3-5-3-بتن هاي خود تميز شونده و آلاينده زدا30
3-6-خواص و کاربرد نانو ذرات آهن30
3-6-1-مزايا و ويژگي هاي نانو ذرات آهن31
3-6-2-روش هاي توليد نانو پودر آهن32
3-6-3-افزايش استحکام فولاد با استفاده از فناوري نانو32
3-6-4-افزايش مقاومت به خوردگي فولاد با استفاده از نانو فناوري33
3-6-5-افزايش مقاومت دربرابر خوردگي با نانو لوله هاي کربني33
3-7-گچ،آجر و سيمان متاثر از فناوري نانو34
3-8- کاشي و سراميک خود تميز شونده35
3-8-1- سراميک خود ترميم گر35
3-9-افزايش ماندگاري چوب با استفاده از فناوري نانو36
3-10-کاربردهاي فناوري نانو در صنعت شيشه37
3-10-1-شيشه هاي خود تميز شونده37
3-10-2-برخي مزايا و ويژگي هاي شيشه هاي خود تميز شونده38
3-10-3-شيشه هاي رنگي حاوي نانو ذرات39
3-10-4-شيشه هاي نانو متخلخل39
3-10-5-شيشه هاي ذخيره کننده انرژي40
3-11-نانوپوشش هاي هوشمند41
3-11-1- نانوپوشش هاي هوشمند تميز شونده42
3-11-2- نانو پوشش هاي هوشمند ت صفيه کننده هوا42
3-11-3-توليد پوشش هاي ضد مه با استفاده از نانو ذرات43
3-11-4- پوشش هاي ضد نقش وضد نوشتار(ضد ديوار نويسي)43
3-12- دستگاه تصفيه کننده هواي اتاق46
3-13- آئروژل ها47
3-14- نانوژل47
3-15-ساخت سلول هاي خورشيدي سه بعدي با استفاده از نانو لوله هاي کربني48
فصل چهارم:تحليل وبررسي نمونه هاي مشابه50
4-1- عملکردهاي مهم مراکز تحقيقاتي51
4-2-مرکز تحقيقات نانو فناوري دافيلدهال دانشگاه کرنل52
4-3-مرکز تحقيقات نانو فناوري بيرک دانشگاه پرودو در اينديانا54
4-4-آزمايشگاه ملي بروکهان(مرکز نانو مواد کاربردي، نيويورک) 56
4-5- مرکز تحقيقات نانو فناوري مارکوس57
فصل پنجم: اصول ، استانداردها،ضوابط طراحي وبرنامه فيزيکي 58
5-1- فعاليت هاي ايران در حوزه استاندارد سازي فناوري نانو59
5-1-1- استانداردهاي ملي ايران59
5-2- ساير فعاليت هاي جهاني استانداردسازي فناوري نانو60
– کميته E56 مؤسسه استاندارد ASTM60
– کميته IEC/TC11360
– کميته استانداردسازي فناوري نانو (CEN/TC352)61
– انجمن فناوري نانو مؤسسه IEEE61
– کميته ملي فناوري نانو انگلستان (NTI/1)62
– کميته استاندارد فناوري نانو کره جنوبي62
– کميته ملي استاندارد نانو چين (SAC/TC279)62
– هيأت استانداردهاي فناوري نانو مؤسسه استاندارد آمريکا (ANSI-NSP)62
– کميته استاندارد نانو آلمان62
5-3- درخت فناوري نانو63
5-4-استانداردها و ضوابط در طراحي آزمايشگاه70
5-4-1-مدول طراحي آزمايشگاه و فضاهاي جانبي آن70
5-4-2- مدول آزمايشگاه70
5-5- برنامه فيزيکي71
فصل ششم:طراحي 75
بخش اول:مطالعات طبيعي،اقليمي وجغرافيايي76
6-1-1-بررسي مشخصات جغرافيايي شهر تهران77
6-1-1-1-بررسي مشخصات جغرافيايي منطقه77
6-1-2-بررسي مشخصات اقليمي تهران78
6-1-2-1- دما78
6-1-2-2-رطوبت نسبي79
6-1-2-3-بارندگي79
6-1-2-4سابقه يخبندان80
6-1-2-5- تابش آفتاب80
6-1-2-6- باد81
6-1-3-جهت استقرار ساختمان82
6-1-4- وضعيت توپوگرافي وشيب منطقه83
6-1-5- منابع آب موجود در منطقه84
6-1-5-1- آبهاي زير زميني منطقه84
6-1-5-2-آبهاي سطحي منطقه85
6-1-6-شبکه ي حمل ونقل ودسترسي به منطقه85
6-1-7-انواع کاربري اراضي در منطقه86
بخش دوم:تحليل سازه،تحليل سايت ومدارک طراحي87
6-2-1-نانو فناوري وتاسيسات مکانيکي ساختمان88
6-2-1-1-نانو مواد تغيير فازدهنده88
6-2-2-نانو فناوري وتاسيسات الکتريکي ساختمان89
6-2-2-1-تاسيسات نور پردازي وفناوري نانو89
6-2-3-تحليل سايت90
6-2-3-1-دلايل انتخاب سايت مورد نظر90
فهرست منابع فارسي
فهرست منابع غيرفارسي
چکيده انگليسي
فهرست جداول
عنوان صفحه
فصل پنجم: اصول ، استانداردها ،ضوابط طراحي و برنامه فيزيکي58
جدول (1-5) : استانداردهاي ملي فناوري نانو.59
جدول (2-5) : بخش آزمايشگاهي.71
جدول (3-5) : بخش اداري.72

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

جدول (3-5) : بخش نمايشگاه.73
جدول (4-5) : بخش غذاخوري.73
جدول (5-5) : بخش کتابخانه.73
جدول (6-5) : بخش اقامتي.74
جدول (7-5)بخش تاسيسات74
فصل ششم:طراحي75
بخش اول: مطالعات طبيعي، اقليمي و جغرافيايي76
جدول )1-6) :آمار متوسط درجه حرارت ده ساله ايستگاه هواشناسي کرج (2005-1995).78
جدول )3-6 : (ميزان متوسط رطوبت نسبي ده ساله منطقه 22 شهرداري تهران (2008-1998).79
جدول )4-6): متوسط پارامترهاي بارش ده ساله منطقه 22 شهرداري تهران (2008-1998).80
جدول )5-6) :متوسط تعداد روزهاي يخبندان در منطقه 22 شهرداري تهران (2008-1998).80
جدول )6-6):متوسط ساعات آفتابي در آمار ده ساله هواشناسي منطقه 22 شهرداري تهران (2008-
1998).81
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
فصل پنجم : اصول، استانداردها ، ضوابط طراحي وبرنامه فيزيکي58
نمودار )5-1( :درخت فناوري هاي نانو.69
فهرست اشکال
عنوان صفحه
فصل چهارم : تحليل وبررسي نمونه هاي مشابه5
شکل (4-1) : مرکز تحقيقات نانو فناوري دافيلدهال دانشگاه کرنل 52
شکل (4-2) : نماي اصلي مرکز تحقيقات53
شکل (4-3) : داخلي مرکز تحقيقات53
شکل (4-4) : مرکز تحقيقات نانو فناوري بيرک دانشگاه پرودو54
شکل (4-5) :داخلي مرکز تحقيقات.55
شکل (4-6) : آزمايشگاه ملي بروکهاون. 56
شکل (4-7) : مرکز تحقيقات نانو فناوري مارکوس .57
قصل ششم:طراحي75
بخش اول: مطالعات طبيعي، اقليمي و جغرافيايي76
شکل(6-1)موقعيت خورشيد در عرض جغرافيايي 35 درجه81
شکل (6-2):جهت استقرار ساختمان83
فهرست نقشه ها
عنوان صفحه
قصل ششم:طراحي75
بخش اول: مطالعات طبيعي، اقليمي و جغرافيايي76
نقشه (6-1): مشخصات جغرافيايي منطقه.77
نقشه (6-2( :مزرعه باد در ارتفاعات 1800-1400 متر.82
نقشه (6-3( : جهات شيب هاي اصلي منطقه.84
نقشه (6-4( : نقشه منابع آب زيرزميني. 84
نقشه (6-5( :دسترسي ها. 86
نقشه (6-6( :کاربري هاي منطقه 22. 86
چکيده
بالا بودن شدت انرژي ، امروزه تبديل به يکي از اساسي ترين معضلات اقتصادي اجتماعي کشور ما شده است و به علت گره خوردن با ساير مسائل فرهنگي و سياسي ، حل آن از طريق اصلاح سيستم قيمت گذاري تا به حال ممکن نشده است . لذا کشور ما بايستي در اين زمينه فعاليت نموده و با ايجاد و توسعه و حتي انتقال فناوريهاي نو ، کاهش مصرف انرژي را محقق سازد . يکي از جديدترين فناوري هايي که در اين زمينه وجود دارد نانو تکنولوژي است.
اولين جرقه دانش نانو در سال 1959 توسط ريچارد فاينمن زده شد و متخصصاني چون پيتر ايدون اين فن آوري برتر را در معماري مطرح کردند . ايده هايي که بر پايه فرضيه فاينمن ، در اوايل دهه 90 ميلادي توسط درکسلر مطرح شد ، باعث گرديد تا در سال 1997 پايه هاي فناوري نانو پي ريزي شود .
نانو فناوري يعني ساخت مواد ، ابزار و سيستم هاي کاربردي و هوشمند در ابعاد 100-1 نانومتر ( يک نانو متر : يک ده ميليونيم سانتي متر ) و به کار گرفتن خواص فيزيکي ، شيميايي ، زيستي ، مکانيکي و الکتريکي و کنترل رفتار و خواص مواد و کالاهايي که با آنها ساخته مي شود .
نانو تکنولوژي يا دانش ذرات بنيادين گاميست در راستاي توسعه ابزارهايي قوي در معماري و شهرسازي که مي توانند به ما در حفظ اکوسيستم غالب ، استفاده از انرژي پاک ، ساختن کلان شهرها ، ايجاد فضاهاي مجازي و… کمک کند .
يک ساختمان هوشمند ، ساختماني است که خود فکر مي کند و با سنجيدن نياز هاي ساکنانش در جهت رفع آن گام بر مي دارد . نانو ساختارها تلاش بي وقفه طراحان و معماران را براي رسيدن به فرم هاي جديد ، سازگار با محيط و عملکردگرا به نتيجه مي رسانند .
فصل اول :
کليات تحقيق
1-1- مقدمه
با شروع قرن 19 ميلادي پيشرفت علم تحولات چشمگيري در عرصه زندگي بشر ايجاد کرد. از آن زمان به بعد فناوري با گام هاي بلندي به پيش آمد و زندگي انسانها را دگرگون ساخت. زماني که قرن بيستم آغاز شد انسان بسيار سخت مي توانست درک کند که خودروها و هواپيماها چگونه کار مي کنند، عبور از ديوار صوتي غيرممکن و بهره گيري از انرژي اتمي فقط در تئوري وجود داشت. امروزه نيز در ابتداي قرن بيست و يکم بسيار دشوار است که باور کنيم بشر با روباتهاي ميکروسکوپي خواهد داشت که امراض را نابود و مرگ و ميرها را کاهش و طول عمر بشر را افزايش خواهد داد. حتي نمي توان تصويري را در ذهن ساخت که در يک خط مونتاژ ميکروسکوپي، مکعب هايي از DNA بر روي يک تسمه نقاله از جنس سيليکان به اندازه ضخامت يک موي تازه روئيده انسان در حال حرکت است و در کنار تسمه، روباتهايي مولکول هاي جداگانه اي را بر روي مکعب ها مونتاژ مي نمايند و سازه هاي بزرگ مي سازند. به دنبال سيل خروشان تحولات، فناوري هاي نوين پا به عرصه زندگي بشر مي گذارند. تولد چنين محصولات خارق العاده و نمايش چنين تصاوير مربع حاصل بخشي از دانش بشري است که به آن نانو فناوري مي گويند.
فناوري نانو، عبارت است از توانايي در کنترل ماهرانه مواد در مقياس کمتر از يک ميليونيوم ماده که پتانسيل و قابليت تغيير محيط و ساخت و ساز را دارد. بر اين اساس فناوري نانو بر آن است تا هر چيزي از واکنش هاي شيميايي گرفته تا رايانه ها و حتي اشيايي که در تصور انسان هم نمي گنجد را تغيير دهد يا از ابتدا طراحي کند. بنابراين اين فناوري منجر به تغييرات اساسي در زندگي ما خواهد شد که در همه زمينه ها تجلي خواهد يافت.

1-2- بيان مسئله
بالا بودن شدت انرژي ، امروزه تبديل به يکي از اساسي ترين معضلات اقتصادي اجتماعي کشور ما شده است و به علت گره خوردن با ساير مسائل فرهنگي و سياسي ، حل آن از طريق اصلاح سيستم قيمت گذاري تا به حال ممکن نشده است . ابتدا بايد توجه داشت که اصلاح قيمت ها به تنهايي براي بهينه سازي مصرف انرژي کافي نيست و نياز به فناوري هاي جديد در اين زمينه قطعي مي باشد . لذا کشور ما بايستي در اين زمينه فعاليت نموده و با ايجاد و توسعه و حتي انتقال فناوريهاي نو ، کاهش مصرف انرژي را محقق مي سازد . يکي از جديدترين فناوري هايي که در اين زمينه وجود دارد نانو تکنولوژي است .
اولين جرقه دانش نانو در سال 1959 توسط ريچارد فاينمن زده شد و متخصصاني چون پيتر ايدون اين فن آوري برتر را در معماري مطرح کردند . ايده هايي که بر پايه فرضيه فاينمن ، در اوايل دهه 90 ميلادي توسط درکسلر مطرح شد ، باعث گرديد تا در سال 1997 پايه هاي فناوري نانو پي ريزي شود .
نانو فناوري يعني ساخت مواد ، ابزار و سيستم هاي کاربردي و هوشمند در ابعاد 100-1 نانومتر ( يک نانو متر : يک ده ميليونيم سانتي متر ) و به کار گرفتن خواص فيزيکي ، شيميايي ، زيستي ، مکانيکي و الکتريکي و کنترل رفتار و خواص مواد و کالاهايي که با آنها ساخته مي شود تا سطح ميکروسکوپي .
نانو تکنولوژي يا دانش ذرات بنيادين گاميست در راستاي توسعه ابزارهايي قوي در معماري و شهرسازي که مي توانند به ما در حفظ اکوسيستم غالب ، استفاده از انرژي پاک ، ساختن کلان شهرها ، ايجاد فضاهاي مجازي ، سالن هاي ضد جاذبه ، عينيت بخشيدن به تله پارتيشن ها و تئوري هاي مختلف کمک کند ، با کمک اين فناوري نوين به سمت مصالح ساده اي خواهيم رفت که در مقياس بسيار کوچک نانو طراحي شده اند . ساختمان هاي آينده بي نياز از انرژي ، ساختمان هايي خواهند بود که از شبکه هاي خارجي استفاده نمي کنند .
در بخش ساختمان ، فناوري نانو را مي توان نوعي ” فناوري توانا کننده ” ناميد که بشر را قادر مي کند تا با بهره گيري از چنين فناوري جالبي ، عرصه هاي جديدي از توسعه و پيشرفت را فراروي خود تصور کند .
در واقع نانو معماري ، تلفيق فناوري نانو با معماري است که با استفاده از محصولات نانو ، نانو مواد ، نانو ارتباطات و حتي اشکال و فرم هاي نانو ميسر مي شود . نانو معماري به معناي ايجاد تحول در معماري با توجه به انقلاب فناوري نانو در قرن بيست و يکم است .کاربرد فناوري نانو در معماري ، گستره وسيعي از مصالح و تجهيزات را در برمي گيرد که هدف از آن ، عينيت بخشيدن و عملي کردن نظريه هاست .
مسلما با قابليت هاي فناوري نانو ، معماران ديگر محدود نخواهند بود و فکر اجراي طرح ، ايده آنها را محدود نخواهد کرد . رفتار سازه ها و ساختمانها کاملا عملکرد گرا و زمينه گرا مي شوند ، آنها قادر خواهند بود که با انواع دماها ، جريان هاي هوا ، مصرف انرژي و ديگر شرايط اقليمي ، زمين شناسي و….. هوشمندانه وفق داده شوند . تمام اين شرايط نيز توسط برنامه ريزان طراحي به صورت داده هاي خام به ساختمان و سازه هاي آن داده مي شود تا در صورت مواجهه با تغيير هر عامل مؤثر بر شرايط زندگي انسان ، در جهت رسيدن به محدوده آسايش او ،در محيط سازگار شوند .
يک ساختمان هوشمند ، ساختماني است که خود فکر مي کند و با سنجيدن نياز هاي ساکنانش در جهت رفع آن گام بر مي دارد . نانو ساختارها تلاش بي وقفه طراحان و معماران را براي رسيدن به فرم هاي جديد ، سازگار با محيط و عملکردگرا به نتيجه مي رسانند .

1-3- ضرورت انجام تحقيق
فناوري نانو را بايد با ديد بلند مدت مورد بررسي قرار داد. زيرا ريشه بسياري از تحولات فني و فناورانه در قرن حاضر خواهد بود. تصميم گيري براي حضور در فناوري هاي جديد از جمله نانو بايد در زمان مناسب انجام شود. در غير اين صورت بعد از فعاليت وسيع کشورها و شکل گيري بازارهاي آن، زياد سودمند نخواهد بود. کشور ايران در زمينه فناوري نانو عقب نيست و متخصصان آماده کار در کشور وجود دارند و حتي در بعضي زمينه ها محصولاتي نيز در مقياس آزمايشگاهي و يا حتي انبوه توليد شده است. برخي از دلايل اهميت و اولويت توسعه اين فناوري را مي توان به شرح زير بيان کرد:
– فناوري نانو، يک فناوري عام و فراگير است که در بسياري از فناوري هاي ديگر کاربرد داشته و در بعضي از آنها تحول ايجاد مي کند؛
– تأثير زياد فناوري نانو بر رفاه و زندگي مردم؛
– تأثير زياد فناوري نانو بر امنيت و دفاع؛
– تأثير زياد فناوري نانو بر حفظ محيط زيست؛
– فناوري نانو تمام دستاوردهاي گذشته بشر را که در ماده تحقق يافته است، متحول مي سازد. در واقع تحول فناوري نانو ظرف چند دهه به اندازه تحولات چندين قرن خواهد بود.
– فناوري نانو باعث همگرايي رشته هاي علمي و تخصص هاي مختلف شده و شروع فعاليت در آن باعث جهش در چندين زمينه مي شود.
– فناوري نانو رقيب ساير فناوري ها نيست، بلکه مکمل و پايه آنهاست.
– کاربردهاي فناوري نانو همه جا همراه با هزينه کمتر، دوام و عمر بيشتر، مصرف انرژي پايين تر، هزينه نگهداري کمتر و خواص بهتر است.
1-4- اهداف پژوهش
*?? شناخت تکنولوژي هاي نوين و کاربرد آن در معماري .
*?? ترغيب ، تشويق و به كارگيري محققين نانو فناوري و نانو مواد در صنعت ساختمان .
*?? شناخت مصالح جديد و انتخاب مصالح بهينه و سازگاري آن با محيط .
*?? جمع آوري تنظيم و طبقه بندي اسناد? مقالات و مدارك مربوط به نانو فناوري و نانو مواد و انتشار آنها. .*?? انجام پژوهشهاي بنيادي و كاربردي در راستاي جوابگويي به نيازهاي جامعه .
*?? همكاري علمي با مراكز تحقيقاتي و آموزشي ساير كشورها و سازمانهاي بين المللي .
1-5- پرسش اصلي تحقيق(مسأله تحقيق):
– آيا مي توان از طريق نانو تکنولوژي به معماري هوشمند که با توجه به نياز خود در زمان هاي مختلف خصوصيات فضا را تغيير مي دهد دست يافت ؟
1-6- فرضيه
– توسعه فناوري نانو باعث توليد ثروت و افزايش کيفيت زندگي مردم و تغيير در ساختار زندگي و فضاهاي مرتبط با آنها است .
فصل دوم :
مفاهيم نانو فناوري

2-1- تعريف نانو
کلمه نانو در زبان يوناني به معناي کوتوله است و معني آن حاصل تقسيم يک بر هزار ميليون است! واحد اندازه گيري در اين مقياس را نانومتر (nm) مي گويند که برابر با يک ميليونيوم متر است. براي ملموس تر شدن مفهوم آن بد نيست يادآور شويم که ضخامت تار موي انسان تقريباً 75000 نانومتر است. نکته ظريف اينجا است که طول 10 اتم هيدروژن در کنار هم معادل يک نانومتر مي شود.

2-2- مقياس نانو
عبارت نانو از نانومتر مشتق شده است . مقياس طولي به اين کوچکي براي مواد و مصالح ، به دلايل گوناگون بسيار مهم است ، چرا که تاثيرات زيادي بر ويژگي ها و رفتار مکانيکي ، حرارتي ، الکتريکي ، مغاطيسي ، اپتيکي و زيبايي شناسي آنها دارد .
بدون شک اگر اين پرسش را مطرح کنيم که ” کوچکترين ذره ي ماده چيست ؟ ” ، بيشتر مردم پاسخ خواهند داد : ” اتم ” اتم ها ، قطري ، در حدود يک دهم نانومتر دارند . خود اتم ها از ذرات ريزتري ساخته مي شوند که با آنها آشناييم ، يعني الکترونها ، پروتن ها و نوترون ها . اين ذرات به مراتب کوچکترند ، يعني داراي قطري حدود يک فمتومترهستند . اگر بخواهيم از اين ريزتر شويم ، بايد به ابعاد و اندازه ها ، از منظر مکانيک کوانتومي نگاه کرده و فازي شدن ابعاد و اندازه ها ، تعريف را سخت خواهد کرد . از اين رو، بايد کار شکستن ذرات را در همين جا متوقف کنيم .
2-3- تعريف فناوري نانو
تعريف فناوي نانو با توجه به ماهيت و زمينه هاي گسترده فعاليت آن ، در عين سادگي ، بسيار دشوار است . شايد بتوان گفت هنوز تعريف کاملي که تمام خصوصيات اين پديده را بيان کند ، وجود ندارد . با وجود اين در اينجا به چند تعريف مفيد و کاربردي اشاره مي کنيم .
فناوري نانو يعني بررسي مواد در ابعاد اتمي يا مولکولي و يا بررسي مواد در مقياس يک ميليارديوم آن . اين ساده ترين و عاميانه ترين تعريفي است که مي توان از فناوري نانو ارائه داد . مي دانيم که يک نانومتر ده به توان منفي نه يا يک ميليارديوم متر است . اين عدد يک هشتاد هزارم قطر موي انسان و يا ده برابر قطر يک اتم هيدروزن است .
آلبرت فرانکس يکي از پيشگامان توسعه ي کاربردهاي صنعتي فناوري نانو معتقد است : فناوري نانو بخشي از علم و فناوري است که از ابعاد کوچکترين ارقام با معني در محدوده ي 0.1 تا 100 نانومتر در آن نقش اساسي ايفا مي کنند .
با توجه به اين تعريف فناوري نانو توصيف همه جانبه ي فعاليتها و تلاشهايي است که با دست بردن به اساسي ترين جزء ماده ( اتم ها ) ، باعث مي شود تا به خواص خارق العاده اي از آن دست يابيم ؛ چرا که اگر مواد به کوچکترين ابعادشان ( اتم ها يا ملکول ها ) شکسته شوند ، مي توانيم خصوصيات بنياديشان را تغيير دهيم و آنها را به ماده اي تبديل کنيم که در حالت عادي تهيه و توليد آنها به هيچ عنوان امکان پذير نيست .
حال با اين توضيح ، مفهوم تعريف اول نيز مشخص تر مي شود ؛ به اين معني که هر فعاليتي در مقياس نانو را نمي توان نان فناوري ناميد ؛ بلکه فناوري نانو به آن دسته از فعاليتهايي اطلاق مي شود که با دست بردن در نحوه چينش اتم هاي مقياس نانو مرتبط هستند .
با اين توضيحات فناوري نانو دانشي است که به دنبال دست يابي به روشها ، فنون ، مواد و ابزارهاي مورد نيازي است تا بتواند چنين تحولاتي را در موارد مختلف ايجاد کند ، به عبارت بهتر فناوري نانو نگرش جديد به انواع رشته هاي علمي است و تمام عرصه هاي مختلف علم و فناوري را دربر مي گيرد .
2-4- چرا نانو فناوري ؟
تصور کنيد که اعضاي بدن انسان را به اجزاي بنيادين آن تفکيک کنيم ، پس از آن قادر خ.اهيم بود که مقادير قابل توجهي از گازها ، يعني هيدروژن ، اکسيژن و نيتروژن ، حجم قابل توجهي از کربن و کلسيم ، ذرات ريزي از فلزات مانند آهن ، منيزيم و روي و ميزان اندکي از ديگر عناصر شيميايي را گرد آوريم . مجموع بهاي اين مواد و ذرات به دست آمده ، از قيمت يک جفت کفش مرغوب ، کمتر است . اما آيا ارزش انسان اين قدر کم است ؟ به طور قطع ، پاسخ منفي است . آرايش اين اجزا و عناصر و چيدمان و روش تلفيق شدن آن ها با يکديگر ، به قسمي است که با انسان موجوديت بخشيده و او را قادر مي کند تا بتواند صحبت کند ، فکر کند ، بخورد و بياشامد و توليد مثل کند . با توجه به مثال ياد شده اين پرسش اساسي مطرح مي شود : چه مي شود اگر ما مسير طبيعت را دنبال کرده و هر چه را مي خواهيم ، اتم به اتم و مولکول به مولکول بسازيم ؟
رويکرد کلي در دنياي مواد و مصالح ، به ويژه سراميک ها ، بر اين استوار است که بتوان پودرهاي ريزتري توليد کرد که در فراروي نهايي و هم جوشي با فناوري نانو ، راه هايي را بر متخصصان عرضه کرده که بتوانند ابزارها را کوچک تر ، ارزان تر ، سبک تر و سريع تر بسازند و کارها را هوشمندانه تر انجام دهند . فناوري نانو کمک مي کند تا اين ابزارها و مواد جديد ، هم مواد اوليه ي کمتري مصرف کنند و هم انرژي کمتر . نانو فناوري ، دانشمندان عرصه هاي مختلف را واداشته تا از محصولات ساده ، به سمت محصولات پيچيده حرکت کنند که نمونه ي بارز آن را مي توان در پيشرفت هاي صنعت ساخت تلفن هاي همراه مشاهده کرد که در چندسال اخير ، به طرز شگفت آوري پيش رفته است . اين تلفن هاي کوچک و کوچکتر شده و در عين حال هوشمندتر ، سريع تر و ارزان تر مي شوند .
پيرامون فناوري نانو و حوزه ي عملکرد آن ، از منظر دانش هاي مختلف ، تفسيرهاي متفاوتي ارائه شده است ، اما در اين کتاب که صنعت ساختمان را مطمح نظر دارد ، کانون توجه بر مهندسي مواد ، خلق هدفمند مواد جديد ، اصلاح و بهبود ويژگي هاي برخي مواد و مصالح موجود و ساخت و اصلاح ماشيني و مکانيکي مواد مهندسي در مقياس نانو متمرکز شده است.
2-5- تاريخچه فناوري نانو
فيزيکدان پرآوازه ي انگليسي ، لرد مايکل فارادي ( که در علم شيمي هم صاحب نظر بود ) ، اولين پژوهش ها را درباره ي آثار رنگي طلا در ابتداي سده ي نوزدهم انجام داد. در سال 1926 ، شيميدان اتريشي ، ريچارد زيگموند ، جايزه ي نوبل را در شيمي براي مطالعات در اين زمينه ، از آن خود کرد . در ابتداي قرن بيستم ، وي شيشه ي لعل طلايي را آزمايش کرد و در سال 1913 به اختراع ميکروسکپي دست يافت که به وسيله ي آن مي شد ذرات ريز تا مقياس نانو را مشاهده کرد .
اما ماجرا به همين جا ختم نشد و فناوري نانو ، پيشرفت افسانه گونه خود را در کريسمس سال 1959 آغاز کرد . در 29 دسامبر ، اعضاي انجمن فيزيک آمريکا براي برگزاري نشست ساليانه ي خود ، در پاساديناي کاليفرنيا گرد هم آمدند . در اين نشست که در يکي از دانشگاههاي خصوصي ممتاز آمريکا ، يعني انستيتوي تکنولوژي کاليفرنيا ( کلتک ) برگزار شده بود ، ريچارد فاين من که بعدها برنده ي جايزه نوبل فيزيک شد ، سخنراني معروف خود با عنوان ” فضاي بسيار زيادي در مقايسه خُرد وجود دارد ” را ارائه داد . او در اين سخنراني ، نوعي پيشگـويي عجيب و خيـره کننده را بخ معرض نمايش گذاشت ، با بيـان اين جمـلات : ” دنياي حيرت آور کوچکي وجد دارد که ما از آن نا آگاهيم . در سال 2000 ، هنگامي که آدميان به عقب برگشته و به زمان ما نگاه کنند ، با تعجب از خود خواهند پرسيد ، چرا تا سال 1960 هيچ کس کار جدي در اين زمينه انجام نداده است ؟” سخنان او مملو از ايده هاي پيشگامانه مبتني بر دستکاري مستقيم در ساختار اتم ها و کنترل آنها بود . از آن پس ، اظهارات عجيب فاين من که ديگر براي دانشمندان باور کردني شده بود ، به مجموعه اطلاعات دايره المعارف بريتانيکا اضافه شد . در آن زمان ، تعريف فناوري نانو ، عبارت از انجام کارهاي تحقيقاتي در فضايي به اندازه ي سر سوزن بود . دانشمندان اين حوزه ، پا را فراتر گذاشته و ابعاد و اندازه ها را بيش از پيش کوچک کردند و به اين ترتيب ، تغييرات بنيادي در قوانين علوم مورد استفاده ي بشر پديد آوردند . قصد فاين من از انتخاب اين عنوان براي فناوري جديد نه تنها تاکيد بر وجود فضايي در مقياس بسيار خرد در زير دستان انسان بود ، بلکه منظور وي بيان گستردگي اين عرصه نيز بوده است . وي بدون اينکه وارد جزئيات شود ، آنچه را که به نظرش ممکن بود ايناينگونه توصيف کرد : ” بحث من اين نيست که چگونه بايد به اين سو حرکت کنيم ، بلکه تنها مي خواهم به شما بگويم که به طور کلي ، چه امکان گسترده اي فراروي ماست . به عبارت ديگر ، بايد به دنبال آنچه باشيم که بنا بر قواعد و قوانين فيزيک ميسر است”. سخنراني او براي اولين بار در فوريه ي سال 1960 ، در مجله ي مهندسي و دانش که به وسيله کلتک منتشر مي شد چاپ شد . به حق ، مي توان فاين من را پدر نانو فناوري ناميد . با توجه به توسعه و امکان توليد مصالح جديد ( عرصه اي که از منظر صنعت ساخت و ساز و معماري نيز مورد توجه ويژه است ) ، او پرسشي اساسي را درباره کيفيت مصالح که محصول دستکاري آگاهانه و کنترل شده در ساختار اتم هاست ، مطرح نمود . درواقع ، ژرف انديشي فاين من ، آغازي بود برنوآوري هاي جديد در کستره ي اتم ها و مولکول ها و متعاقب آن ، چشم اندازي پهناور از امکانات طراحي ، پيش روي طراحان گشوده شد. در عصر ما ” جايزه ي فاين من در نانو فناوري ” که به پيشگامان اين حوزه تقديم مي شود ، از ديگر آثار به جامانده از اوست . اين فيزيکدان برجسته با تعيين جايزه در راستاي انجام دو ماموريت ، اساس اهداي اين جايزه را مبنا نهاد ؛ ماموريت نخست ، نگارش متن يک صحفه از کتاب در مقياس 1:25،000 بود که تنها به وسيله ي ميکروسکوپ الکتروني قابل خواندن باشد و دوم ، گسترش و بسط موتورهاي الکتريکي در ابعادي حدود 64/1 اينچ . نيومن در اوايل سال 1960 موفق به انجام ماموريت اول شد . اما ماموريت دوم ، تا 26 سال بعد ناتمام ماند ، تا اينکه در سال 1985 ، مک للن آن را به اتمام رساند .
فاين من بار ديگر سخنراني خود را ارائه داد . اين بار در سال 1983 و در مرکز مطالعات و تحقيقات ناسا . او نام سخنراني خود را ” ماشين هاي بي نهايت کوچک ” ناميد و درباره ي ريز پردازنده هاي رايانه اي صحبت کرد .
اصطلاح ” فناوري نانو ” ، در سال 1974 توسط نوريو تانيگوچي در دانشگاه توکيو در ژاپن وضع شد . او اين عبارت را براي توصيف روشهاي توليد صنعتي بل رواداري کمتر از ميکرومتر (يک هزارم ميلي متر ) به کار برد ، که البته در مقايسه با فناوري امروزين ، مقياس کوچکي به نظر نمي رسد . اين اصطلاح حدود 20 سال بعد توسط کي . اريک درکلسر در پرفروش ترين کتاب علمي – تخيلي اش که در سال 1986 با نام ” موتورهاي خلقت ” چاپ شد مورد استفاده قرار گرفت . در اين کتاب وي به خيال پردازي درباره ي نانوربوت هايي پرداخته که خودشان ، خودشان را توليد مي کنند و سرتاسر جهان را اشغال خواهند کرد . در اين باب ، بيل جوي ، از موسسان و دانشمندان قديمي در زمينه ي ميکروسيستم هاي خورشيدي ، در سال 2000 مقاله اي در مجله ي IT با عنوان ” چرا آينده به ما نياز ندارد ؟ ” منتشر کرد . در اين مقاله ، جوي درخواست متوقف کردن زمينه هاي تحقيقاتي خاصي را مطرح کرد . دليلي که وي براي خواسته ي خود ارائه کرد ، حاکي از اين بود که : ” تنها گزينه ي منطقي که من مي بينم ، انصراف از پرداختن بيشتر به اين زمينه هاست . يعني محدود کردن رشد فناوري هايي که براي بشر خطرناک است … ” اين مقاله ، سرآغازي بود براي بحث و جدل هايي بين دانشمندان که تا به امروز هم ادامه دارد .
فراخوان فاين من که در سخنراني مشهور سال 1959 وي مطرح شد ، سرانجام در سال 1981 ، رنگ واقعيت به خود گرفت . ميکروسکوپ هاي الکترونيکي ، به عنوان ابزاري توانمند براي تحقق رويا پردازي هاي وي به دنيا معرفي شد و در واقع جاده ي پيشرفتهاي آتي به سوي نانو فناوري را همراه کرد . دو محقق سوييسي با نام هاي گرد بينيگ و هاينريش رورر ميکروسکوپ اسکن تونلي (STM) را اختراع و به همين دليل ، جايزه ي نوبل را در سال 1986 به خود اختصاص دادند . اين ميکروسکوپ که اين قابليت را داشت تا هر اتم ماده را به صورت مجرد و جداي از ديگر اتم ها ، مورد بررسي قرار دهد ، نه تنها انسان را قادر ساخت که بتواند اتم و مولکول را مشاهده کند ، بلکه اين توانايي را براي دانشمندان پديد آورد که بتواند فضاي پيراموني يک اتم از ماده را واکاوي کند . سپس ، در دهه ي 1980 ميلادي ، ميکروسکوپ AFM هم اختراع شد و بشر را يک گام ديگر به نانو فناوري نزديک تر کرد . در سال 1989 فيزيکدان آمريکايي ، دان آيگلر ، در آزمايشگاه IBM در سن خوزه ي آمريکا ، با استفاده از آرايش 35 اتم ، عبارت ” IBM ” را نوشت و اين موضوع با تيتر اول اخبار دنيا مبدل شد .
در سال 1985 ، طليعه ي ظهور فناوري نانو در معماري بود ؛ هنگامي که معمار بزرگ و چيره دست ، ريچاردباک مينسترفولر ، به کمک سه دانشمند ديگر ، اتم هاي کروي کربن در ابعاد يک نانومتر ( يک ميليونم نانومتر ) را به دنيا معرفي کرد . از آن به بعد ، اين اتم ها را به افتخار باک مينستر فولر ، ” باکي بال ” ناميدند . باکي بال را مي توان شبيه به توپ هاي فوتبال سياه و سفيد قديمي تصور کرد .
در سال 1990 دانلد هاف من ( دانشگاه آريزونا ، تيوسان ، آمريکا ) و ولفگانگ کراشمر ( انستيتو فيزيک هسته اي ماکس پلانک ، هايدلبرگ ، آلمان ) موفق شدند چند گرم از اين مولکولها را بسازند ، يعني ذراتي که با چشم غير مسلح قابل مشاهده باشند . ديري نگذشت که يک سال بعد ، نخستين فعاليتها در زمينه ي ساخت باکي بال ها در مقياس بزرگ آغاز شد . اين گونه ي مولکولي ، توسط مجله ي علوم ، به نام ” مولکول سال ” نامگذاري شد که تا به امروز محبوبيت روزافزوني نزد دانشمندان داشته است .
2-6- تقويم توسعه فناوري نانو
1911 پديده ابررسانايي به وسيله ي Onnes کشف شد .
1925 اساس ترانزيستورهاي اثر ميدان براي اولين بار پيشنهاد شد .
1928 اساس ميکروسکوپ نوري رويشي ميدان نزديک براي اولين بار پيشنهاد شد .
1932 ميکروسکوپ الکتروني اختراع شد .
1935 فيلم لانگمير – بلاجت (LB) کشف شد .
1936 الکترولومينسانس معدني کشف شد .
1948 ترانزيستور دو قطبي اختراع شد .
1949 تحقيقاتي بر روي نانو ذرات روي به وسيله ي روش تفرق اشعه کاندي انجام شد .
1950 نيمه هادي هاي آلي کشف شد .
1953 ساختار DAN کشف شد .
1954 باتري هاي خورشيدي اختراع شد .
1954 مفهوم ميزر ( تقويت امواج ميکروويو ) کشف شد .
1957 تئوري BCS معرفي شد .
1959 IC ( مدارهاي مجتمع ) اختراع شد .
1959 الياف کربني پلي اکريلونيتريل اختراع شد .
1959 سخنراني فاينمن : فضاي بسياري در آن پايين وجود دارد .
1960 سيستم هاي ميکروالکترومکانيکي (MEMS) در کاربردهاي واقعي مانند سنسورهاي فشاري و تشديد کننده ها ، به کار گرفته شد .
1960 ترانزيستور نيمه هادي اکسيد فلزي (MOS) ساخته شد .
1960 نوسانات ليزري به طور مولفقيت آميز به انجام رسيد .
1960 غشاي استات سلولز نامتقارن براي کاربردهاي اسمز معکوس اختراع شد .
1962 مدارهاي مجتمع به کار گرفته شده از Cdstft ساخته شد .
1962 پديده kubo پيشنهاد شد .
1962 پروتئين فلئور سانس سيز (GFP) کشف شد .
1962 ديود نشرنوري اختراع شد .
1963 آستانه ي پايين ليزر با بکارگيري اتصال ناهمگون نيمه هادي پيشنهاد شد .
1964 پديده Rondo پيشنهاد شد .
1965 قانون مور ( Moore) معرفي شد .
1967 حافظه ي دستيابي مستقيم پويا (DRAM ) اختراع شد .
1967 اترهاي تاجي شکل اختراع شد .
1968 پديده ي سوئيچ گالکوژنيد الکتريکي و پديده ي حافظه کشف شد .
1969 کاتاليزور نوري کشف شد .
1970 مفهوم ايرشبکه هاي نيمه هادي پيشنهاد شد .
1970 تجهيزات با کوپل بار الکتريکي (CCD) اختراع شد .
1970 ليزر نيمه هادي پيوسته ، با موفقيت در دماي اتاق به کار گرفته شد .
1970 ساختار مولکول فولرين پيش بيني شد .
1971 حافظه تغيير فاز اختراع شد .
1971 واحد پردازش ميکرو (MPU) اختراع شد .
1972 ديود نوري آمورف با ساختار ناهمگون از طريق فرايند از بالا به پايين ساخته شد .
1972 ليزرهاي DFB پيشنهاد شد .
1974 ليزر با مد تثبيت شده توسعه داده شد .
1974 مفهوم فناوري نانو يشنهاد شد .
1974 حالت کوانتومي گاز الکتروني دوبعدي آناليز شد .
1974 تئوري مقياس بندي ( اشل ) دنارد (Denard) پيشنهاد شد .
1975 اتصال p-n سيليکوني امورف ساخته شد .
1976 تشکيل نانو الياف کربني مشاهده شد .
1976 ثبت مغناطيسي عمومي ( PMR) پيشنهاد شد .


پاسخ دهید