خلفية وقد سمح لغياب التعريف الدقيق المقبولة عالميا لتكنولوجيا النانو والتركيز على توسيع البحوث ، وتشمل العديد من مجالات العمل التي كانت تقليديا ويشار إلى الكيمياء أو الأحياء. وبالتالي ، فإن السمة الرئيسية الأولى للنشاط تنضوي تحت هذا الباب هو أن المعاصرة R & D تخفيضات عبر طائفة واسعة من القطاعات الصناعية. 'الذكية' التغليف للأغذية في بعض الحالات ، يتم بشكل جيد تعريف الأسواق الرئيسية. صناعة المواد الغذائية بمثابة مثال جيد هنا ، حيث توجد برامج تشغيل كبيرة في العمل. لتوضيح ، "ذكية" فائف لصناعة المواد الغذائية (التي تشير إلى نضارة أو غير ذلك) على مقربة من السوق. بحلول عام 2006 ، ومن المتوقع تعبئة البيرة من جانب الصناعة لاستخدام أعلى وزن نانو تعزيز المادة ، ب 3 ملايين رطل. تليها اللحوم والمشروبات الغازية. بحلول عام 2011 ، وفي الوقت نفسه ، قد يصل الرقم الاجمالي الى نحو 100 مليون رطل. المحفزات للوقود ومواد في حالات أخرى ، يتم تحديد التطبيقات الهامة ولكن الآثار السوق في نهاية المطاف هي اكثر صعوبة التنبؤ بها. على سبيل المثال ، من المتوقع أن تسفر تكنولوجيا النانو تقدما كبيرا في مجال التكنولوجيا المحفز. اذا ما تحققت هذه التطبيقات المحتملة ثم فإن التأثير على المجتمع تكون وخيمة ، والمحفزات ، يمكن القول إن التقنية الأكثر أهمية في مجتمعنا الحديث ، وتمكين إنتاج مجموعة واسعة من المواد والوقود. تقدم تكنولوجيا النانو وقياسا الزيادة في R & D النشر والسمة الثانية من العمل الجاري في هذا المجال هو أن ذلك النوع من المواد والعمليات التي يجري تطويرها هي بالضرورة "التكنولوجيا دفعت' : بإيعاز من الآثار المحتملة لتكنولوجيا النانو ، والمجتمع R & D هو تحقيق التقدم السريع في العلوم الأساسية والتكنولوجيا. يقاس هذا المستوى من الاهتمام العلمي الذي Hullman Compano ودراسة على مستوى العالم عدد من المنشورات في مجال تكنولوجيا النانو في مؤشر استشهاد العلوم (SCI) قاعدة البيانات. يستنتجون أنه في فترة ما بين عامي 1989 و 1998 بلغ متوسط معدل النمو السنوي في عدد من المطبوعات هو "مؤثرة" 27 ٪. البلدان الذين يقودون الطريق ولا يقتصر هذا الارتفاع في الفائدة لعدد صغير من المستودعات المركزية ، ولكن. بدلا من ذلك ، ينتشر عبر البحوث أكثر من 30 بلدا التي طورت تكنولوجيا النانو الأنشطة والخطط. في هذه الطريقة ، وCompano Hullman أيضا بدراسة توزيع هذه الفائدة. استنادا إلى النتائج التي توصلوا إليها ، والأكثر نشاطا هي الولايات المتحدة ، مع ربع تقريبا من جميع المطبوعات ، تليها اليابان ، الصين ، فرنسا و المملكة المتحدة و روسيا . هذه البلدان وحدها مسؤولة عن 70 ٪ من الأوراق العلمية في العالم على تكنولوجيا النانو. على وجه الخصوص ، ل الصين و روسيا الأسهم غير المسددة وبالمقارنة مع وجودها في قاعدة البيانات العامة اصابات النخاع الشوكي ، وتظهر أهمية العلوم الدقيقة في نظم أبحاثهم. السوق للمواد رواية ('النانوية') والخاصية الثالثة الرئيسية للنشاط تنضوي تحت هذا الباب مخاوف حقيقة أن تكنولوجيا النانو هو في المقام الأول عن صنع الأشياء. لهذا السبب ، فإن معظم التركيز الحالي للمراكز البحث والتطوير على "مواد متناهية الصغر : لقد تم تصميم المواد الجديدة التي الجزيئية هيكل على مقياس متناهي الصغر. في الواقع ، Saxl تنص على أنه "علم المواد والتكنولوجيا الأساسية لغالبية من تطبيقات تكنولوجيا النانو". وبالتالي ، فإن العديد من المواد التي تتبع الجدول (1) تشمل إما إنتاج الجزء الأكبر من المركبات التقليدية التي هي أصغر بكثير (وبالتالي يحمل خصائص مختلفة) أو المواد النانوية الجديدة ، مثل الفلورين ، نانوتيوب. مجموعة السوق للمواد متناهية الصغر كبيرة. في الواقع ، وقدرت أنه ، بمساعدة تكنولوجيا النانو ، ويمكن توقع المواد الجديدة والعمليات أن يكون لها تأثير في السوق لأكثر من 340 دولارا أمريكيا مليار دولار خلال عقد من الزمان. الجدول 1. موجز للمواد متناهية الصغر الرئيسية حاليا في مجال البحوث والتنمية وتطبيقاتها المحتملة. | | | | مجموعات من الذرات | آبار الكم | طبقات رقيقة جدا -- عادة بضعة نانومتر سميكة -- من مواد أشباه الموصلات (البئر) نمت بين المواد الحاجز بواسطة التكنولوجيات الحديثة للنمو وضوح الشمس. الإلكترونات فخ حاجز المواد في طبقات رقيقة جدا ، وبالتالي إنتاج عدد من الخصائص المفيدة. وقد أدت هذه الخصائص ، على سبيل المثال ، لتطوير أجهزة ليزر عالية الكفاءة. | جعلت اللاعبين CD استخدام الليزر الكم بشكل جيد لعدة سنوات. التطورات الأخيرة الوعد لجعل هذه الأجهزة النانوية شائعا في البلدان المنخفضة التكاليف الاتصالات والبصريات. | الحالية -- 5 سنوات | نقاط الكم | الفلورسنت النانوية التي هي غير مرئية حتى "أضاءت" من الضوء فوق البنفسجي. يمكن أن تكون مصنوعة لعرض مجموعة واسعة من الألوان ، وتبعا لتكوينها. | الاتصالات السلكية واللاسلكية ، والبصريات. | 7-8 سنوات. | البوليمرات | العضوي القائم على المواد التي ينبعث منها ضوء عندما يتم تطبيق التيار الكهربائي إليها ، والعكس بالعكس. | الحوسبة ، وتحويل الطاقة. | ؟ | الحبوب التي هي أقل من 100nm في الحجم | Nanocapsules | Buckminsterfuller - أنيس هي المثال الأكثر شهرة. اكتشف في عام 1985 ، وهذه الجسيمات هي C60 1nm في العرض. | تصور العديد من التطبيقات ، ومواد التشحيم الجاف مثل الجسيمات النانوية للهندسة. | الحالي -- 2 سنة. | الحفاز النانوية | في نطاق 10-10 نانومتر ، وكانت هذه المواد موجودة قبل فترة طويلة كان من الواضح أنهم تنتمي إلى عوالم لتكنولوجيا النانو. ومع ذلك ، فإن التطورات الأخيرة وتمكن كتلة معينة من حافز لتقديم المزيد من المساحة السطحية للتفاعل ، وبالتالي تحسين أدائها. بعد هذا ، يمكن في كثير من الأحيان تكون هذه الجسيمات النانوية الحفازة مجدد لاستخدامها مرة أخرى. | مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك الوقود والمواد وإنتاج الغذاء والصحة والزراعة. | الحالية --؟ | الالياف التي هي أقل من 100nm في قطر | الكربون نانوتيوب | نوعان من أنابيب موجودة : الأنابيب النانومترية الكربونية وحيدة الجدار ، ما يسمى ب "أنبوبة بوكي" ، والأنابيب النانومترية الكربونية متعددة الطبقات. كلا تتكون من الكربون غرافيتي وعادة ما يكون قطرها الداخلي من 5 نانومتر وقطرها الخارجي 10 نانومتر. يوصف بأنه "أهم المواد في تكنولوجيا النانو اليوم ، وحسبت أن أنابيب المستندة إلى المادة لديه القدرة على أن تصبح 5-10 مرات أقوى من الفولاذ في سدس الوزن. | ويتوخى العديد من التطبيقات : الفضاء وصناعة الطائرات والسيارات والبناء. الأنابيب النانومترية الكربونية متعددة الطبقات متاحة بالفعل في بكميات تجارية العملية. أنبوبة بوكي بعيدا بعض الشيء على نطاق واسع الإنتاج التجاري | الحالية -- 5 سنوات. | الأفلام التي هي أقل من 100nm في سمك | الذاتي تجميع monolayers (صواريخ سام) | المواد العضوية أو غير العضوية تلقائيا شكل طبقة واحدة جزيء سميكة على السطح. يمكن إضافة طبقات إضافية ، مما يؤدي إلى شرائح حيث كل طبقة واحدة فقط جزيء في العمق. | هناك مجموعة واسعة من التطبيقات ، استنادا إلى خصائص تتراوح بين كونها نشاطا كيميائيا ليتم ارتداء مقاومة. | 2-5 سنوات. | نانو جزيئات الطلاء. | الآن تقنية الطلاء التي تتأثر بشدة تكنولوجيا النانو. وقد تبين أن مثل الفولاذ المقاوم للصدأ رش الطلاء المعدني باستخدام مساحيق nanocrystalline لامتلاك زيادة صلابة بالمقارنة مع الطلاء التقليدية. | أجهزة الاستشعار ، وتفاعل الأسرة والسائلة تصنيع الكريستال ، والأسلاك الجزيئية ، والتشحيم واقية الطبقات ، ومكافحة تآكل الطلاء ، وأدوات القطع واشد صعوبة. | 5-15 سنة. | المواد ذات البنية النانومترية | نانو المركبة | المركبة هي مزيج من المعادن والسيراميك والبوليمرات والمواد البيولوجية التي تسمح متعددة الوظائف السلوك. عندما يتم إدخال المواد التي توجد في nanolevel ، تتشكل nanocomposites ، والخصائص المادية لل-- يتم تغيير -- على سبيل المثال صلابة ، والشفافية ، المسامية. | وهناك عدد من التطبيقات ، ولا سيما حيث النقاء والخصائص الموصلية الكهربائية هامة ، مثل الالكترونيات الدقيقة. الاستغلال التجاري لهذه المواد حاليا الصغيرة ، وأكثرها في كل مكان من هذه أسود الكربون الذي يجري ، والذي يجد تطبيق الصناعي على نطاق واسع ، ولا سيما في اطارات السيارات. | الحالي -- 2 سنة. | المنسوجات | إدماج النانوية والكبسولات في الملابس التي تؤدي إلى زيادة الخفة والمتانة ، و"ذكية" الأقمشة (أي تغيير خصائصها الفيزيائية وفقا لملابس يرتديها). | العسكرية ، ونمط الحياة. | 3-5 سنوات. |
أهمية نانوتيوب نانوتيوب تقديم مثال جيد على كيفية الأساسية R & D يمكن الانطلاق في تطبيق السوق على نطاق واسع في منطقة واحدة محددة. يوصف بأنه "أهم المواد في تكنولوجيا النانو اليوم ، نانوتيوب هي مواد جديدة مع قوة الشد ملحوظا. في الواقع ، مع الحواجز التقنية الحالية في الاعتبار ، ومن المتوقع أنابيب المستندة إلى المادة 5-10 مرات ليصبح أقوى من الفولاذ في السادسة والعشرين واحدة من وزنه. وهذا التطور قزم التحسينات التي جلبت إلى ألياف الكربون المركبة. يمكن نانوتيوب بدء الثورة الصناعية الجديدة؟ هاري كروتو ، الذي حصل على جائزة نوبل لاكتشاف بكمنستر C60 ، تنص على أن هذا التقدم سوف يستغرق "منذ فترة طويلة ، منذ وقت طويل" إلى تحقيقها ، والتطبيقات الأولى من الأنابيب النانومترية يتم في التنمية المركب. ومع ذلك ، إذا هذه التكنولوجيات لا يصل في نهاية المطاف ، فإن النتائج ستكون رهيبة : إنهم سوف "يكون معادلا لاختراع جيمس وات من المكثف ، وهو التطور الذي ركلة بدأت الثورة الصناعية. ما هو مصعد الفضاء؟ مفهوم المصعد الفضائي بمثابة مثال جيد على هذا النوع من التفكير الذي البصيرة الأخيرة تطوير أنابيب ألهمت. فكرة وجود "رفع إلى النجوم" لم تكن هي نفسها الجديدة على وجه الخصوص : مهندس الروسي ، يوري Artutanov ، تحده فكرة المصعد -- تعمل بالطاقة ربما ليزر يمكن أن نقل الحمولات والناس بهدوء الى منصة الفضاء -- في أقرب وقت 1960. ومع ذلك ، فقد كانت دائما مثل هذه الأفكار تعرقلت بسبب عدم وجود القوة المادية اللازمة لجعل المرفق الكابل. قد يكون مفتاح أنابيب للتغلب على هذه العقبة منذ فترة طويلة ، مما يجعل من المصعد الفضائي واقعا في غضون سنوات فقط 15. هذا التطور ، على الرغم من ذلك ، تعتمد على دمج ناجحة من الأنابيب النانومترية في الألياف أو الشرائط وتجنب الأخطار بنجاح في الغلاف الجوي المختلفة ، مثل ضربات البرق ، والنيازك الصغيرة ، والتي من صنع الإنسان الحطام الفضائي. والفضاء وصناعة الطائرات أن تكون أول من استخدم نانوتيوب الدافع وراء هذه التطورات في السوق ، بعد ذلك ، واضح : من المتوقع أن صناعة الفضاء التقليدية والعملاء الرئيسية الأولى ، تليها الشركات المصنعة للطائرات. لكن ، وكما انخفاض تكاليف الإنتاج (حاليا 20-1200 دولار أمريكي / ز) ، ومن المتوقع أن نانوتيوب للعثور على التطبيق على نطاق واسع في الصناعات الكبيرة مثل السيارات والبناء. في الواقع ، فمن الممكن أن نتصور وجود السوق في أي مجال من مجالات الصناعة التي سوف تستفيد من مواد أخف وزنا وأكثر قوة. سباق حول العالم لتصنيع الأنابيب النانومترية فمن مثل هذه التوقعات التي تغذي حاليا في السباق لتطوير تقنيات الانتاج الشامل أنابيب بكميات اقتصادية. مجموعة ETC تنص على أن هناك حاليا ما لا يقل عن 55 شركة تشارك في تصنيع أنابيب وأن مستويات الإنتاج سيتم قريبا التوصل 1 كغم / يوم في بعض الشركات. على سبيل المثال ، اليابان 'ق بنيت ميتسوي وشركاه منشأة في نيسان 2003 مع قدرة انتاج سنوية تبلغ 120 ألف طن من الأنابيب النانومترية الكربونية. وتخطط الشركة لتسويق المنتج في صناعة السيارات ، وصانعي ومتخذي راتنج البطارية. في الواقع ، وقد نمت هذه الصناعة بشكل سريع بحيث Holister يعتقد أن عدد الموردين أنابيب بالفعل في وجود من غير المحتمل أن تكون معتمدة من قبل التطبيقات المتوفرة في السنوات القادمة. المقلية كما يدعم هذا الرأي ، مشيرا إلى أن "أنابيب الكربون الحقل هو بالفعل أكثر المشبعة. ويمكن الاطلاع على قائمة كاملة من المراجع التي تشير إلى النص الأصلي : مذكرة. |