نهمین بسته ویژه نانویی: اخبار مهم و جالب توجه فناوری نانو در یک هفته گذشته

عصر مواد در نظر دارد با جمع آوری و گلچین مهم ترین و جالب توجه ترین اخبار و رویدادهای صنعتی و پژوهشی فناوری نانو، آن ها را در قالب یک بسته ویژه نانویی تقدیم مخاطبان و کاربران محترم نماید. این بسته ها بسته به حجم اخبار و رویدادها در بازه زمانی سه روز تا یک هفته منتشر خواهد شد.

 

 

 

استارت‌آپ استرالیایی به دنبال کمک به محیط‌زیست با نانولوله‌ها

 

ذخایر زیادی از خاک رس هالوسیت-کائولن در شبه جزیره ای در استرالیای جنوبی وجود دارد که حاوی ذرات لوله‌ای میکروسکوپی منحصربه‌فرد است که خاصیت جذب بالایی دارند. از این نانوذره های نادر می توان برای جذب آلاینده های کربن و آب استفاده کرد. نچرال نانوتک (Natural Nanotech) استارت‌آپی مستقر در شهر آدلاید استرالیا است، این شرکت در حال حاضر، تحقیق و توسعه روی محصول جدیدی را آغاز کرده تا آن را به بازار عرضه کند. تونی بلپریو از مدیران این شرکت می‌گوید: «ما به تازگی موفق به امضا توافق‌نامه‌ای سه ساله شده‌ایم تا کارهای آزمایشگاهی که قبلاً در مقیاس تجاری انجام شده بود را ارزیابی کنیم. در صورت موفقیت، می‌توان استرالیا را به‌ عنوان تولیدکننده و تامین‌کننده برتر یک محصول جدید جهانی با کاربردهای متنوع زیست‌محیطی قلمداد کرد.»

 

وی افزود: «ذرات ریز موجود در خاک رس طبیعی که به هالوسیت شهرت دارند می‌توانند گزینه ارزان و مناسب برای کمک به محیط‌زیست باشند. این ذرات قادرند جایگزین نانولوله‌های گران‌قیمتی باشند که در حال حاضر در طیف گسترده‌ای از فناوری‌های جدید استفاده می‌شوند.»

 

بلپریو می‌گوید: «با توجه به محدودیت موجود در بقیه نواحی جهان، بخش جنوبی استرالیا می‌تواند مخزن غنی از این نوع مواد طبیعی در جهان باشد. این پتانسیل چند سالی است که شناخته شده اما هالوسیت‌ها در جهان بسیار نادر هستند و ما در این منطقه واقعاً ذخایر بزرگی در حد میلیون‌ها تن از این ماده را داریم.»

 

اولین پروژه تحقیقاتی این کشور بر توسعه رهیافت جدید به‌ منظور جذب کربن از جو آلاینده‌های انتخابی از آب تمرکز خواهد داشت. استرالیا تصمیم گرفته است به جای فروش فله‌ای این نانولوله‌ها، از آن برای مقاصد زیست‌محیطی استفاده کند. هر چند هنوز صنعت سرامیک به‌ عنوان اولین گزینه برای این شرکت خواهد بود که این نانولوله‌ها برای تقویت ساختار سرامیک‌ها مناسب هستند. اما دیگر بازارها نظیر تصفیه آب نیز در لیست اهداف این استارت‌آپ هستند.

 

 

 

 

دریافت مجوز REACH برای صادرات اکسیدگرافن به اتحادیه اروپا

 

گروه جهانی گرافن (Global Graphene Group) برای تولید محصول خود موسوم به Gi-PW-B050 اقدام به دریافت گواهینامه از REACH کرده است. ماده Gi-PW-B050 از خانواده اکسید گرافن بوده که تک لایه و با مقدار بسیار کم اکسیژن در سطح خود، مساحت سطحی بالایی ایجاد می‌کند.

 

گروه جهانی گرافن با ثبت این ماده در REACH، امکان ورود سالانه یک تا ده تن از این محصول به اتحادیه اروپا را دریافت می‌کند. این کار توسط شرکت سی‌اس‌بی (C.S.B)، به‌عنوان تنها نماینده گروه جهانی گرافن در اتحادیه اروپا انجام می‌شود. دریافت گواهینامه REACH برای این محصول، حق بازاریابی این محصول را در اتحادیه اروپا برای گروه جهانی گرافن تضمین می‌کند.

 

REACH واحد مقررات اتحادیه اروپا است که به‌ منظور ارتقا سلامت انسان و محیط‌زیست در برابر خطرات ناشی از مواد شیمیایی ایجاد شده است. این واحد به افزایش رقابت‌پذیری در صنعت مواد شیمیایی اتحادیه اروپا کمک نموده و در تلاش است روش‌های جایگزین برای ارزیابی مواد شیمیایی خطرناک در اتحادیه اروپا ارائه شود تا با این کار میزان آزمایش روی حیوانات در این قاره کاهش یابد. REACH روش‌هایی را برای جمع‌آوری اطلاعات درباره ارزیابی خواص و ویژگی‌های مواد خطرناک ارائه می‌دهد.

 

گروه جهانی گرافن از اعضا کنسرسیوم گرافن REACH است و نقش بسیار موثری در چگونگی استفاده از رهیافت‌های گرافن در اروپا دارد. آدام کویرک، از مدیران این شرکت می‌گوید: «افزودن این محصول به لیست محصولات دارای مجوز REACH به ما کمک می‌کند تا تجارت خود را در اروپا تقویت کنیم. من به ادامه کار و دریافت مجوزهای بیشتر از REACH توسط تیم تحقیقاتی‌مان افتخار می‌کنم.»

 

 

 

 

 

 

 

تداوم استفاده از گرافن در تلفن‌های همراه شرکت هواوی

 

شرکت هواوی (Huawei) به استفاده از فیلم‌های خنک‌کننده گرافنی در سری P۴۰ محصولات خود ادامه می‌دهد. این شرکت به تازگی گوشی پرچم‌دار P۴۰ خود را به بازار عرضه کرد. هواوی در این گوشی‌ نیز از فناوری خنک‌کننده فیلم گرافنی استفاده می‌کند. این کار برای مدیریت گرما در این گوشی‌ها انجام می‌شود، چیزی مشابه گوشی‌های P۳۰ و Mate ۲۰X که در آن‌ها نیز این سامانه استفاده شده بود.

 

در باتری یون لیتیم این گوشی‌ها، فناوری‌های مقاوم در برابر گرما تقویت شده است، فناوری‌هایی که گرافن نقش اصلی را در آن دارد. به دلیل تقویت ساختاری، این باتری‌ها می‌توانند تا دمای ۶۰ درجه را تحمل کنند دمایی که از دمای رایج کارکرد باتری‌ها ۱۰ درجه بالاتر است.

 

این باتری جدید، طول عمری دو برابر بیشتر از باتری‌های یون لیتیمی دارد. یانگزینگ لی از مدیران آزمایشگاه وات می‌گوید: «ما آزمون‌های شارژ/دشارژ را روی این باتری در دماهای بالا انجام دادیم. نتایج آزمون‌ها نشان داد زمانی که شرایط کارکردی این باتری‌ها و باتری‌های رایج یکی باشد، باتری تقویت شده با گرافن ۵ درجه خنک‌تر از باتری یون لیتیمی است.»

 

لی می‌افزاید: «آزمون‌ها ثابت کرد که بعد از ۲۰۰۰ بار شارژ/دشارژ، باتری‌های تقویت شده با گرافن ۷۰ درصد ظرفیت اصلی خود را حفظ می‌کنند. زمانی که این باتری به مدت ۲۰۰ روز در دمای ۶۰ درجه سانتی‌گراد نگه داشته شود، ۱۳ درصد از ظرفیت آن از دست می‌رود.»

 

پیشینه‌ استفاده از گرافن در تلفن‌های همراه به سال ۲۰۱۶ بازمی‌گردد. در آن سال، هواوی اعلام کرد که به فناوری باتری یون لیتیم مقاوم در برابر گرما دست یافته است که در تولید این باتری از گرافن استفاده شده است. این خبر در سمپوزیم باتری ژاپن اعلام شد. آنچه هواوی به آن دست یافته بود، سامانه‌ای بود که به باتری یون لیتیم اجازه می‌داد تا در دمای بالاتر کار کند. در باتری‌های رایج، دمای ۵۰ درجه قابل تحمل است، اما زمانی که هواوی از گرافن در باتری استفاده کرد، دمای کارکرد تا ۶۰ درجه بالا رفت. این شرکت اعلام کرد که گرافن موجب افزایش طول عمر باتری تا دو برابر می‌شود.

 

 

 

 

تولید پنل PVC مقاوم در برابر پرتو فرابنفش

 

آذران فضا نما پنل PVC مقاوم در برابر اشعه‌ٔ UV را تولید و به بازار عرضه می‌کند. نتایج آزمون‌های انجام شده روی این محصول نشان می‌دهد پنل PVC پوشش داده شده با پوشش حاوی جزء نانومتری در مقایسه با نمونه‌های شاهد خاصیت مقاومت در برابر اشعه UV قابل ملاحظه‌ای دارد.

 

در این پنل‌ها از سوسپانسیون اکسید گرافن و پلی‌آنیلین سنتز شده در حضور اکسنده آمونیومی استفاده شده تا خاصیت ضدپرتو اشعه فرابنفش در آن ایجاد شود.

 

امروزه پنل‌های ساختمانی سبک در تولید و توسعه صنعتی ساختمان نقش ویژه‌ای به عهده گرفته‌اند. یکی از این پنل‌ها پلی‌وینیل کلراید یا همان پی‌وی‌سی (PVC) است. صفحات یا ورق‌های پی‌وی‌سی، نوعی پلاستیک پرکاربرد بوده و قابلیت رقابت با چوب و سفال را داشته و به‌صورت وسیعی در صنایع مبلمان، ساختمان و تبلیغات مورداستفاده قرار می‌گیرد. این صفحات براساس نیاز مصرف‌کننده، قابلیت حکاکی، برجسته‌سازی (Emboss)، چاپ، رنگ‌آمیزی و روکش کردن را دارد. این ورق‌ها به شدت در مقابل رطوبت و خوردگی مقاوم بوده و امکان استفاده در نمای خارجی ساختمان را دارند. در نمای خارجی ساختمان، تابش نور خورشید که حاوی اشعه‌هایی مانند ماورای بنفش است، می‌تواند منجر به گسستن پیوندهای داخلی مواد تشکیل دهنده PVC و کاهش کیفیت نما شود. لذا جهت بهبود خواص PVC، از مواد مختلفی همچون پرکننده‌ها مانند نانوذرات (برای افزایش استحکام و مقاومت پروفیل) و همچنین اعمال پوشش‌های نانومتری مقاوم در برابر رطوبت یا اشعه استفاده می‌شود.

 

 

این محصول شرکت آذرات فضانما مقاوم در برابر اشعه UV، ضدآب و رطوبت، قابل شستشو، ارزان، سبک و با قابلیت نصب آسان بوده و جایگزین مناسبی برای مواد سنتی ساختمانی مانند چوب، گچ، سیمان، بتن و سفال است. از دیگر ویژگی‌های این محصول می‌توان به ضدضربه بودن آن اشاره کرد.

 

 

 

 

ایده‌ یک زوج برای حل چالش انباشت برف روی صفحات خورشیدی

 

ایده یک زن و شوهر اهل مینسوتا برای حفاظت از صفحات خورشیدی از برف، کسب جایزه نوآورانه فدرال به ارزش ۵۰ هزار دلار را برای آن‌ها به ارمغان آورد. در رقابتی که توسط وزارت انرژی آمریکا برگزار شد، ایده‌ای توسط یک زوج ارائه شد که در آن از فناوری‌نانو برای حل مشکل انباشت برف روی صفحات خورشیدی استفاده شده است. این ایده در حال پیاده‌سازی و رسیدن به نمونه پایلوت است.

 

صفحات خورشیدی در صورت پوشیده شدن با برف، کارایی خود را از دست می‌دهند، هر چند شیب این پنل‌ها موجب سقوط برف می‌شود اما گاهی برف یا ذرات غبار روی پنل‌ها را می‌پوشاند و در نتیجه افت کارایی در صفحات خورشیدی ایجاد می‌شود.

 

کارل واگنر و دانیل رودز سال گذشته متوجه شدند که تجمع برف روی صفحات خورشیدی موجب کاهش کارایی این صفحات شده است. آن‌ها ایده گرم کردن این صفحات را با کمک فناوری‌نانو مطرح کردند.

 

پروپوزال «خورشید برای برف» این زوج به تازگی به‌ عنوان کاندید نیمه‌ نهایی در رقابت American-Made Solar Prize برگزیده شده و جایزه ۵۰ هزار دلاری را از آن خود کرده است. این رقابت با مدیریت آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر در وزارت انرژی آمریکا راه‌اندازی شده است.

 

وانگر می‌گوید که این رقابت‌ها شگفت‌انگیز است چرا که ایده‌های بسیار زیادی در آن مطرح می‌شود. بخش عمده‌ای از مناطق آلاسکا مملو از برف است که می‌تواند موجب کاهش کارایی صفحات خورشیدی شود. آن‌ها معتقدند که این ایده می‌تواند به رفع مشکل برف در این منطقه کمک کند. این زوج تجهیزات لازم را از شرکت هلین (Heliene) دریافت کرده‌اند، شرکت کانادایی فعال در حوزه تولید پنل‌های خورشیدی که در مینسوتا نیز کارخانه‌ای دارد. این شرکت با علاقه نتیجه کار این زوج را دنبال می‌کند.

 

مارتین پوچتاروک، مدیرعامل شرکت هلین می‌گوید: «ایده آن‌ها خوب است البته باید ببینیم که آیا این ایده به مرحله پایلوت می‌رسد یا خیر». به اعتقاد پوچتارک، چنین فناوری به‌ عنوان یک افزودنی می‌تواند به پنل‌های خورشیدی اضافه شود، البته باید پیشتر آزمایش‌های گسترده‌ای برای مطالعه میزان اثربخشی آن و عوارض احتمالی جانبی این فناوری انجام شود.

 

واگنر معتقد است که این صفحات خورشیدی هزینه بیشتری نسبت به فناوری‌های رایج خواهد داشت چرا که چالش‌های نصب، ادوات جانبی و مواد نانو را به دنبال دارد. او قصد دارد تا هزینه را کاهش دهد.

 

 

 

ترکیب STM و طیف‌سنجی رامان برای درک بهتر فرآیند تجزیه آب در مقیاس‌نانو

 

پژوهشگران با ترکیب روش میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی و طیف‌سنجی رامان موفق به بررسی فرآیند شکسته شدن و تجزیه مولکول‌ آب در مقیاس نانومتری شدند.

 

این آزمایشی بسیار مشهور است که در آن، ولتاژ بین دو الکترود اعمال می‌شود تا آب تبدیل به هیدروژن مولکولی و اکسیژن شود. محققان درصدد هستند تا شکستن مولکول آب را تا حد امکان با بازده بالا انجام دهند و از آن برای کاربردهای مختلف صنعتی استفاده کنند.

 

روش‌های تحقیق پیشین به قدر کافی دقیق نبودند تا بتوانند واکنش شیمیایی اتفاق افتاده در مراکز فعال در سطح الکترود را با قدرت تفکیک بالا و در شرایط واقعی آزمایشگاه رصد کنند.

 

به تازگی یک تیم تحقیقاتی به رهبری کاترین دومک روشی ارائه کرده است که در آن، امکان مطالعه مراحل اولیه شکستن الکتروکاتالیستی مولکول آب روی سطح طلا وجود دارد. این کار برای اولین بار با قدرت تفکیک کمتر از ده نانومتر در شرایط واقعی آزمایشگاه انجام شده است. دومک می‌گوید: «ما توانستیم به‌صورت عملی نشان دهیم که سطوح با برجستگی‌های نانومتری می‌توانند آب را با کارایی بالا تجزیه کنند. با این نتایج ما می‌توانیم فعالیت‌های کاتالیستی مراکز فعال را در طول مراحل اولیه تجزیه آب رصد کنیم.»

 

محققان این پروژه از ترکیب چند روش برای این تحقیق استفاده کردند. از آنجایی که طیف‌سنجی رامان دارای محدودیت‌هایی است، آن‌ها این طیف‌سنجی را با روش میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی ترکیب کردند. در این روش با نوکی نانومقیاس از جنس طلا که لیزر به آن تابیده می‌شود، سطح پایش می‌شود. با ترکیب این میکروسکوپ با رامان، محققان موفق شدند تا سیگنال رامان را چند صد برابر تقویت کنند که این کار به دلیل نقش نوک میکروسکوپ به‌عنوان آنتن است.

 

دومک می‌افزاید: «ما توانستیم نشان دهیم که در هنگام شکستن مولکول آب در نقاط ناهموار نانومقیاس، یعنی مراکز فعال، دو اکسید طلای مختلف تشکیل می‌شوند که می‌توانند واسطه‌های مهمی در جداسازی اتم اکسیژن از هیدروژن باشند.»

 

پژوهشگران دیدگاه‌های دقیق‌تری نسبت به فرآیندهای در حال انجام در مقیاس نانومتری روی سطح واکنش به‌دست آوردند که می‌تواند برای طراحی الکتروکاتالیست‌های کارآمد در آینده مفید باشد.