[کاربردهای فناوری نانو] - نانو کاتالیست ها

[P O U R I A]

1-2- خاصیت ضد مه گرفتگی
یکی از عملکردهایی که با استفاده از خصلت آب دوستی قوی کاتالیزورهای نوری ایجاد می‌شود، خاصیت ضد بخار بودن سطوح پوشیده شده با این کاتالیزورها است. این پدیده از سال 1997 معرفی شد. بخار یا مه گرفتگی زمانی رخ می‌دهد که بخار سرد روی سطح می‌نشیند و قطره‌های آب تشکیل می‌شود. روی یک سطح فوق آب دوست هیچ قطره آبی تشکیل نمی‌شود و به جای آن، فیلم نازک یکپارچه‌ایی از آب روی سطح تشکیل می‌شود و این لایه یکنواخت از تشکیل مه (که متشکل از هزاران قطره کوچک است) جلوگیری می‌کند. بدین ترتیب با این تکنولوژی با فرایندی ساده و کم هزینه تجهیزات آینه‌ایی، شیشه‌ایی و عینک‌های با خاصیت ضد بخار، بخصوص برای کاربرد در آینه جاده‌ها، ویترین یخچالی مغازه‌ها و داخل پنجره خودروها ساخته می‌شود (شکل 5) [7 و 6 و 1].

شکل 5- استفاده از خاصیت ضد بخار گرفتگی تیتانیوم دی اکسید در آینه‌ی خودرو و آینه‌ی منحنی جاده​

1-3- کاهش دمای ساختمان
یکی از راه‌های مقرون به صرفه برای کاهش دمای یک ساختمان، پاشیدن آب روی دیواره‌ی خارجی آن است. البته ساختمان با آب خنک نمی‌شود، بلکه با تبخیر آب، کاهش دما رخ می‌دهد. برای کاهش مقدارآب استفاده شده، روی سطح خارجی ساختمان را با کاتالیزور نوری می‌پوشانند. فوق آب دوست بودن این سطوح، سبب می‌شود که یک لایه‌ی خیلی نازک آب به ضخامت 0.1 میلی متر بتواند همه‌ی سطح را پوشش دهد و بدین ترتیب مقدار آب کمی برای مرطوب نگاه داشتن سطح، مصرف خواهد شد. سطح مرطوب به سهولت زنگ می‌زند، اما چون تیتانیوم دی اکسید، فعالیت اکسیدکنندگی نیز دارد، این مشکل هم برطرف می‌شود. با این تکنولوژی در مصرف الکتریسیته‌ی مصرفی برای بهبود دمای هوا، صرفه جویی می‌شود. در مقیاس واقعی مصرف الکتریسیته تا چند ده درصد کاهش خواهد یافت (شکل 6)[1].

شکل6- استفاده از تیتانیوم دی اکسید، آب باران و نور خورشید برای خنک کردن ساختمان​

 

[P O U R I A]

2- کاربردهای نوین
2-1- لباس‌های محافظ
آلوده شدن به مواد شیمیایی ممکن است در طول جنگ‌‌‌‌ها، حمله‌های تروریستی و حوادث تصادفی اتفاق افتد. سربازان انتظار دارند که از لباس‌هایی سبک‌تر که تحمل شرایط محیطی را نیز برای آن‌ها بهبود می‌بخشد، استفاده کنند. هرچند قدرت حفاظت لباس‌های محافظ معمولی در برابر بسیاری از عوامل شیمیایی مناسب و مطلوب است، اما این لباس‌ها دارای معایبی از جمله وزن زیاد، حجیم بودن و عدم تبادل هوا که موجب گرم شدن می‌شود نیز هستند. همچنین این لباس‌ها فقط یک سد فیزیکی در برابر عوامل شیمیایی هستند و در صورت آلوده شدن، ماده‌ی شیمیایی در آن باقی می‌ماند و باید روشی برای حذف و تخریب مواد شیمیایی به کار گرفته شود. به این دلایل، نیاز برای پوشش محافظی که نه تنها سدی در برابر ماده‌شیمیایی باشد، بلکه بتواند این عوامل را تجزیه کند احساس می‌شود. این نوع از محصولات، منسوجات هوشمند نام دارند. استفاده از نانوذرات تیتانیوم دی اکسید در بافت منسوجات، پوشش‌هایی با توانایی تخریب عوامل شیمیایی را ایجاد خواهد کرد. لباس‌های محافظ هوشمند کاتالیزور نوری، دارای خواص بهبود یافته‌ی دیگری چون محافظت در برابر اشعه‌‌ی ماورای بنفش، ضد باکتری بودن و ضد چروک بودن نیز دارند[8].

2-2- رنگ‌های کاتالیزور نوری
رنگ‌های کاتالیزور نوری، شامل پودر کاتالیزور هستند که برای سطوح داخل و خارج از ساختمان قابل استفاده‌اند. در مکان‌های از قبیل بیمارستان‌ها و مدارس که نیاز است فضای داخل ساختمان عاری از آلاینده‌ها باشد، از این نوع رنگ استفاده می‌شود. مزایای استفاده از رنگ‌های کاتالیزور نوری در خارج ساختمان عبارت از پایداری رنگ تحت شرایط جوی، کاهش دمای ساختمان و خود تمیز کنندگی است. این رنگ‌ها به خاطر فعالیت اکسایشی کاتالیزور نوری، ضد قارچ و ضد باکتری نیز هستند. رنگ کاتالیزور نوری توسط نور خورشید یا لامپ ماورای بنفش فعال شده و آلودگی‌ها را تخریب می‌کنند و بدین ترتیب این رنگ‌ها همواره تمیز باقی می‌مانند (شکل 7)[9].

شکل 7- دیوار رنگ شده به تناوب توسط رنگ معمولی و رنگ کاتالیزور نوری​

3- نتیجه گیری:
سطوح خود تمیز کننده و ضد مه گرفتگی از کاربردهای عمده کاتالیزورهای نوری هستند. شیشه و سیمان کاتالیزور نوری امروزه بسیار مورد استفاده قرار دارد. شیشه‌های خود تمیز کننده یک پوشش کاتالیزور نوری دارند، که تحت تابش اشعه‌ی ماورای بنفش آلودگی‌های آلی را تجزیه می‌کنند و در نتیجه آلودگی‌ها به آسانی توسط باران شسته می‌شوند. کاشی، سرامیک و سنگفرش‌هایی از این دست جاذب بوهای نامطبوع و همچنین دارای خواص ضد باکتری و خودتمیز کننده هستند. مزایای استفاده از کاتالیزورهای نوری در محصولات مصرفی روزانه شامل کاهش آلاینده‌ها، استفاده حداقل از مواد شیمیایی و صرفه جویی در هزینه، زمان و انرژی است. سطوح شیشه‌ایی، فلزی و سرامیکی فعال شده‌ی کاتالیزور نوری به طور گسترده‌ایی ساخته شده و تلاش برای ساخت سطوح پلاستیکی ادامه دارد. در حال حاضر کاربردهای متعددی از کاتالیزورهای نوری جنبه‌ی تجاری پیدا کرده است، اما هنوز مورد توجه عموم نیست و امید است این تکنولوژی سبز در آینده سهم قابل قبولی را در بازار جهانی دارا باشد.

 

[zahra sadat]

متشکر م استفاده کردم

 

[A.Elahi]

منابع استفاده شده کجا آمده؟