في مجموعة متنوعة من المجالات، ومن أبرزها:
المجال الإلكتروني
تساهم تقنية النانو في تعزيز أداء الأجهزة الإلكترونية من خلال زيادة سرعتها وتقليل وزنها واستهلاكها للطاقة.
المجال الغذائي
تتواجد تقنية النانو في العديد من جوانب العلوم الغذائية، بدءًا من الزراعة وحتى التعبئة والتغليف. حيث يتم تطوير مواد متناهية الصغر تُحدث فارقاً في نكهة الطعام وسلامته، بالإضافة إلى الفوائد الصحية المترتبة على استهلاكه.
خلايا الوقود
تُستخدم تقنية النانو في تقليل تكلفة المحفزات المستخدمة في استخراج أيونات الهيدروجين من الوقود في خلايا الوقود. كما تسهم في تحسين كفاءة الأغشية اللازمة لفصل أيونات الهيدروجين عن الغازات الأخرى.
البطاريات والخلايا الشمسية
تتم حالياً عملية تطوير بطاريات جديدة تعتمد على تقنية النانو، مما يجعلها أكثر كفاءة وذات عمر افتراضي أطول، بالإضافة إلى إمكانية شحنها بشكل أسرع مقارنةً بالبطاريات التقليدية. حيث تعمل تقنية النانو على زيادة طاقة البطارية من خلال طلاء السطح الكهربائي بالجسيمات النانوية، مما يساعد على زيادة مساحة السطح وزيادة تدفق التيار بين الأقطاب الكهربائية والمواد الكيميائية داخل البطارية.
كما تسهم في تحسين كفاءة المركبات الهجينة عن طريق تقليل وزن البطاريات، مما يزيد من عمر البطارية الافتراضي من خلال استخدام مواد نانو تفصل السوائل عن الأقطاب في حالة عدم استخدام البطارية.
ومن الملاحظ أن خلايا شمسية تم تطويرها باستخدام تقنية النانو بتكاليف أقل مقارنةً بالخلايا الشمسية التقليدية.
الفضاء
تساهم تقنية النانو في تسهيل الرحلات الفضائية من خلال إنتاج مركبات فضائية خفيفة الوزن، وتقليل كمية الوقود اللازمة للصواريخ، مما يؤدي إلى خفض تكاليف السفر إلى الفضاء.
جودة الهواء
تعزز التقنية النانوية فعالية المحفزات المستخدمة في تحويل الأبخرة الضارة المنبعثة من السيارات أو المنشآت الصناعية إلى غازات أقل ضرراً أو غير ضارة. وتتميز هذه المحفزات، المصنوعة من الجسيمات النانوية، بزيادة مساحة سطح التفاعل، مما يتيح تفاعلات أكثر فعالية مع المواد الكيميائية.
جودة المياه
تُستخدم تقنية النانو لإيجاد حلول لمشكلات متعددة تتعلق بجودة المياه، مثل إزالة النفايات الصناعية من المياه الجوفية كالمذيب (TCE). حيث يمكن استخدام الجزيئات النانوية لتحويل المواد الكيميائية الضارة إلى مواد غير ضارة من خلال التفاعلات الكيميائية. وقد أظهرت الدراسات أن هذه الطرق تعتبر من أكثر الأساليب فعالية من حيث التكلفة لإزالة الملوثات من المياه الجوفية.
المجسات الكيميائية
تتيح تقنية النانو لأجهزة الاستشعار الكشف عن كميات ضئيلة جداً من الأبخرة الكيميائية. يتم استخدام عدة أنواع من العناصر في أجهزة الاستشعار مثل الأنابيب النانوية الكربونية وأكاسيد الزنك النانوية، حيث يمكن لعدد قليل من جزيئات الغاز أن تؤثر على الخصائص الكهربائية لهذه العناصر، مما يسهل اكتشاف تراكيز منخفضة جداً من الأبخرة الكيميائية.
القماش
يتم تصنيع نسيج من الجسيمات والألياف باستخدام تقنية النانو، مما يحسن من خصائصه دون زيادة في الوزن أو السماكة أو الصلابة. ينتج عن ذلك قماش خفيف الوزن ومقاوم للبقع، وذلك بفضل دمج جزيئات النانو في القماش المستخدم في صنع السراويل.
الأدوية
تعمل الجسيمات النانوية المتخصصة على توصيل الأدوية مباشرة إلى الخلايا المريضة في الجسم، مما يُتوقع أن يقلل من الضرر الذي تلحقه العلاجات التقليدية بالخلايا السليمة، مثل العلاج الكيميائي.
الزراعة
تُوفر تقنية النانو فوائد متعددة في مجالات الزراعة والغذاء وتربية الأحياء المائية، حيث تؤدي المواد النانوية إلى تقليل استخدام المنتجات الكيماوية مثل المبيدات وزيادة إنتاج المحاصيل. تُستخدم أيضاً كبسولات وجسيمات نانوية للكشف عن الأمراض وعلاجها، بالإضافة إلى التطبيقات المشتقة من هذه التقنية في مجال تحسين النباتات والتحول الجيني.
