فصلنامه دنیای نانو
پیاپی 34 (بهار 1393)

نانو امولسیون‌ها برای غنی‌سازی نوشیدنی‌های خوراکی نسبت به امولسیون‌های متداول دارای یکسری مزیت‌هایی می‌باشند، به همین دلیل پژوهش‌های گسترده‌ای در زمینه بررسی عوامل موثر بر تولید و اندازه قطرات انجام می‌شود تا بتوان روشی برای تولید انتخاب نمود که هم از لحاظ اقتصادی مقرون به‌صرفه بوده و هم از لحاظ ترکیبات مورد استفاده، ایمن بوده و بتوان از آن در صنعت غذا استفاده نمود. روش‌های تولید نانو امولسیون‌ها به‌طور کلی به دو دسته پر و کم انرژی طبقه‌بندی می‌شوند. در روش‌های پرانرژی از تجهیزات مکانیکی برای تولید استفاده می‌شود درحالی‌که در روش‌های کم انرژی با تغییر دادن شرایط محیطی و سیستم می‌توان موفق به تولید نانو امولسیون شد. هرکدام از این‌ روش‌های تولید معایب و مزایایی دارند. در صنعت عمدتا نانو امولسیون‌ها با روش‌های پرانرژی، تولید می‌شوند که نسبت به روش‌های کم انرژی روش‌های پرهزینه‌ای می‌باشند. درحالی‌که می‌توان با تنظیم شرایط تولید با روش‌های کم انرژی نانو امولسیون را تولید نمود. در این مقاله به بررسی روش‌های تولید عوامل موثر بر آن و درنهایت معایب و مزایای هرکدام از روش‌ها برای تولید پرداخته می‌شود.

نانوکامپوزیتها طبقه ی جدیدی از مواد چندسازه با ب هه مفشردگی فیزیکی فاز آلی و فاز معدنی چندنانومتری م یباشند. این مواد به دلیل ای نکه دارای ریخ تشناختی خوب، خواص یکنواخت و پتانسیل کاربردی متعدد در زمین ه هایی از قبیل اپتیک، الکترونیک، مکانیک، غشاء، پوش شهای محافظ، کاتالیزگرها، ح سگرها و... هستند، در سا لهای اخیر بسیار جلب توجه کرد هاند. نانوکامپوزی تها بسته به نوع فاز پیوسته به انواع گوناگونی با خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی متفاوت تقسی م م یشوند: نانوکامپوزی تهای سرامیکی، نانوکامپوزی تهای پلیمری و نانوکامپوزی تهای فلزی. نانوکامپوزی تهای پلیمری از نظر تجاری موادی با اهمیت هستند که به دلیل فرایندپذیری و خواص مناسب فا زهای پیوست هی پلیمری از کاربردهای زیادی برخوردارند. پژوه شها نشان داده است که تنها استفاده از مقدار بسیار کمی از نانوپرکننده ها) 2- 1 درصد وزنی(در پلیمرها سبب بهبود و تقویت خواص مواد پلیمری نسبت به ماکروکامپوزیتهای مشابه میشود.

در این مقاله ابتدا با معرفی نانوسیاالت و ذکر مزایا و کاربردهای آن‌ها نسبت به میکروسوسپانسیون، به نحوه بررسی رفتار حرارتی آن‌ها از دو بعد تیوری و تجربی پرداخته می‌شود. در بخش تیوری با معرفی فرضیات حاکم بر مدل‌های استاتیک و دینامیک دقت و محدوده کاربرد این مدل‌ها تعیین و مدل‌های معتبرتر نیز معرفی و نتیجه شد که مدل‌های دینامیک به دلیل اینکه پارامترهای موثر بیشتری را پوشش می‌دهند، دقت کافی برای تخمین ضریب هدایت حرارتی میکروسوسپانسیون‌ها را دارند و از بین آن‌ها مدل ”جانگ“ دقت بیشتری دارد. اما به‌طور کلی این مدل‌ها فقط برای میکروسوسپانسیون‌ها مناسب بوده و قادر به تخمین عملکرد نانوسیاالت نیستند زیرا مکانیسم‌های اصلی حاکم بر عملکرد نانوسیاالت را در بر نمی‌گیرند ازاین‌رو روش تجربی بهترین راه برای گیری ضریب هدایت حرارتی نانوسیاالت می‌باشد. سپس با بررسی نتایج ناشی از مطالعات تجربی عملکرد هر یک از گروه نانو ذرات فلزی، اکسید فلزی و نانو ساختارهای کربنی با یکدیگر مقایسه و نتیجه‌گیری شد که در بین آن‌ها نانو ساختارهای کربنی نتایج بهتری را به دست می‌آورند.

لیپوزوم ها نانو ذرات کروی شکلی هستند که یک یا چند لایه فسفولیپید در ساختار خود دارند و اولین بار در دهه 60 تهیه شدند. امروزه لیپوزو مها ابزار مفیدی در مطالعات ریاضی و فیزیک تیوری، بیو فیزیک، شیمی، علوم کلوییدی، بیوشیمی و بیولوژی هستند که راه خود را به بازار باز کرد هاند. به علت ساختار، ترکیب بندی شیمیایی و سایز کلوییدی، که همه بخوبی توسط رو شهای مختلف تهیه قابل کنترل هستند، لیپوزو مها خصوصیات متعددی از خود نشان م یدهند که در زمین ه های کاربردی مختلف مفیدند. مهمترین خصوصی تها شامل سایز کلوییدی در رنج nm20 تا mμ10 ، و ویژگیهای غشایی مثل تغییرات فازی دولای ها یها، خواص مکانیکی و نفوذپدیری، دانسیته بار، وجود پلیمرهای سطحی یا گرافت شده، و یا لیگاندهای اتصال یافته هستند. بعلاوه، به دلیل دارا بودن ویژگیهای آمفی فیلی، لیپوزوم ها سیستم های انحلالی قدرتمندی برای گستره وسیعی از ترکیبات هستند. علاوه بر این خواص فیزیکوشیمیایی، لیپوزوم ها ویژگیهای بیولوژیکی بسیار ویژ های را از خود نشان م یدهند، مثل برهمکن شهای ویژه با غشاهای بیولوژیکی و سلولهای مختلف.

انتظار میرود که حالت ترمودینامیکی آب در نانوسامان ه ها در مقایسه با حالت آن در مقیاس توده متفاوت باشد. یکی از رو شهای اثربخش برای تعیین حالت ترمودینامیکی آب در مقیاس نانو تکنیک تبدیل فوریه مادون قرمز است. در این تحقیق با ارایه یک روندنمای جامع نشان داده شد که با تفکیک طیف کلی حاصل از این تکنیک به طی فهای شناخته شده م یتوان شناخت کاملی از حال تهای ترمودینامیکی آب در نانوسامان ه ها بدست آورد. معمولا برای شبی هسازی آب در مقیاس نانو م یتوان از نانو سامان ه های میسلی معکوس استفاده نمود. مطالعات انجام شده نشان داد که آب در مقیاس نانو م یتواند به حال تهای شبه توده، متصل به گروه راس/ یون پوششی ماده فعال سطحی، و به صورت منفرد یا منومری باشد. به عبارت دیگر در این مقیاس تنها بخشی از مولکو لهای آب به حالت شبه توده بوده و قادر به انحلال مواد آب دوست درون خود هستند. لذا برخلاف مقیاس ماکرو نباید در مقیاس نانو محاسبه میزان حلالیت و غلظت مواد آب دوست را بر مبنای کل آب موجود در نظر گرفت. علاوه بر این، مطالعات اخیر نشان داده است که مولکو لهای آب در مقیاس نانو م یتوانند تا رسیدن به یک وضعیت پایا بین حال تهای گوناگون موجود تبادل شوند.

تثبیت و اصلاح رفتار خاک به کمک افزودنی ها به عنوان یکی از روش های موثر در بهبود بسیاری از پارامترهای رفتاری خاک همواره مدنظر پژوهشگران در مهندسی ژیوتکنیک بوده است. از جمله افزودن یهای نوین در مهندسی عمران م یتوان به نانو کامپوزی تها اشاره کرد که موجب ارتقای خواص مکانیکی خاک شده است. در این مقاله به بررسی نانوکامپوزی تها و پژوه شهای انجام گرفته در رابطه با انواع مختلف این افزودنی در مهندسی ژیوتکنیک در داخل و خارج کشور پرداخته میشود که نتایج آزمای شهای مختلف دال بر اثرات مثبت و بهبودی نانوکامپوزی تها بر خواص مکانیکی خاکها میباشد.

آلفا و گاما-آلومینا موادی هستند که در حوز ه های مختلف مانند سرامی کها، کاتالیس تها و پایه کاتالیس تها، جاذ بها، الکترونیک و بعنوان پوشش بطور گسترد هایی استفاده شد هاند. بوهمیت) AlOOH (بعنوان مواد اولیه برای تهیه فازهای آلفا و گاما-آلومینا بکار م یرود که خصوصیات بدست آمده این محصولات مانند مورفولوژی، سطح ویژه و تخلخل به شدت به ساختار بوهمیت استفاده شده بستگی دارد. در این مقاله، رو شهای مختلف تولید نانوساختارهای بوهمیت گزارش م یشود. رو شهای زیادی برای تولید AlOOH شامل سل-ژل، رسوبی، سلوترمال و هیدروترمال تاکنون توسعه یافته است. در این میان، مناسبترین روش برای تولید شک لهای مختلف بوهمیت روش هیدروترمال م یباشد. شکل، مورفولوژی و خصوصیات بافتی محصولات به دست آمده به شدت به شرایط فرایند مانند، pH محلول، دما و زمان واکنش بستگی دارد که در این بررسی تشریح خواهند شد.

در سالهای اخیر تحقیقات زیادی در مورد سنتز نانوذرات مغناطیسی پوش شدهی شده با قابلیت کنترل اندازه، شکل، پایداری، زیس تسازگاری و مونودیسپرسیتی این ذرات انجام گرفته است. به منظور پایداری و جلوگیری از تجمع یافتن این نانوذرات از طریق ایجاد دافعه فضایی یا دافعه الکتریکی بایستی سطح این نانوذرات با مواد مناسب پوشش داده شود. رو شهای مختلفی به منظور پایدارسازی این نانوذرات در داخل محلو لهای آبکی صورت پذیرفته است که از عمد هترین آنها م یتوان به پوش شدهی سطح این ذرات با پلیمرهای مختلف طبیعی و سنتزی با قابلیت زیس تسازگاری و زیس تتخری بپذیری که نتیجه آن ایجاد دافعه فضایی مابین ذرات است، اشاره کرد. این نانوذرات اصلاح شده به دلیل اندازه کوچک، داشتن خصلت مغناطیسی و نیز دارا بودن گرو ه های عاملی متنوع در روی سطح خود م یتوانند حامل داروها و مولکو لهای بیولوژیکی متنوعی بوده و قابلیت بکارگیری در درمان بیمار یهای مختلف را داشته باشد. در این مقاله به بررسی چند پلیمر خیلی متداول به منظور بکارگیری در سیستمهای بیولوژیکی میپردازیم.

ویژگی اصلی ساختار هیبرید متشکل از دیانای و نانو لول ه های کربنی این است که پای ه های دیانای که تقریبا در صفحه ای عمود بر محور مارپیچ آن قرارگرفت هاند معمولا روی سطح نانو لول هی کربنی استک م یکنند و ستون فقرات آ نها آب پوشیده م یشود. چسبندگی بین پای ه های دیانای و نانو لول هی کربنی آرایش دورگه)هیبرید(را ایجاد م یکند، کاهش آنتروپی در جذب سطحی و افزایش بره مکن شهای الکترواستاتیک از جمله سه مهای بالقوه در اختلاف انرژی آزاد بین دورگه و اجزای آن است. همچنین خم شدن، کشیده شدن و پیچش دیانای پیرامون نانو لول هی کربنی باعث تغییر آنتالپی و ساختار آن م یشود در این مقاله به این گونه ساختارها و استفاده از آنها به عنوان حسگرهای زیستی میپردازیم.

یکی از ویژگی های اساسی کاغذها خواص مکانیکی (مقاومتی) آن است به طوری که کاغذهای تولید شده باید از مقاومت کافی برخوردار باشند تا پس از تولید بتوانیم آن را به طوررضایت بخش به مصرف برسانیم. در صنعت کاغذسازی از مواد افزودنی گوناگونی جهت بهبود مقاومت تر و خشک کاغذ استفاده م یشود. متاسفانه بسیاری از این پلیمرها سنتزی بوده و زیست تخریب پذیر نیستند و به همین دلیل سبب مشکلات زیست محیطی م یشوند. این مسایل سبب م یشود نیاز به تولید کاغذهای مقاوم و با کیفیت همراه با هزینه تولید کم و سازگار با محیط زیست احساس شود تا در آینده و حال پاسخگوی نیازهای جوامع بشری باشد. به منظور دستیابی به این امر رو شهای جایگزین و مناسبی از قبیل استفاده از ف نآوریهای نوین نظیر زیست فناوری و نانو فنآوری م یتواند مناسب باشد.