پژوهشگران نانوفن‌آوری کشورمان موفق به تولید آزمایشگاهی نانوغبارهای هوشمند شدند که به گفته مجری طرح قادرند با پخش شدن در مناطق مختلف، گازهای سمی و عوامل شیمیایی پخش شده در محیط را جذب و خنثی کنند.

شناسایی، خنثی سازی و دفع مواد شیمیایی از سایر کاربردهای غبارهای هوشمند است، به طوری که آلاینده‌های شیمیایی و سمی که از کارخانه‌ها ساطع شده و یا حتی گازهای سمی که توسط دشمن به عنوان گازهای جنگی مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌تواند توسط این غبارها، شناسایی، خنثی و دفع شود. با توجه به اینکه این غبارات در نزدیکی سطح زمین قرار دارد و گازهای شیمیایی نیز به علت سنگینی در همین سطح از زمین قرار دارند، کارآیی بالایی خواهند داشت. از طرفی با توجه به اینکه می‌توان این ترکیبات را در فضا به طور معلق نگه داشت، از آن می‌توان به عنوان سپرامنیتی منطقه نسبت به گازهای سمی و خطرناک استفاده کرد؛ بنابراین می‌توان مناطق استراتژیک خاص و نظامی را به وسیله غبارهای هوشمند با ایجاد یک سپرامنیتی مناسب محافظت کرد.


برای مشاهده عکس در سایز اصلی ، بر روی آن کلیک کنید


برای مشاهده عکس در سایز اصلی ، بر روی آن کلیک کنید


برای مشاهده عکس در سایز اصلی ، بر روی آن کلیک کنید

دکتر سید حسین حسینی، دانشیار دانشگاه و سرپرست تیم تحقیقاتی این طرح در گفت وگو با خبرنگار پژوهشی خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا) با بیان این که تولید آزمایشگاهی چنین غبارهای هوشمندی با استفاده از نانو فلک‌ها برای نخستین بار انجام شده است، خاطرنشان کرد: غبارهای هوشمند موادی در مقیاس نانو هستند که می‌توانند به صورت ذاتی نسبت به محرک‌ها و فعل و انفعالات محیطی عکس العمل خاصی بروز دهند. نمونه چنین ساختارهایی با عملکرد الکترونیکی که قادر است اطلاعات محیطی را جمع‌آوری کرده و به مرکز انتقال دهند در خارج ساخته شده ‌اما نوع شیمیایی آن برای اولین بار توسط محققان این طرح ساخته شده است.

وی با بیان این که چند سالی است در زمینه نانومواد و مواد هوشمند از جمله تهیه نانوکامپوزیت‌های پلیمری رسانای مغناطیسی، نانو الیاف مغناطیسی، نانو ذرات جاذب امواج الکترومغناطیس، حسگرهای هوشمند و پلیمرهای هوشمند زیستی فعالیت می‌کند، خاطرنشان کرد: غبارهای هوشمند باید دو خصوصیت مهم را داشته باشند؛ اولا این که آنقدر سبک و ریز باشند که بتوانند به راحتی در فضا معلق بمانند و دوم این که دارای خصوصیت هوشمندی و عکس‌العمل خودکار نسبت به محرک‌های محیطی باشند.

دکتر حسینی با اشاره به این که در ساخت غبارهای هوشمند در این طرح از موادی موسوم به نانوفلک استفاده شده است، خاطرنشان کرد: از آن جا که ماندگاری ذرات کروی شکل در فضا کم است؛ لذا در تهیه غبار هوشمند از نانوفلک استفاده شده است. نانوفلک‌ها(نانوپرک‌ها) نانوساختارهایی نامنظم به شکل پرک هستند که به دلیل وزن ناچیز و ساختار فیزیکی خاص قادرند برای مدت زمانی قابل توجه به صورت معلق در هوا باقی بمانند در حالی که سایر نانوساختارها نظیر ریزکره‌ها که در فاز مایع معلق هستند، در فاز گازی چنین قابلیتی را ندارند.

این پژوهشگر با بیان این که غبارهایی هوشمند با توانایی ماندگاری طولانی مدت در هوا به عنوان حسگر، جاذب، موقعیت‌یاب و موارد مشابه قابل استفاده هستند، تصریح کرد: پس از انتخاب نانوذرات در اشکال پرک مانند که تولید آنها بسیار پیچیده، ظریف و سخت است، نهایتا چند نمونه از این ذرات با پایه‌های پلیمری و کربنی تولید کردیم. در ادامه، اولین کاری که باید انجام می‌دادیم، یافتن موادی با خواص هوشمندی بود که با استفاده از تجربیات سال‌های گذشته در زمینه حسگرهای هوشمند ابتدا پودر و غبارهای بسیار ریز از این مواد را تولید کرده و سپس بر هم کنش آنها را در فاز گازی در ابعاد نانو با بخارات و گازهای سمی مورد مطالعه قرار دادیم.

وی با اشاره به این‌که یکی از مشکلات موجود، سنگینی و حجم زیاد پلیمرها بود، اضافه کرد: تهیه پلیمرها و کامپوزیت‌های آنها در ابعاد نانو بسیار سخت است و از طرفی نانوکامپوزیت‌های پلیمری آنها نیز ماندگاری خوبی در فضا به دلیل دانسیته بالا ندارند؛ لذا تولید نانو حفره‌ها و نانوفلک آنها مورد توجه قرار گرفت. از این رو به سمت استفاده از نانوذرات رفتیم تا ترکیباتی با حداقل اندازه و سبک تولید شود و قادر باشد به راحتی در فضا پخش شوند.

این پژوهشگر با بیان این‌که پس از آزمایشات مختلف مدت سقوط غبارها به بیش از یک متر بر ثانیه رسید، عنوان کرد: در این پروژه سعی کردیم از سبکی و شکل فیزیکی برف در فضا ایده بگیریم زیرا برف ذرات درشتی داشته و هنگام فرود به زمین بسیار آرام حرکت می‌کند؛ بنابراین سعی کردیم غبارهای برف مانند در ابعاد بسیار کوچک تولید کنیم، چرا که جابه جایی آسان از دیگر اهداف ما بود تا بتواند در مسیر جریان باد و هوا قرار گیرد.

دکتر حسینی با بیان این‌که نیاز به استفاده از مواد هوشمند در حال گسترش است، توضیح داد: شناسایی، خنثی سازی و دفع مواد شیمیایی از سایر کاربردهای غبارهای هوشمند است، به طوری که آلاینده‌های شیمیایی و سمی که از کارخانه‌ها ساطع شده و یا حتی گازهای سمی که توسط دشمن به عنوان گازهای جنگی مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌تواند توسط این غبارها، شناسایی، خنثی و دفع شود. با توجه به اینکه این غبارات در نزدیکی سطح زمین قرار دارد و گازهای شیمیایی نیز به علت سنگینی در همین سطح از زمین قرار دارند، کارآیی بالایی خواهند داشت. از طرفی با توجه به اینکه می‌توان این ترکیبات را در فضا به طور معلق نگه داشت، از آن می‌توان به عنوان سپرامنیتی منطقه نسبت به گازهای سمی و خطرناک استفاده کرد؛ بنابراین می‌توان مناطق استراتژیک خاص و نظامی را به وسیله غبارهای هوشمند با ایجاد یک سپرامنیتی مناسب محافظت کرد.

این پژوهشگر خاطر نشان کرد: غبارهای هوشمند به گونه‌ای طراحی شده‌اند که پس از آزادسازی در جریان باد قرار گرفته و به سهولت در محیط پراکنده ‌شده و پس از جذب آلاینده‌ها و خنثی کردن آنها ته نشین می‌گردند. در صددیم در آینده این غبارها پس از جذب آلاینده‌ها و از بین بردن آنها، قابلیت بازگشت به چرخه را داشته باشند، از جمله این آلاینده‌ها می‌توان به گازهایی با پایه گوگردی، نیتروژنه، حشره‌کش‌ها و سموم کشاورزی اشاره کرد که در حال توسعه به سموم و گازهای مخرب جنگی می‌باشند.

وی در گفت‌و‌گو با ایسنا تصریح کرد: این نوع غبارها علاوه بر توانایی جمع‌آوری و انتقال اطلاعات می‌توانند به عنوان جاذب در مقیاس وسیع‌تر جذب آلودگی‌های محیطی و پالایش مناطق آلوده سمی و خطرناک نیز استفاده شوند؛ بنابراین، اطلاعات جمع‌آوری شده توسط آنها ارزش بسیاری برای سازمان‌هایی نظیر محیط زیست، منابع طبیعی، هواشناسی، وزارت کشاورزی، نفت، گاز و پتروشیمی دارد.

دکتر حسینی اظهارکرد: نانو مواد در غبارهای هوشمند بر اساس کاربردی که برای آنها تعریف شده، متفاوت خواهد بود به عنوان مثال از نوعی پلیمر جاذب هیدروژل مانند پلی‌هیدروکسامیک اسید برای جمع‌آوری اطلاعات دمایی، رطوبتی و از پلی‌انهای مزدوج برای سموم گوگردی و نیتره استفاده شده است. در حال حاضر نیز در حال بررسی و مطالعه نوعی نانوحفره کربنی برای جذب گازها و عوامل شیمیایی هستیم.

وی با بیان این‌که سال 2000 تا 2010 را دهه «نانو» و توسعه کاربردی آن نامگذاری کرده‌اند، توضیح داد: کشورهای پیشرفته قبل از این دهه، دپارتمان‌های نانومواد خود را در دانشگاه‌ها تاسیس کرده و با صرف هزینه‌های بالا به استقبال آن رفته و در حال حاضر نیز در حال برداشت محصولات خود می‌باشند. در حالی که در ایران هنوز این اتفاق نیافتاده است و گروه‌های علمی نانو بسیار ضعیف، محدود و پراکنده مدیریت می‌شوند ‌به طوری که کار مشخص و با برنامه‌ای را دنبال نمی‌کنند و مدیریت کارآمدی در آن وجود ندارد.

دکتر حسینی اظهار کرد: از سال 2005 به بعد بسیاری از دانشگاه‌ها پیش‌بینی کردند که در آینده یکی از کاربردهای نانو به سمت تولید مواد هوشمند پیش خواهد رفت و دانشگاه‌های قدرتمند در دنیا مانند کانادا، آمریکا و ژاپن دپارتمان‌های مواد هوشمند خود را کنار دپارتمان‌های نانو تاسیس کردند و سایر کشورها نیز در حال انجام اقدامات مشابه هستند ولی متاسفانه در کشور ما به دلیل همان ضعف مدیریتی هنوز تلاشی در این زمینه انجام نشده است.

وی در پایان با بیان این که غبارات هوشمند، سر آغاز راهی بزرگ و انقلابی نوین در نانو فن‌آوری خواهد بود، ابراز امیدواری کرد با توجه و سرمایه‌گذاری بیش از پیش در فن‌آوری نانو، در سال‌های آینده، شاهد موفقیت‌های فزاینده محققان ایرانی در این عرصه باشیم.
منبع:ایسنا