تقسیم بندی نانوساختار ها براساس ابعاد به چهار دسته اصلی انجام می‌شود. نانو ذرات، نانو کامپوزیت ها، نانو ساختارهای نانو پلیمری و نانو ساختار های فلزی
1- نانوذرات (Nanoparticles)
ابعاد: 1 – 100 نانومتر
توضیح: ذرات معمولاً در اندازه نانومتری که می‌توانند در اندازه یک تعداد قلیایی چیده شوند.
2- نانوکامپوزیت‌ها (Nanocomposites)
ابعاد: مخلوط ویژه‌ای از دو یا بیشتر مواد مختلف با اندازه نانومتری
توضیح: بهبود ویژگی‌های مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و … مواد به واسطه توزیع نانوذرات در ماتریس ماده
3- نانوساختارهای ناپلیمری (Nanopolymeric structures)
ابعاد: در مقیاس نانومتری (حدود 1-100 نانومتر)
توضیح: ساختارهای پلیمری با ویژگی‌های منحصر به فرد به دلیل ابعاد نانومتری ذرات پلیمری
4- نانوساختارهای فلزی (Nanometallic structures)
ابعاد: تعدادی نانومتر تا چند تن نانومتر
توضیح: فلزات در ابعاد نانومتری که خصوصیات جدیدی نظیر افزایش فعالیت کاتالیزوری و استحکام بیشتر پیدا می‌کنند.
به کمک این دسته بندی می‌توانیم برخی از ویژگی‌های منحصر به فرد نانوساختارها را درک کنیم و کاربردهای مختلف آن‌ها را بررسی نماییم.
نانو ساختارهای یک‌بعدی
سنتز، مشخصه یابی و کاربرد ها
این عنوان به ساخت و مطالعه نانو ساختارهای با مورفولوژی یک‌بعدی می‌پردازد و ویژگی‌های منحصر به فرد آن‌ها و کاربردهای متنوع آن‌ها در فناوری نانو، الکترونیک و ذخیره‌سازی انرژی را برجسته می‌کند.
نانو سیم‌ها
نانو سیم‌ها واژه ای هستند که به سیم‌هایی با ضخامت یک یا چند اتم یا یون اطلاق می‌شود. این سیم‌ها به صورت عمود بر محور طولی خود رشد می‌کنند و ابعاد آن‌ها در دو جهت مابین 1 تا 100 نانومتر است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود نانو سیم‌ها خصوصیات الکتریکی یا اپتیکی منحصر به فردی داشته باشند که از جمله کاربردهای فراوان در الکترونیک و نانوتکنولوژی دارند.
نانو لوله‌ها
نانو لوله ها می‌توانند به صورت دوجداره یا تک جداره باشند. این لوله‌ها از جذب نور و انتقال اتصالات الکتریکی به صورت فوق‌العاده‌ای برخوردارند. طول نانو لوله‌ها معمولاً در حدود 1 نانومتر تا 1 میکرومتر است. خصوصیات الکتریکی و مکانیکی منحصر به فرد این لوله‌ها آن‌ها را برای استفاده در انواع فناوری‌ها، از جمله الکترونیک و مواد تقویت‌کننده، بسیار جذاب می‌کند.
جدیداً پژوهش‌های زیادی بر روی مصارف و کاربردهای نانو ذرات یک بعدی صورت گرفته است، و به نظر می‌رسد که این فناوری می‌تواند برای تولید دستگاه‌ها و محصولات جدید با خصوصیات منحصر به فرد و با کارایی بالاتر مورد استفاده قرار گیرد.
1- هوش مصنوعی تقویت‌شده با آموزش: این روزها، هوش مصنوعی با توانایی یادگیری بیشتر و تصمیم‌گیری‌های پیچیده‌تر به مرحله‌ی جدیدی رسیده. این مدل‌ها با استفاده از شبکه‌های عصبی عمیق و یادگیری تقویتی قدرت تشخیص الگوها و انطباق به شرایط مختلف را دارند.
2- توسعه فضا: برنامه‌های تجربیات مجازی و واقعیت افزوده توسعه‌ی فرهنگی و تجربیات تعاملی رو برای ما باز کرده. این فضاها از طریق سیمیولاسیون‌های پیشرفته و تکنولوژی‌های واقعیت مجازی فرصت‌هایی جدید برای یادگیری و تفریح فراهم می‌کنند.
3- توسعه پزشکی: پژوهش‌های پیشرفته در زمینه ژنومیک، شبیه‌سازی بیوشیمیایی و نانوتکنولوژی پیشرفت‌های چشمگیری در درمان بیماری‌های مختلف اعم از سرطان و بیماری‌های عصبی-عضلانی به ارمغان آورده است.
4- حفظ محیط زیست با فناوری: تلاش‌های فناورانه برای مدیریت پسماندها، تولید انرژی پاک، و کاهش اثرات زیست محیطی در حال افزایش می‌باشد. استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و فناوری‌های پاک‌تر در حال تبدیل شدن به نقطه تمرکز بسیاری از تلاش‌ها برای حفظ محیط زیست.
ساختارهای نانوی هسته-پوسته:
مهندسی رابطه ها برای عملکرد بهبودیافته:
این عنوان به بررسی ساختارهای نانوی هسته-پوسته می‌پردازد که در آن مواد متمایز لایه‌های مرکزی و بیرونی را تشکیل می‌دهند و نشان می‌دهد که چگونگی رابطه تنظیم شده بین مولفه‌های هسته و پوسته می‌تواند منجر به عملکرد بهتر در کاتالیز، حسگری و کاربردهای پزشکی شود.
نانو ذرات
توضیح:
نانو ذرات یکی از اصلی‌ترین و پرکاربردترین انواع نانوساختارها هستند.
این ذرات به دلیل ابعاد نانومتری خواص منحصر به فردی مانند خواص الکترونی، اپتیکی، مکانیکی و حرارتی دارند.
نانو کامپوزیت ها (Nanocomposites)
توضیح:
نانوکامپوزیت‌ها از ترکیب دو یا بیشتر مواد مختلف به همراه نانوذرات تشکیل می‌شوند.
این ساختارها می‌توانند ویژگی‌های بهبود یافته مانند مقاومت بالا، وزن سبکتر، هدایت الکتریکی و حرارتی به مواد انتقال دهند.
نانوساختارهای نانو پلیمری (Nanopolymeric structures)
توضیح:
این ساختارها شامل پلیمرهایی با اندازه نانومتری هستند که خواص منحصر به فردی از جمله افزایش استحکام و انعطاف پذیری به مواد اضافه می‌کنند.
کاربردهای این نانوساختارها شامل زمینه‌هایی از جمله پزشکی، الکترونیک، و مواد هوشمند می‌شود.
نانوساختارهای فلزی (Nanometallic structures)
توضیح:
این ساختارها شامل فلزاتی با ابعاد نانومتری می‌باشند که به دلیل این ابعاد خود ویژگی‌های جدیدی نظیر کاتالیزوری بالا، حرارتاً شکنندگی بهتر و مقاومت مکانیکی افزایش یافته را دارند.
این نانوساختارها در زمینه‌هایی همچون کاتالیز، اپتیک، الکترونیک و پوشش‌های نانو استفاده می‌کنند
مواد نانوی مزوپروس
استراتژی‌های طراحی برای ساختارهای منظم منفذی کنترل‌شده: این عنوان به بررسی اصول طراحی پشت مواد نانوی مزوپور پرداخته و اهمیت ساختارهای منظم منفذی برای کاربردهای جذب، تحویل دارو و کاتالیز را برجسته می‌کند و تنوع این مواد در زمینه‌های مختلف را تأکید می‌کند.
کاربردهای اصلی نانوساختارها بر اساس تقسیم‌بندی ابعاد:
1- نانوذرات (Nanoparticles)
پزشکی: استفاده در درمان‌های سرطانی و تصویربرداری پزشکی.
الکترونیک: استفاده در تولید الکترودها و ترانزیستورهای نانو.
2- نانو کامپوزیت‌ها (Nanocomposites)
خودروسازی: استفاده در تولید قطعات خودرو با وزن کمتر و مقاومت بیشتر.
صنایع هوافضا و هوانوردی: استفاده در ساخت قطعات سبک و مقاوم برای هواپیماها.
3- نانوساختارهای ناپلیمری (Nanopolymeric structures)
پوشش های ضدرطوبت و ضد باکتری
سیستم های دارو رسانی
الکترونیک انعطاف پذیر
4- نانوساختارهای فلزی (Nanometallic structures)
کاتالیزورها برای تولید سوخت‌های پاک
الکترونیک نانو
پوشش‌های ضدزنگ و مقاوم در برابر خوردگی
نانوساختار سلسله مراتبی
رویکرد چندسطحی به طراحی مواد:
این عنوان به بررسی سازماندهی ساختارهای نانو در طول مقیاس‌های مختلف می‌پردازد و اهمیت طراحی سلسله‌مراتبی را برای بهینه‌سازی خصوصیات مواد برای کاربردهای مختلف مورد تاکید قرار می‌دهد.
چگونه می توانیم از این مزایا برای پیشرفت صنایع بهره ببریم؟
1. ارتقاء ظرفیت تولید و فرآوری محصولات صنایع با بهره‌گیری از فناوری‌های نانو
2. توسعه محصولات نوآورانه با خواص و عملکرد بهتر از طریق بهره‌گیری از نانوتکنولوژی
3. بهبود عملکرد و کارایی دستگاه‌ها و تجهیزات صنعتی با انتقال فناوری‌های نانو
4. کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری در فرآیندهای تولید و توزیع محصولات
5. توسعه بازارهای جدید برای محصولات نانوتکنولوژی به منظور رشد و توسعه صنایع
چه راهکارهایی برای بهره برداری از این مزایا برای پیشرفت صنایع وجود دارد؟
1. افزایش سرمایه‌گذاری در تحقیقات و توسعه فناوری‌های نانوتکنولوژی
2. ایجاد همکاری‌های استراتژیک بین دولت، صنعت و دانشگاه‌ها برای انتقال فناوری‌های نانو
3. ارتقاء زیرساخت‌های فنی و انسانی برای تولید و انتقال فناوری‌های نانو
4. تشویق به ایجاد استارتاپ‌ها و شرکت‌های نوپا در حوزه نانوتکنولوژی
5. ارتقاء آگاهی عمومی و آموزش مداوم در زمینه فناوری‌های نانو برای افراد مختلف از جمله کارآفرینان و صاحبان کسب و کار
بدون دیدگاه