کاربرد نانوتکنولوژی در صنایع نفت و گاز

تعداد صفحات : ۸۹ فرمت : word

نانو تکنولوژی چیست ؟
چکیده
درک ماهیت مواد و چگونگی ساختارهای آنها همیشه از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده است . مواد علاوه بر اینکه جزء مواهب طبیعت به شمار می آیند ، در ساخت وسایل و تامین احتیجات انسان نقش عمده ای دارند . علم هم به تناسب پیشرفتی که در چند سال اخیر داشته ،توانسته است دیدگاه درستی از ماده و توانایی های آن پیدا کند به گونه ایکه اکنون با بررسی زمینه های اتمی و زیر اتمی مواد و عناصر، امکان ساخت و بنا گذاری مدل های جدیدتری از مولکول ها فراهم شده است .
نانوتکنولوژی، توانمندی تولید مواد، ابزار و سیستم‌های جدید با در دست گرفتن کنترل در سطح ملکولی و اتمی و استفاده از خواصی است که در آن سطوح، ظاهر می‌شود.
گستردگی علوم و فناوری نانو موجب تعریف کاربردهای بسیار در عرصه‌های مختلف علمی و صنعتی شده است.
پدیده‌هایی که در دنیای نانومتری رخ می‌دهند بسیار پیچیده و برخی هنوز ناشناخته‌اند، اما دگرگونی و انقلاب نانوتکنولوژی، اجتناب ناپذیر است. در جهان، تحقیقات گسترده‌ای در زمینه کاربردی کردن فناوری نانو در صنایع مختلف انجام شده و حجمی قابل ملاحظه از سرمایه‌های تحقیقاتی کشورها صرف این کار می‌شود.(۳)
مقدمه
نانوتکنولوژی یعنی تولید و کاربرد اجسام یا وسایل با مقیاس فوق العاده ریز و کوچک, اینگونه اجسام یا وسایل در حد ۱ تا ۱۰۰ نانومتر (mm) می باشند یک نانومتر (mm) معادل یک میلیونیم متر است (m 000000001/0) که حدود ۵۰۰۰۰ برابر کوچکتر از قطر موی انسان می باشد. دانشمندان برای مقیاس نانو به حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر استناد می‌کنند و اجسام و مواردی که در این مقیاس هستند بنام نانوکریستال یا اجسام نانو (nanomaterials) نامیده می شوند. مقیاس نانو بی مانند و کم نظیر است زیرا هیچ شیئی کوچکتر از آن نمی توان ساخت و از طرفی به این علت بی نظیر است که بسیاری از مکانیزم های بیوتکنولوژی و فیزیکی در مقیاس های طولی ۱/۰ تا ۱۰۰ نانومتر کار می کنند. در این ابعاد اجسام خواص فیزیکی مختلفی نشان می دهند و بدین ترتیب دانشمندان امیدوارند که بسیاری تاثیرات نوین در مقیاس نانو برای پیشرفت تکنولوژیهای مختلف کشف و مورد استفاده واقع گردند. برخی پیشرفت های مهم قبلاً در نانوتکنولوژی رخ داده است. این پیشرفت ها در محصولاتی که در سراسر دنیا تولید می شوند می توان یافت. بعضی از نمونه ها عبارتند از مبدل‌های کاتالیتیکی (Catalitic) در اتومبیل ها که به حذف مواد آلوده کننده هوا کمک می نمایند. کرم‌های ضدآفتاب و مواد آرایشی که تشعشع مضر ناشی از آفتاب را می گیرند بدون اینکه شفافیت و نور از بین برود و یا روکش ها و پوشش های ویژه جهت پوشاک ورزشی و یا لباسهائی که کارکرد و عمل ورزشکار را بالا میبرد. هنوز بسیاری از دانشمندان, مهندسین و تکنولوژیست‌ها معتقدند که آنها فقط سطح پتانسیل نانوتکنولوژی را خراشی داده اند. نانوتکنولوژی طفولیت خود را میگذاراند و هیچکس با دقت نمی تواند پیش بینی کند که نتیجه شکفتن کامل این تکنولوژی در چند دهه آینده چه خواهد بود. معهذا بسیاری از دانشمندان با اطمینان اعتقاد دارند که نانوتکنولوژی اثرات عمده ای بر روی مراقبت های بهداشتی و پزشکی و کامپیوتر و سنسورها و امنیت و دفاع جهانی خواهد داشت.

نانوتکنولوژی چیست؟
برای درک و فهمیدن مقیاس نانو, قطر یک اتم که جزء اصلی سازنده ماده می باشد, در نظر بگیرید. اتم هیدروژن, یکی از کوچکترین اتمهای موجود در طبیعت فقط ۱/۰ نانو قطر دارد. در واقع کلیه اتمها تقریباً از نانو می باشند و بحدی ریزند که چشم انسان قادر به دیدن آنها نیست. اتم ها بهم متصل شده و ملکولها را تشکیل میدهند که کوچکترین جزء تشکیل دهنده یک ترکیب یا ماده شیمیایی میباشند. ملکولها به نوبه خود, سلولها را بوجود می آورند که واحدهای اصلی زندگی بشمار می روند. ملکولهائی که شامل ۳۰ اتم می باشند قطرشان حدود ۱ نانومتر است. اندازه سلولهای انسان از ۵۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰۰ نانو میباشد یعنی بزرگتر از مقیاس نانو هستند معهذا مواد پروتئینی که عملیات درونی سلول ها را انجام می دهند فقط ۳ تا ۲۰ نانو میباشند و در مقیاس ویروسهائی که سلولهای انسان را مورد حمله قرار می‌دهند. حدود ۱۰ تا ۲۰۰ نانو و ملکولهای سازنده داروها جهت مقابله با ویروسها کمتر از ۵ نانو بزرگی دارند. امکان ساخت مواد و وسایل جدیدی که در همین مقیاس کارهای اصلی طبیعت عمل نمایند دلیل آنست که چرا توجه بسیاری به جهان کوچکتر از ۱۰۰ نانو معطوف شده است. اما ۱۰۰ نانو یک خط تقسیم اختیاری نیست این مقدار طولی است که در آن خواص ویژه ای در مواد و اجسام مشاهده گردیده است یعنی خواصی که عمیقاً با خواص موجود در مقیاس نانو تفاوت بسیار دارند. انسان عملاً مدتها درباره این خواص ویژه اطلاعاتی داشته است ولی نمی فهمید که چرا این خواص پیدا شده و یا رخ می دهند. شیشه گران در قرون وسطی برای مثال می‌دانستند که اگر طلا را به ذرات بسیار ریز خرد کننده و این ذرات خیلی ریز را داخل شیشه می پاشند رنگ طلا از زرد اصلی یا به آبی یا سبز یا قرمز تبدیل شود که بستگی به اندازه ذرات طلا دارد. شیشه گران از این ذرات برای ساختن و تولید شیشه های رنگی زیبا جهت پنجره ها استفاده می کردند که در کلیساهای سراسر اروپا یافت می شوند, مثلاً کلیسای نوتردام دوپاری در فرانسه. این شیشه گران در آن زمان نمی‌دانستند که طلا را در مقیاس نانو خرد کرده اند یا نانوکریستال طلا تهیه نموده اند. در مقیاس های بزرگتر از ۱۰۰ نانو رنگ طلا زرد است ولی در اندازه های کوچکتر از ۱۰۰ نانو رنگهای دیگری خواهد داشت. نانوتکنولوژیست ها فریفته و وسوسه امکان تولید وسایل ساخت انسان در اندازه مولکولی در مقیاس نانو شده اند و به همین علت است که این رشته را گاهی اوقات نانوتکنولوژی ملکولی می نامند. بعضی از نانوتکنولوژیست ها قصد دارند اجسام و وسایل (خودتکثیر) بسازند یعنی به طور همزمان کار خود را انجام داده و تعدادشان را تکثیر نمایند درست مانند عملی که موجودات زنده انجام می دهند. برای برخی از طرفداران اولیه این رشته, این موضوع از نانوتکنولوژی بیشترین اهمیت را دارد. اگر واحدهای فعال و کاری بسیار ریز را بتوان در اندازه یک مولکول بهم سوار و مونتاژ نمود بطوریکه تحت شرایط کنترل شده خود تکثیر باشند کارآئی های عظیمی واقعیت خواهد یافت معهذا بسیاری از دانشمندان در رابطه با امکان ساخت اجسام نانو که خودتکثیر باشند شک دارند.