کاملاً واضح است که فناوري‌نانو رويداد بسيار خوبي براي علوم فيزيکي و پژوهش‌هاي مهندسي است و موجب به وجود آمدن فضاي خوش بينانه‌ و بديعي در زمينه سرمايه‌گذاري در تحقيق و توسعه فناوري‌هاي جديد شده است. متجاوز از 1. 2 ميليارد دلار از بودجه ايالات متحده به برنامه پيشگامي ملي فناوري‌نانو (NNI) در سال 2007 اختصاص داده شده است. بنابراين ميزان سرمايه‌گذاري دولت آمريكا از زمان شروع اين برنامه (سال 2001) تاكنون به بيش از 6. 5 ميليارد دلار رسيده است.
از آنجايي‌ که دامنه کاربرد نانومواد کمي بيشتر از ساير محصولات فناوري‌نانو برآورد مي‌شود، اين موضوع مي‌تواند يک موقعيت خوب براي محيط زيست و همچنين نوع بشر به‌شمار آيد؛ البته امکان دارد که اين طور هم نباشد. نگراني‌هايي که در مورد مجهولات اين فناوري وجود دارد، ديد مثبت نسبت به قابليت‌هاي آن را تحت تأثير قرار داده است.
گزارش‌هاي رسانه‌اي در مورد تحقيقاتي كه احتمالاَ اجسامي غير قابل کنترل را درسراسر جهان پراکنده خواهد نمود، به بخشي از ترديدها و هراس‌ها بدل شده است؛ در همين راستا و به منظور تلاش براي رفع اين نگراني‌ها، محققان علاقه‌مند براي انجام تحقيقات در جهت جمع‌آوري هر چه بيشتر اطلاعات راجع به رفتارهاي احتمالي که ممکن است نانومواد در طول دوره حياتشان از خود نشان دهند، فرا خوانده مي‌شوند. نماينده‌هاي تعيين شده هم اکنون کار خود را براي ارزيابي اينکه چه گام‌هايي براي دستيابي به اطلاعات کامل و کنترل مواد نانومهندسي ممکن است مورد نياز باشد، آغاز نموده‌اند.
عمل‌گرايان و اصول‌گرايان اخلاقي تا زماني که مخاطرات بالقوه محصولات فناوري‌نانو به طور کامل روشن نشود، همواره دولت را به اعمال تحريم در مورد تحقيقات بيشتر در زمينه اين فناوري ترغيب مي‌نمايند. پس مشکل چيست؟ ويژگي‌هاي جديد نانومواد، خود فاکتوري براي افزايش نگراني‌هاي عمومي در مورد سلامتي است. کامپوزيت‌هاي نانوساختار، پودرها و روکش‌ها، همگي از يک سطح مخصوص بسيار وسيع‌تراز مواد مشابه‌شان در فرم حجيم (BULK) برخوردارند که اين ويژگي موجب واکنش‌پذيري بيشتر نانومواد مي‌شود.
همين واکنش‌پذيري است که زمينه کاربرد هرچه بيشتر نانومواد را فراهم آورده است. اما اين به اين معني نيز هست که موادي که در حالت حجيم کاملاً بي‌خطر به نظر مي‌رسند، ممکن است در مقياس نانو رفتارهاي غير منتظره‌اي از خود نشان دهند. البته موضوع تنها اين نيست، يکي از مهم‌ترين خطرات ناشي از کاربرد نانوذرات، احتمال استنشاق يا بلعيدن راحت‌تر اين مواد نسبت به مواد در حالت حجيم است.

طبق گفته پيتر هاتو (Peter Hatto) ، دارنده کرسي استادي در بخش فناوري‌نانوي مؤسسه استانداردهاي بريتانيا (BSI) و سازمان بين‌المللي استاندارد سازي (ISO) مناسب‌ترين مثالي که مي‌توان در اين مورد ذکر نمود، نانوذرات طلاست. ذرات طلايي که تنها 3 نانومتر قطر دارند خواص کاتاليستي بسيار پيشرفته‌اي از خود نشان مي‌دهند، در حالي که ذرات طلا در مقياس‌هاي بزرگ‌تر به‌طور کل فاقد خواص کاتاليستي هستند. حال با در نظر گرفتن همين خاصيت کاتاليستي قوي طلا در حالت ذره‌اي، چنانچه توسط فردي استنشاق شود و به درون بدن وي برود، مي‌توان تصور کرد که چه اتفاقي براي ريه‌هاي وي خواهد افتاد؟ يا چنانچه ذره حرکت کرده و به ساير نقاط بدن مانند جگر يا طحال برود و در آنجا تجمع نمايد چه روي خواهد داد؟ چه استنباط‌هايي از اين پرسش‌ها مي‌توان داشت؟

کشف زمينه‌هاي متعارف
فقط تعداد معدودي از محققان، توليدکنندگان مواد، يا نظارت‌کنندگان با انجام تحقيقات بيشتر در جهت آشکارسازي تأثيرات متقابل اين مواد با محيط، مخالفند؛ زيرا اين اطلاعات پس از جمع‌آوري مي‌تواند به منظور پيش‌بيني خطرات ناشي از اين مواد استفاده شود. اما بايد بدانيم که قبل از هر قدمي، در ابتدا جامعه به يک توافق همه‌جانبه در مورد سيستم‌هاي تشريح و طبقه‌بندي نانومواد، و نيز روش‌هاي اندازه‌گيري عملي نياز دارد. بدون دستيابي به چنين توافقي اعمال هر گونه محدوديتي ناممکن خواهد بود.
بنابر گفته هاتو، استاندارد‌سازي در مرحله اول بايد در خصوص زبان‌هاي بسياري که براي توصيف اين دسته جديد ازمواد به کار مي‌رود، آغاز شود. فقدان اصطلاحات علمي دقيق و جامع در اين زمينه را بخش‌هاي بسياري تشخيص داده‌اند مانند انجمن و فرهنگستان سلطنتي مهندسي، که در سال 2003 از سوي دولت بريتانيا براي تحقيق و جمع‌آوري اطلاعات در مورد فرصت‌ها و ابهامات علوم و فناوري‌نانو تعيين شدند.
محصولات مهندسي نانو، نانومواد و نانوذرات دقيقاً چه هستند؟ اصطلاح نانو عموماً براي هر ذره‌اي از ماده با قطر کمتر از 100 نانومتر يا براي هر ماده‌اي با اندازه ظاهري کمتر از 100 نانومتر به کار مي‌رود. اما اين تعريف صريح و به‌ظاهر ساده، همواره مي‌تواند موجب بروز ابهاماتي شود. به گفتهه هاتو چنانچه از ذرات پودر موجود درون يک بطري تنها 50 درصد آنها کوچک‌تر از 100 نانومتر باشند باز هم مي‌توان به اين پودر اصطلاح نانوپودر را اطلاق نمود؟ يا مي‌توان تمام ذرات محتوي اين بطري را نانوذره ناميد؟ اينها نمونه‌اي از سؤالات و موضوعاتي هستند که نياز به بررسي دارد.
طبق گفته بنکو (Benko) از مؤسسه ملي استاندارد‌هاي آمريکا (ANSI) نبود يک واژه نامه متعارف درحوزه علوم و فناوري‌نانو مسئله‌اي گيج‌کننده است، چراکه محققاني از زمينه‌هاي بسيار متفاوت به سمت فناوري‌نانو جذب مي‌شوند و فقدان واژه‌نامه مشترک در اينجا مشکلي بزرگ است.
فناوري‌نانو دانشي بين رشته‌اي ‌است که شاخه‌هاي علمي مختلفي مانند شيمي، زيست‌شناسي، الکترونيک، فيزيک، و غيره را در بر مي‌گيرد. بنابراين معضل‌ موجود اين است که درباره يک موضوع هر کس به زبان خودش، که با ديگري تفاوت دارد، صحبت مي‌کند.
به گفته کلايتون تياگ (Clayton Teague) ، رئيس اداره ملي هماهنگ‌سازي فناوري‌نانو در ايالات متحده، ايجاد يک زبان استاندارد براي فناوري‌نانو، مزيت‌هاي بسياري به دنبال خواهد داشت. به اين ترتيب بهترين محققان با گرايش‌هاي مختلف علمي قادر خواهند بود با بهترين و مؤثرترين روش ممکن با يکديگر گفت و گو و تبادل نظر کنند. همچنين مقايسه نتايج تحقيقات بخش‌ها و مراکز مختلف نيز به آساني انجام مي‌پذيرد. از سوي ديگر ايجاد تعاريف استاندارد شده در زمينه معاملات تجاري، چه خريد و چه فروش محصولات، تأثير مثبت دارد به اين نحو که هنگام انجام معامله هر کس دقيقاً مي‌داند که چه چيزي را معامله مي‌کند.
عاملان اعطاي حق ثبت اختراع هم به نحوي ديگر از مزيت‌هاي اين استانداردسازي بهره‌مند مي‌شوند، به اين صورت که با برخورداري از يک‌ دسته متعارف از اصطلاحات مربوطه، تشخيص اينکه آيا يک نانوماده ذاتاً جديد است يا نه، بسيار آسان مي‌‌شود. در عين حال بايد به اين نکته توجه داشت که وضع هرگونه قانوني در مورد اصطلاحات تنها در صورتي امکان‌پذير است که قانون‌گذاران، محققان و بخش صنعت، هر سه بر روي آن توافق نظر داشته باشند و آن را درک نمايند.
به عقيده تياگ ايجاد استانداردهايي در مورد خصوصيات مواد نيز مزيت‌هايي تجاري را در پي خواهد داشت. به اين صورت که، چنانچه بتوان محصولات نانومهندسي را برچسب گذاري نمود، هنگام معامله مي‌توان تطابق مشخصات محصول را با استانداردهاي وضع شده - به عنوان مثال از لحاظ شکل، اندازه و ميزان خلوص - کنترل كرد؛ اين استانداردها هم براي فروشندگان محصولات نانو و هم خريداران آنها سودمند است.
به عنوان مثال چنانچه هنگام فروش يک‌ جاي تعدادي نانولوله کربني، خريدار در مورد ميزان خلوص محصول و يا چندجداره و تک جداره بودن آنها سؤال نمايد، به چه نحو مي‌توان پاسخگو بود؟ اما چنانچه ما يک سري از تکنيک‌هاي تحليل استاندارد را براي آزمايش محصول در اختيار داشته باشيم، با ثبت مشخصات نانومواد بر روي آنها به راحتي قادر خواهيم بود به اين گونه سؤالات مشتري پاسخ دهيم.
چنانچه موضوع مقررات حاکم برساخت مواد و يا کنترل عوارض زيست محيطي آنها مطرح شود، روش‌هاي تجزيه و تحليل استاندارد باز هم بسيار حياتي خواهد بود. اين روشي است براي تنظيم يک محدوده ايمني و نيز جلوگيري از نقض محدوديت.
هاتو اين موضوع را به اين صورت توضيح مي‌دهد که چنانچه قانون، شما را ملزم به داشتن فقط تعداد X تا از يک ماده خاص نمايد، شما براي رعايت اين قانون به يک روش اندازه گيري معتبر و استاندارد نياز خواهيد داشت.
به گفتهه تياگ، در حال حاضر هيچ روش منطقي و قابل قبولي براي سنجش دقيق نانومواد وجود ندارد. اکثريت مردم معتقدند که روش‌هاي قديمي مورد استفاده براي ذرات با مقياس بزرگ‌تر را نمي توان براي نانومواد به کار برد. روش‌هاي متداول مونيتورينگ قادرند جرم متراکم شده ذراتي با ابعاد ميکرون و بزرگ‌تر را بر اساس واحد حجم نمونه‌اي از هوا اندازه‌گيري نمايند. واضح است که تعيين اين کميت در مورد نانوذرات با استفاده از روش ذکر شده بسيار مشکل است.
به سوي استاندارد سازي
هم اکنون در سراسر دنيا گام‌هايي به سمت استاندارد سازي برداشته شده است. در اين زمينه، چين، با وضع 8 استاندارد ملي در زمينه فناوري‌نانو، قدري از سايرين جلوتر است. در سال 2001 وزارت علوم و فناوري چين براي نخستين بار اعلام كرد که هدفش تعيين استانداردهايي در مورد تحقيقات فناوري‌نانو است. مؤثر واقع شدن طرح اين هشت استاندارد و نيز ديگر استانداردهايي که در پي آن ايجاد خواهد شد، منجر به تأسيس يک سازمان جديد با نام کميته ملي استانداردهاي فناوري‌نانو گرديد.
ANSI در ايالت متحده نيز در آگوست سال 2004 اقدام به تشکيل هيئت استانداردهاي فناوري‌نانو نمود. مؤسسه استانداردهاي ايالات متحده خود مسئول تعيين و ايجاد استانداردها نيست اما وظيفه سرپرستي و پشتيباني فعاليت‌هاي ديگر سازمان‌هاي توسعه استانداردها (SDOها) را بر عهده دارد.
هيئت فناوري‌نانوي ANSI، چارچوبي را ايجاد کرده که در آن هر کدام از سرمايه‌گذاران مي‌توانند به منظور تقويت و تسريع روند توسعه استانداردهاي حوزه تحقيق و توسعه و تجاري‌سازي فناوري‌نانو به طور مشترک فعاليت نمايند.
به گفته بنکو، اين هيئت فعاليت خود را با مشخص کردن شش حوزه گسترده که بيشتر از بقيه نيازمند استانداردسازي بودند آغاز نمود. بالاترين اولويت‌ها به ترتيب عبارتند از:

• لغت‌شناسي عمومي براي علوم و فناوري نانو؛
• لغت‌شناسي سيستماتيك براي ساخت مواد و ترکيبات؛
• اثرات سمي، آسيب‌هاي محيطي و ارزيابي مخاطرات؛

• فرايندها و ساخت؛
• مدل‌سازي و شبيه‌سازي.

ANSI، همچنين يک گروه مشاوره فني، (TAG) معتبر را براي سازمان استاندارد‌سازي بين‌المللي (ISO) تشکيل داد که کميته فني آن (ISO TC 229) در خرداد 1384 (ژوئن 2005) فعاليتش را در خصوص فناوري‌نانو آغاز نموده است. زمينه‌هايي که از سوي ISO نيازمند استانداردسازي تشخيص داده شدند بسيار شبيه به زمينه‌هاي معرفي شده توسط ANSI هستند، با اين‌حال اعضاي کميته ISO موظف به تنظيم استانداردهاي خودشان هستند.
اهداف تعيين شده براي فعاليت کميته استاندارد‌سازي در بردارنده موارد زير است:
درک و کنترل مواد و فرآيندها در مقياس نانو
به کارگيري خواص مواد نانومقياس که متفاوت از خواص اتم‌هاي منفرد، مولکول‌ها و مواد در حالت حجيم هستند و قادرند مواد، ابزارها و سيستم‌هاي پيشرفته‌اي را به وجود آورند.
فعاليت در جهت توليد استانداردها ميان 24 مؤسسه ملي استاندارد‌ از کشورهاي عضوISO که به اعضاي شرکت کننده مشهورند (جدول 1) تقسيم خواهد شد. دسته دوم ناظران، شامل نمايندگاني از 8 کشور ديگرند که نظارت حاشيه‌اي دارند و همواره از پيشرفت‌هاي کميته مطلع هستند. دسته سوم، اعضاي ارتباطي هستند که چنانچه داراي منافع مشترکي با گروه باشند، مورد مشورت و همفکري قرار مي‌گيرند.
در مورد دسته سوم، به گفته هاتو، اين روابط مي‌تواند داخلي باشد، مانند ارتباط با ديگر هيئت‌هاي فني ISO يا ICE (کميسيون بين‌المللي الکترونيک) ، يا ممکن است خارجي باشد مانند ارتباط با سازمان توسعه و همکاري اقتصادي (OECO) ، کميسيون اروپايي (EC) ، يا سازمان‌هاي مهم ديگر.
فعاليت‌هاي ISO در جهت توليد استانداردهاي جديد توسط سه گروه به عهده گرفته شده است که در حال حاضر در اين زمينه مشغول به فعاليت هستند و توسط سه کشور کانادا، ايالات متحده و ژاپن سرپرستي مي‌شوند. فعاليت آنها بر روي موضوعات زير متمرکز مي‌باشد:
توليد واژگان علمي يا فني و تهيه فهرست علائم و اختصارات؛
اندازه‌گيري و تعيين مشخصات
سلامت، ايمني و محيط زيست.
تصويب هر استاندارد پيشنهادي در هريک از اين مقولات، نياز به تاييد حداقل پنج عضو مشترک در سازمان خواهد داشت. به گفته هاتو، اين يک فرايند کاملا اعضا محور است.
ايجاد استانداردهايي که در سطح بين‌المللي مورد توافق قرار گيرد، بسيار طولاني‌مدت است. توليد و تكميل يک استاندارد از سوي ISO مي‌تواند 3 سال به طول بينجامد. هرچند روند توليد استانداردهاي اروپايي سريع‌تراست اما اين منوط به توافق ميان اعضاي مشترک است.
انتشار استانداردهاي پيشنهاد شده يا اسناد موقت بر روي سايت‌هاي اينترنتي مي‌تواند عاملي براي تسريع روند پذيرش استانداردهاي جديد و در نهايت تأييد و تصويب آنها باشد. هاتو مي‌گويد، ما ظرف 18 ماه آينده منتظر تصويب يک، دو و شايد سه سند مربوط به اصطلاحات فني يا علمي هستيم، که در برگيرنده جنبه‌هاي مختلفي ‌باشد. هرچند که ممکن است آنها استانداردهاي کامل ISO نباشند.
علاوه بر آن استفاده از ديگر انواع انتشارات مانند مشخصات عمومي، PAS، يا مشخصات فني، TS، که در اصل طرح‌هايي در جهت توسعه هر چه بيشتر هستند نيز مي‌تواند مناسب‌ باشد.
نکته مهم اينجاست که وظيفه استانداردها کپي کردن نيست، زيرا اين امر مي‌تواند منجر به ساخت معيارهاي مشابه و در عين حال متفاوت براي اصطلاحات و وروكش‌هاي اندازه‌گيري شود. به گفته هاتو اين خطر بزرگ وجود دارد که سازمان‌هاي زيادي وارد ميدان شده و هر کدام شروع به ايجاد استاندارد نمايند.
مي‌توان گفت خطر وجود تکرار در زمينه ايجاد استانداردها در ايالات متحده بيشتر از هر کجاي ديگر است؛ چراکه در ايالات متحده حدود چند صد سازمان توسعه ستاندارد وجود دارد که همگي توسط ANSI به رسميت شناخته شده‌ و معتبر هستند. مؤسسه ملي استاندارد مي‌تواند نظر و دستوري را پيشنهاد دهد، اما کليه مراحل بعدي از جمله ساخت و ساير مراحل تکميلي بر عهده تشکيلاتي ويژه است. به ‌عنوان مثال مؤسسه مهندسي برق و الکترونيک (IEEE) ، تنها يک استاندارد شناخته شده آن هم در مورد خواص الکتريکي نانولوله‌هاي کربني دارد.
IEEE 1650 تجهيزات و روش‌هاي اندازه‌گيري سيگنال‌هاي سطح پايين، مربوط به ابزارهاي نانولوله‌اي را معرفي مي‌کند. يک استاندارد تکميلي، شامل ميزان خلوص و ترکيب مواد IEEE 1690 در دست ساخت است. هيئت E56 در انجمن مواد و آزمايش‌هاي آمريكا (ASTM) در حال تحقيق و جست و جوي استانداردهايي در زمينه فناوري‌نانو و نانو مواد است.
بنابر گفته هاتو، نکته قابل توجه اين است که ISO تنها نهاد متولي استاندارد که از سوي سازمان جهاني تجارت به رسميت شناخته شده است و اين مفاهيم مهمي را در بر دارد. چنانچه کشوري استانداردهاي داخلي بسيار محکم‌تر از استانداردهاي کشورهاي همسايه‌اش وضع نمايد، اين خود مي‌تواند يک مانع فني براي تجارت به شمار آيد. توافقات بين‌المللي بر روي استانداردها از بروز چنين مسائلي جلوگيري خواهد نمود.
اجـــرا
ايجاد استانداردها به معناي الزام در رعايت قوانين مقرر توسط استفاده‌کنندگان از مواد و ابزارهاي نانومهندسي نيست و تنظيم چنين قوانيني فعلاً به زمان نياز دارد. بسياري از بحث‌هاي مرتبط با خطرات ناشي از فناوري‌نانو، بر روي کاربردهاي آينده اين فناوري که تاکنون تحقق نيافته‌اند، متمرکز است. ايجاد خط‌کش‌هايي براي کنترل اين‌گونه طرح‌ها و سيستم‌ها، که در حال حاضر فقط به صورت تئوري و به عنوان فرضيه‌ مطرح هستند، کار بسيار مشكلي است.

به گفته هاتو، اولين دسته از قوانين بايد بر روي موضوعات ملموس‌تر، مانند کاربرد و توليد ذرات نانومقياس، متمرکز باشد. موضوع استنشاق ناخواسته محصولات نانوذره‌اي، به عنوان مثال ذرات حاصل از احتراق سوخت در موتور ديزل، نگراني مديران را در مورد سلامت افراد برانگيخته است. بنابراين انتشار ذرات با چنين ابعادي (در مقياس نانو) که ممکن است دربر دارنده اثرات سمي غير قابل پيش‌بيني باشند، نگراني بجايي است.
مسلماً با توجه به تازگي فناوري‌نانو، به مجموعه قانون‌گذاري جديدي نياز است. به گفته تياگ، چهار واحد از بزرگ‌ترين سازمان‌‌هاي محافظتي در ايالات متحده، به اداره ملي هماهنگي فناوري‌نانو اعلام کرده‌اند که درحال حاضر به سيستم‌هاي کافي براي کنترل مواد جديد مجهز هستند.
به عنوان مثال سازمان حفاظت محيط زيست (EPA) به طور داوطلبانه برنامه‌اي را براي شرکت‌هاي توليد‌کننده نانومواد ايجاد نموده است که با استفاده از آن فعاليت‌هاي اين شرکت‌ها را که بايد در چارچوب قوانين ايالات متحده در مورد مواد سمي باشند، کنترل مي‌نمايد.
شوراي سياست‌گذاري علمي سازمان حفاظت از محيط زيست در دسامبر سال 2004، گروه کاري ويژه‌اي را به موازات فعاليت‌هاي اين سازمان تشکيل داد تا مشخص نمايد که چه گام‌هايي براي تضمين حفظ سلامت بشر و محيط زيست در مقابل محصولات فناوري‌نانو، بايد برداشته شود. اداره کل غذا و داروي ايالات متحده (FDA) نيز در حال حاضر انجمن علاقه‌مندان به فناوري‌نانو (NTIG) را در اختيار دارد. اين گروه هر سه ماه جلساتي را به منظور برقراري ارتباط مؤثر ميان مراکز مختلف برگزار مي‌کند که مي‌تواند شامل کنترل توليدات مبتني بر فناوري‌نانو يا محصولات شامل نانو مواد باشد.
اظهار نظرهاي ارائه شده در مورد نانو مواد از سوي FDA، مؤسسه ملي سلامت و ايمني شغلي ايالات متحده (NIOSH) و کميسيون ايمني محصولات مصرفي (CPSC) در وب‌سايت‌هاي اين سازمان‌ها در دسترس است.
تياگ معتقد است که هنوز براي اعمال کنترل‌هاي اجباري بسيار زود است. حجم بسيار زيادي از اطلاعات در مورد زيان‌هاي بالقوه مطرح شده در مورد مواد نانومهندسي هنوز مغشوش، متناقض و ناهماهنگ است و وضع هرگونه قانوني در اين مورد بايد ملزم به انجام توافقات علمي باشد.
به پيشنهاد (آندره نيل) استاد داروسازي دانشگاه کاليفرنيا، و مسئول بررسي اثرات سمي بالقوه نانومواد، قانون‌گذاران در حال حاضر نيز مي‌توانند با استناد به دستاوردهايي که تاکنون به دست آمده، کارشان را آغاز نمايند. به اعتقاد وي هنوز هيچ مدرکي مبني بر وجود ارتباط ميان مواد نانومهندسي و يک فرايند بيماري‌زاي معين وجود ندارد، اما اين، دليلي براي خوشنودي نيست، چرا که مکانيزم‌هاي امکان‌پذير بسياري مبني بر وجود سميت در نانومواد (مثال‌هاي نشان داده شده در نمودار 3) وجود دارد که نيازمند تحقيق و بررسي است.
به گفته نيل، ما بايد تمامي توان علمي و دانشگاهي را براي کشف اين موضوع به خدمت بگيريم. اين سخن آخر نخواهد بود و جنبه‌هاي بسيار زياد ديگري وجود دارد که ما بايد تمامي آنها را در حالي که هنوز پديدار نشده‌اند در نظر بگيريم، البته با توجه به نبود اطلاعات در مورد چيستي و چگونگي اين جنبه‌ها، کار بهتر و محتاطانه‌تر اين است که منتظر بمانيم.

منبع:سایت نانو

مقدمه
رفتار ماده در مقياس مياني نانومتري (يعني مابين مقياس آنگستروم تا مقياس ميکروني) تفاوتي بنيادي با رفتار آن در ديگر مقياس‌ها دارد و کنترل اين رفتار با کمک فناوري‌نانو موجب پديدآمدن انبوهي از خواص مفيد مي‌گردد، که مي‌توانند منافع تجاري فراواني را نيز به همراه داشته باشند. در ذيل دو عرصه تحقيق و توسعه فناوري‌نانو که به اعتقاد ما از جذابيت بيشتري براي صنعت پتروشيمي کشور برخوردار مي‌باشند، پيشنهاد مي‌گردند. عرصه اول به بهره‌گيري از محصولات فناوري‌نانو در بهبود فرايندها و عرصه دوم به محصولات جديد مبتني بر فناوري‌نانو مربوط مي‌شود.
1. نانوکاتاليزورها و مواد نانوحفره‌اي
1-1. مقدمه
فناوري‌نانو نويدبخش بهبود جهش‌آور کاتاليزورهاست و وجود کاتاليزورهاي کارا و انتخاب‌پذير به معناي کاهش تصاعدي هزينه‌هاي جاري و ثابت واحدهاي پتروشيمي است (مثل حذف محصولات جانبي و درنتيجه واحدهاي جداسازي، عدم استفاده از فلزات گران‌بها، انجام واکنش‌ در شرايط دما و فشار ملايم‌تر، و پايداري کاتاليزور).
در فرايندهاي کاتاليزوري مختلف معمولاً از پايه‌هاي بسيار متخلخلي استفاده مي‌شود، که اندازه حفرات آنها در حد نانومتر است. با اين وجود تنها مواد موسوم به زئوليت‌ها داراي اندازه حفره کاملاً تعريف‌شده‌اي مي‌باشند. به عنوان مثال هم‌اکنون در صنعت پتروشيمي، اندازه دقيق حفرات زئوليت Y باعث واکنش انتخابي و بسيار اقتصادي ايزومريزاسيون زايلن‌ها به پارازايلن مي‌گردد. با اين حال زئوليت‌هاي متداول با مشکلات زيادي همچون محدوديت قطر حفره و ناپايداري شيميايي و حرارتي روبرو مي‌باشند. در اين راستا در چند سال اخير پيشرفت‌هايي روي ساخت زئوليت‌هاي بهتري همچون MCM-48 و برخي از پايه‌هاي منظم ديگر صورت پذيرفته است.
مواد نانوحفره‌اي منظم نه‌تنها باعث انتخاب‌پذيري واکنش‌هاي شيميايي مي‌شوند، بلکه پايه ذاتاً ارزاني براي جذب يا فيلتراسيون مولکول‌هاي پيچيده به حساب مي‌آيند. مثلاً پيشرفت‌هايي که در زمينه غشاهاي آلوميناي آندي فقط در دو سه سال اخير صورت گرفته است، رؤياي رآکتورهاي غشايي (MR) را امکان‌پذير ساخته است.
در صورتي که پايه‌هاي نانوحفره‌اي به‌خوبي توسعه يابند، مي‌‌توان از يکي ديگر از امکانات فناوري‌نانو يعني نانوخوشه‌ها در کاتاليزورها سود جست. خوشه‌هايي که از 12 تا 50 اتم تشکيل شده باشند، خواصي متفاوت با اتم‌هاي منفرد و مواد توده‌اي دارند. اين خوشه‌ها به عنوان اتم‌هاي مجازي مي‌توانند خواصي را از خود بروز دهند که هيچ‌ يک از عناصر جدول تناوبي نداشته باشد؛ از همين رو از نانوخوشه‌ها مي‌توان به عنوان کاتاليزورهايي با خواص نوين استفاده کرد. به عنوان مثال در فرايندي همچون GTL عليرغم آزمايش تمام عناصر جدول تناوبي در ترکيب کاتاليزورها، هنوز انتخاب‌پذيري واکنش بسيار پائين است.
علاوه بر اين‌ها مدل‌ها و تئوري‌هاي جديد نانومقياس امکان شبيه‌سازي دقيق رفتار نانوساختارهاي مختلف را پديد آورده است. از اين‌رو مي‌توان پيش از ساخت و آزمايش گران‌قيمت نانوکاتاليزورها، آنها را در يک محيط مجازي آزموده و از انجام آزمايش‌هاي غيرضروري پرهيز کرد.
1-2. نحوه درگيري صنعت پتروشيمي در نانوکاتاليزورها

با وجود آن که ساخت کاتاليزورها، جزو صنعت پتروشيمي نيست، اما بايد پذيرفت که هيچ بخشي از صنعت به اندازه پتروشيمي از مزاياي نانوکاتاليزورها (به عنوان هسته اصلي اين صنعت) منتفع نمي‌شود.
مزاياي نانوکاتاليزورها واقعاً تکان دهنده است.
اگرچه عرصه تحقيق کاتاليزورها، عرصه‌اي گسترده و با ريسک بالا مي‌باشد، اما وسعت کار و تبعاً ريسک نانوکاتاليزورها (به عنوان بخش کوچکي از کل کاتاليزورها) کمتر است.
مدل‌سازي‌هاي نانومقياس باعث کاهش آزمايش‌هاي تجربي و به عبارتي سرمايه‌گذاري مي‌گردد.
در صورتي که تنها يک ماده نانوحفره‌اي منظم ساخته شود، از آن مي‌توان به عنوان پايه‌اي در ساخت انواع کاتاليزورها و فيلتراسيون‌هاي پيشرفته ديگر سود جست.
ارزش افزوده اين مواد بسيار بالاست و نيازمند واحدهاي توليدي خيلي بزرگي نمي‌باشند.
گلوگاه اين عرصه، بخش تحقيقات بنيادي است، که هم به‌راحتي در کشور ما قابل انجامند و هم گستره‌اي وسيع و غيرقابل پيش‌بيني دارد (بعيد نيست يک ابتکار ساده سبب پيشتازي پتروشيمي کشور در يک عرصه خاص شود).
صنعت پتروشيمي کشور اگرچه متولي تحقيقات نيست، ولي مي‌تواند به عنوان پيشران اين عرصه به خريد نتايج پژوهشي موفق اقدام کند. به عنوان مثال، اين صنعت مي‌تواند سالانه تعدادي جايزه به مقالات پژوهشي برتر در اين عرصه اعطا کند، تا پايه علمي کشور در اين عرصه در راستاي منافع پتروشيمي تقويت شود. واريز شدن اين وجوه سبب مي‌شود آزمايشگاه‌هاي تحقيقاتي شايسته به سکوهاي توسعه فناوري کشور تبديل شوند. طبيعي است که نتايج پژوهشي بسيار جذاب مي‌توانند با حمايت پتروشيمي وارد مرحله توسعه و ساخت پايلوت شوند (براي اطلاعات بيشتر ضميمه را ببينيد).
2. عرصه نانوکامپوزيت‌هاي پليمري
2-1. مقدمه
گذشته از هواپيماها، اکثر وزن ديگر وسايل نقليه را، مواد فلزي سنگيني همچون فولاد تشکيل مي‌دهند. گسترش صنعت خودروها و افزايش فزاينده مصرف سوخت، محرک صنايع خودروسازي براي سبک‌سازي خودروها بوده است. با اين وجود تاکنون جايگزين ارزان‌قيمتي براي فلزات آهني پيدا نشده بود. اخيراً توجه فوق‌العاده‌اي به سمت نانوکامپوزيت‌هاي پليمري صورت گرفته است، که عليرغم سبکي، از استحکام بالايي برخوردارند. در حال حاضر باتوجه به ارزاني قيمت، از نانوذرات سيليکاتي استفاده مي‌شود، ولي بعيد نيست که با کاهش قيمت‌هاي جهاني در چند سال ديگر، از عناصر قدرتمندتري همچون نانولوله‌هاي کربني در نانوکامپوزيت‌هاي پليمري استفاده شود.
ورود نانوکامپوزيت‌هاي قدرتمند به معناي افت شديد تقاضا براي فولاد و پلاستيک‌هاي معمولي است.
2-2. نحوه درگيري صنعت پتروشيمي در نانوکامپوزيت‌هاي پليمري
برخلاف نانوکاتاليزورها، نانوکامپوزيت‌ها عرصه‌اي کوچکتر و با دورنماي تجاري مشخص است، که به جاي فاز تحقيق، در حال گذراندن فاز توسعه خود مي‌باشند. با اين حال، کشور ما در امر توسعه معمولاً با کندي و ناکارايي مواجه بوده است. لذا بهترين کار به نظر ما، ريختن طرح شراکت با يک شرکت يا دانشگاه خارجي پيشتاز در اين زمينه است. بر اساس اين شراکت، هر دو طرف ايراني و خارجي مسئول تأمين بودجه و انجام تحقيق و توسعه در زمينه نانوکامپوزيت‌ها خواهند بود. اين امر سبب کاهش ريسک‌ سرمايه‌گذاري و پيشتازبودن در اين زمينه پژوهشي حياتي است (براي اطلاعات بيشتر ضميمه را ببينيد).

جمعيت جهان در حال افزايش و منابع آب آشاميدني رو به کاهش است؛ بنابراين ممکن است جهان در آينده با مشکل کمبود آب مواجه شود. افزايش مصرف آب و کمبود حاصل از آن که بر اثر آلودگي نيز تشديد مي‌شود سبب شده‌است تا تأمين آب بهداشتي به يکي از دغدغه‌هاي اساسي جامعه جهاني تبديل شود. امراض ناشي از آلودگي‌هاي آب هرروزه هزاران و شايد دهها هزار نفر را مي‌کشد.
توانايي بازيافت آب، امکان دسترسي به يک منبع مناسب براي مصارف گوناگون را ايجاد مي‌کند. با به کارگيري فناوري‌هاي الکتريکي و مکانيکي به ‌سادگي مي‌‌توان آب آلوده را براي استفاده در کشاورزي و يا حتي براي مصارف خانگي بازيافت نمود. بدين‌ترتيب فيلترنمودن آب با فيلترهاي نانومتري، تحولي عظيم در بازيافت و استفاده مجدد از آب‌هاي صنعتي و کشاورزي ايجاد مي‌کند. فيلترهاي فيزيکي با منافذي در حد نانومتر مي‌توانند باکتري‌ها، ويروس‌ها و حتي واحدهاي کوچک پروتئين را صددرصد غربال کنند. با جداساز‌هاي الکتريکي که يون‌ها را به وسيله صفحات ابرخازن جذب مي‌کند مي‌توان نمک‌ها و مواد سنگين را جذب کرد. بررسي‌ فعاليت‌هاي مختلف دنيا، شامل برنامه‌هاي در دست اجرا و برنامه‌هاي آتي مراکز صنعتي و پژوهشي، نشان مي‌دهد که حوزه تصفيه يکي از حوزه‌هاي کاربرد فناوري‌نانو در صنعت آب است؛ و با بهره‌گيري از آن، هزينه‌هاي تصفيه آب به ميزان زيادي کاهش خواهد يافت.
دو زمينه اصلي در اين عرصه عبارتند از:
فيلترهاي نانومتري به منظور افزايش بازيابي آب در سيستم‌هاي موجود؛
نانوحسگرهاي زيستي به منظور تشخيص سريع و کامل آلودگي‌هاي آب.
در اين مقاله به بررسي تعدادي از کاربردهاي فناوري‌نانو در صنعت آب مي‌پردازيم.
نانوفيلتراسيون 
فناوري‌هاي جديد، امکان توليد آب نانوفيلتر شده را در مقياس انبوه فراهم مي‌کند. آب تصفيه‌شده به وسيله نانوفيلتراسيون به اندازه آب‌معدني تصفيه‌شده ارزش دارد. با استفاده از نانوفيلتر، مواد معدني لازم براي سلامت انسان در آب باقي مانده و مواد سمي و مضر، از آن حذف مي‌شود. نانوفيلتراسيون يک روش مفيد بين روش‌هاي اسمز معکوس و اولترافيلتراسيون است. اولترافيلتراسيون به دليل بالاتر بودن مقدار آلاينده‌هاي معدني و قليايي نسبت به حد مجاز و روش اسمز معکوس به دليل توليد خلوص بيش از حد محصول و بالا بودن قيمت داراي نقايصي هستند.
دانشمندان دانشگاه باناراس (Banaras) روش ساده‌اي براي توليد فيلترها با استفاده از نانولوله‌هاي کربني توسعه داده‌اند که قادر به حذف مؤثر آلاينده‌هاي ميکرو‌ و نانومقياس از آب و نيز حذف هيدروکربن‌هاي سنگين از نفت خام است. استفاده از نانولوله‌هاي کربني در ساخت فيلترها سبب سهولت در تميز کردن، افزايش استحکام، قابليت استفاده مجدد و مقاومت آنها در برابر گرما مي‌شود. اين فيلترها داراي دقت بسيار مناسبي در کاربردهاي مختلف هستند، به عنوان مثال قادرند پوليوويروس‌هايي با اندازه 25 نانومتر را به خوبي پاتوژن‌هاي بزرگ‌تري مانندE. Coil و باکتري‌هاي استافيلوکوک، از آب حذف نمايند. نانوفيلتراسيون داراي مزايايي مانند قيمت پايين، و کنترل مقدار کاهش آلاينده‌ها در آب تصفيه شده است.
شرکت آرگونايد (argonide) در حال استفاده از نانوفيبرهاي اکسيد آلومينيوم با اندازه دو نانومتر براي تصفيه آب است. فيلترهايي که از اين فيبرها ساخته شده‌اند، مي‌توانند ويروس‌ها، باکتري‌ها و کيست‌‌ها را از بين ببرند.
شيرين سازي آب به وسيله نانوغشاها

محققان آزمايشگاه مليLawrence Livermore با همکاري دانشگاه برکلي کاليفرنيا غشاهايي با حفره‌هايي از جنس نانولوله‌هاي کربني ساخته‌اند که به کمک آن امکان جداسازي ارزان‌تر گاز و مايع فراهم مي‌شود. در حال حاضر اغلب غشاهاي موجود از جنس مواد پليمري هستند که براي کاربردهاي دما بالا مناسب نيست. استفاده از اين نوع غشاها نمي‌تواند توازن قابل قبولي بين ورودي غشا و قابليت انتخاب آن برقرار نمايد، يعني ورودي بالا منجر به کاهش انتخاب‌پذيري است و بالعکس؛ اما دانشمندان با استفاده از نانولوله‌هاي کربني توانسته‌اند اين دو امر به ظاهر متضاد را با هم جمع و امکان انتخاب‌پذيري خوب همراه با ورودي بالا را فراهم کنند.
اين محققان توانسته‌اند روشي براي ساخت اين غشاها بيابند که با سيستم‌هاي ميکروالکترومکانيکي (MEMS) هم سازگار باشد. اين غشاهاي جديد با حفره‌هاي کوچک‌تر و با تراکم بسيار و امکان عبور شدت جريان زياد از هر حفره، از لحاظ گذردهي آب و هوا نسبت به غشاهاي پلي‌کربناتي فعلي بسيار برترند. اين غشاهاي بهبود يافته کاربردهاي فراواني در تصفيه آب دارند.
كامالش سيكار(Kamalesh Sirkar) در مؤسسه فناوري نيوجرسي از روش جداسازي غشايي در شيرين‌سازي آب استفاده کرده ‌است. در روش جداسازي غشايي، آب شور داغ را روي ورقه نازکي از غشايي داراي سوراخ‌هاي ريز موسوم به نانوحفره مي‌ريزند. اين حفره‌ها آنقدر کوچکند که تنها بخار مي‌تواند از آنها عبور کند و آب، مايع، نمک‌ها و مواد معدني ديگر در پشت غشا مي‌مانند. در طرف ديگر محفظه‌اي از آب سرد قرار دارد که بخار با عبور از آن، کندانس شده و دوباره به مايع تبديل مي‌شود. ابزاري که در اين روش به کار رفته است، عبارت است از دستگاهي مستطيل شکل با مجموعه‌اي از غشاهاي الياف مانند توخالي که مايع به طور عرضي در آن جريان مي‌يابد. اين غشاها به صورت هزاران لوله به شکل تار مو در آمده، سپس آنها را به صورت بسته‌هايي داخل يک جعبه قرار مي‌دهند. در اين شکل نمونه آزمايشي از اين دستگاه آب شيرين‌کن نشان داده شده است. در قسمت وسط، دسته‌اي از هزاران لوله توخالي شبيه تارمو قرار دارد. جداره اين لوله‌ها را هم غشاهايي با نانوحفره‌هاي کوچک تشکيل مي‌دهد.
تصفيه آب به کمک نانوذرات
نانوذرات لانتانيوم توليدي شرکت آلتايرنانو (Altairnano) فسفات را از محيط‌هاي آبي جذب مي‌کند. به‌کارگيري اين نانوذرات در حوضچه‌ها و استخرهاي شنا مي‌تواند به طور مؤثري فسفات موجود را از بين برده و در نتيجه از رشد جلبک‌ها جلوگيري نمايند. تحقيقات دانشگاه Lehigh آمريکا نشان مي‌دهد که نانوپودرها مي‌توانند به عنوان ابزاري مناسب براي پاک‌سازي خاک‌هاي آلوده و آب‌هاي زيرزميني استفاده شوند. نانوذرات آهن موجب اکسيده و درهم شکستگي ترکيبات آلوده کننده مانند تري‌کلرواتيلن، تتراکلريد کربن، ديوکسين‌ها وPCB ها شده، آنها را به ترکيبات کربني با درجه سميت بسيار پايين‌ تبديل مي‌کند .
براي از بين بردن اغلب فلزات سنگين موجود در آب، روش تصفيه کاتاليزوري گزينه مناسبي نيست، بنابراين محققان به جاي آن از روش‌هاي جذب روي پليمرها و يا ذرات افزودني استفاده مي‌کنند. آرسنيک از آلاينده‌هاي بسيار سمي رايجي است که هم به طور طبيعي و هم به شکل پساب‌هاي بشري باعث آلودگي آب مي‌شود. مصرف اين ماده سبب افزايش سرطان‌هاي مثانه و روده‌ مي‌شود. در سطح جهان آمار مسموميت با آرسنيک بسيار بالا است و در بسياري از کشورهاي در حال توسعه مانند بنگلادش که بيش از 10 تا 20 درصد جمعيت آن دچار مسموميت با آرسنيک شده‌اند، يک فاجعه بهداشتي تلقي مي‌شود. اغلب آلايندگي‌هاي ناشي از آرسنيک به کشورهاي جهان سوم اختصاص دارد. به اين ترتيب نياز شديدي به فناوري‌هاي نوين احساس مي‌شود تا بتوان آلاينده‌هاي فلزي سنگين مانند آرسنيک را از آب آشاميدني حذف کرد. به همين منظور محققان دانشگاه رايس، از نانوبلورهاي مغناطيسي به عنوان هسته اصلي سيستم‌هاي تصفيه جديد استفاده کرده‌اند.
سطوح معدني آهني نه تنها تمايل شديدي به جذب آرسنيک دارند، بلکه با انتخاب اندازه مناسب مي‌توان به راحتي اين ذرات مغناطيسي را به واسطه جداسازي مغناطيسي از آب جدا کرد. نانوذرات همان کارايي توده آهني را در جذب آرسنيک دارند. در واقع نه تنها ظرفيت جذب آرسنيک آنها بالاتر است، بلکه به محض قرار گرفتن اين ماده در کنار نانوذرات جدا کردن آنها سخت مي‌شود. در نظر گرفتن تمام اين نتايج، نشان مي‌دهد که نانوذرات مغناطيسي جاذب‌هاي بسيار کارامدي براي آرسنيک خصوصاً در pH پايين هستند و خاصيت جذبي غيرقابل برگشت آنها مخزن مناسبي را براي جمع‌آوري آلاينده‌ها فراهم مي‌کند.
تصفيه پساب‌هاي صنعتي
پساب‌هاي صنعتي صنايع شوينده، غني از اکسيژن بيوشيميايي و مواد فعال شيميايي است که بايد در فرايندهاي تصفيه از آب زدوده شود. يکي ديگر از موادي که در پساب‌هاي صنعتي فراوان يافت مي‌شود مواد نامحلول روغني شامل روغن‌ها و گريس‌هاست. حضور اين مواد فرايند پالايش آب را دچار مشکل مي‌کند. يکي از روش‌هاي اقتصادي براي تصفيه اين مواد، استفاده از سيستم‌هاي ترکيبي ميکروفيلتراسيون-نانوفيلتراسيون است. در اين سيستم‌ها از ميکروفيلتراسيون براي زدودن ذرات معلق مانند روغن‌ها و گريس‌ها و از نانوفيلتراسيون براي حذف پاک‌کننده‌ها استفاده مي‌شود.
تصفيه فاضلاب‌ها
محققان دانشگاهUniSA در استراليا به دنبال توسعه روش منحصر به فردي براي تصفيه فاضلاب‌ها هستند که بدون استفاده از مواد شيميايي گران قيمت، کيفيت آب را بيشتر از روش‌هاي موجود بهبود مي‌بخشد. آخرين مرحله تصفيه آب، حذف موجودات زنده بسيار ريز است. در حال حاضر از کلر به عنوان ماده ضدعفوني‌کننده استفاده مي‌شود، ولي در اين حالت حتي بعد از تصفيه هم ترکيبات ارگانيک زيادي در آب حضور دارند. کلر موجودات زنده ريز را از آب حذف مي‌کند، ولي با آلاينده‌هاي ارگانيک واکنش داده، محصولات جانبي تجزيه‌ناپذير و سمي توليد مي‌کند که نمي‌توان آنها را از آب حذف کرد. انتقال اين مواد به محيط‌زيست و استفاده از آنها در کشاورزي و ديگر صنايع مي‌تواند مشکلات بهداشتي جدي ايجاد کند.
تصفيه فاضلاب به کمک نانوکاتاليزور نوري مي‌تواند جايگزين سومين مرحله تصفيه يعني ضد عفوني با کلر شود تا موجودات زنده ريز و ترکيبات آلي را به طور همزمان حذف و فاضلاب را به يک منبع آب مناسب تبديل کند. به طور طبيعي موجودات زنده ريز، ترکيبات ارگانيک بزرگ را کوچک‌تر مي‌کنند؛ اما از آنجا که اين ترکيبات به طور زيستي تجزيه ناپذيرند، ما مجبور به استفاده از نوعي انرژي براي تجزيه آنها هستيم. اين انرژي از اشعه فرابنفش نور خورشيد گرفته مي‌شود و به همراه کاتاليزورهاي نوري مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
انرژي توليد شده از واکنش سلول کاتاليزوري نوري مي‌تواند موجودات زنده ريز را کشته و ترکيبات تجزيه‌ناپذير را تجزيه کند. اين فرايند به دليل امكان استفاده مجدد از كاتاليزورهاي نوري، بسيار مقرون به صرفه است . ذرات کاتاليزوري چه به صورت همگن در محلول پراکنده شده يا روي ساختارهاي غشايي رسوب داده شده باشند، مي‌توانند ما را از تجزيه شيميايي آلاينده‌ها مطمئن سازند.
اثر افزودن فلزات مختلف در بهبود فعاليت کاتاليزوري شناخته شده است و دانشمندان از آن در حذف تري‌کلرواتيلن (TCE) از آب‌هاي زيرزميني استفاده کرده‌اند. تحقيقات مرکز فناوري‌نانوي زيست‌محيطي (CBEN) دانشگاه‌ رايس نشان مي‌دهد نانوذرات طلا و پالاديم، کاتاليست‌هايي بسيار مؤثر براي حذف آلودگي‌TCE از آب هستند.
مزيت‌هاي حذف TCE با پالاديم به خوبي مشخص است ولي اين روش تا حدودي پرهزينه است. با به کارگيري فناوري‌نانو مي‌توان تعداد اتم‌هاي در تماس با مولکول‌هاي TCEو در نتيجه کارايي اين کاتاليست را چندين برابر کاتاليست‌هاي رايج افزايش داد. TCE حلال رايج در روغن زدايي از فلزات و قطعات الکترونيکي، يکي از مواد آلي سمي رايج در منابع آب است و در 60 درصد پسماندهاي صنعتي به عنوان آلودگي وجود دارد. تماس آن با بدن باعث صدمه زدن به کبد و بروز سرطان مي‌شود. کاتاليست‌هاي شيميايي نسبت به کاتاليست‌هاي زيستي بسيار سريع‌تر عمل مي‌کنند ولي بسيار گران هستند. يکي از مزيت‌هاي کاتاليست‌هاي پالاديم براي تجزيه TCE اين است که پالاديم، اين ماده را مستقيماً به ماده غيرسمي اتان تبديل مي‌کند. در حالي که کاتاليست‌هاي رايج مانند آهن، آن را به برخي مواد واسطه سمي مانند وينيل‌کلرايد تبديل مي‌کنند.
محققان دانشگاه رايس روش جديدي را توسعه داده‌اند که طي آن نانوبلورهاي تيتانيوم با سطح ويژه بالا (بيش از 250 m²/g  براي حذف آروماتيک‌هاي آلي توليد مي‌شوند. اين مواد تحت تابش اشعه فرابنفش، قابليت اکسيداسيون نوري بسياري از مولکول‌ها را پيدا مي‌کنند.
همچنين C₆₀ کاتاليزور نوري بسيار خوبي است که کارايي آن صدها برابر بيش از تيتانياي موجود در بازار است. توليد راديکال آزاد به وسيله C₆₀ متراکم در آب، امکان تجزيه آلاينده‌ها را فراهم مي‌کند
جيوه‌زدايي از آب 

محققان آزمايشگاه ملي پاسيفيک نورث‌وست آمريکا، از سراميک‌هاي نانوحفره‌اي که با تک‌لايه‌هاي تيول (SH)، عامل‌دار شده بودند، براي جيوه‌زدايي از آب استفاده کردند. تک‌لايه‌هاي خودسامان تيول بر روي سيليکاي ميان‌حفره‌اي (Thiol-SAMMS) مي‌توانند کاربردهايي در تصفيه فاضلاب نيروگاه‌هاي زغال‌سنگي داشته ‌باشند. اين نيروگاه‌ها از منابع اصلي آلودگي جيوه به شمار مي‌روند. محققان زيرلايه‌‌اي از جنس سيليکاي ميان‌حفره‌اي را با ميانگين اندازه حفرات 5.6 نانومتر و سطح ويژه 900 m²/g به‌کار بردند. آنها با افزودن تک‌لايه‌اي از تيول‌هاي قليايي به حفرات اين سراميک، آن را فعال ساختند. دسترسي به يک فناوري براي حذف جيوه که علاوه بر انتخاب‌گري، ظرفيت جذب بالا و سينتيک جذب مناسب، منجر به توليد پسماندي پايدار گردد، يکي از نيازهاي فوري در زمينه تصفيه جيوه است. نه‌تنها کارايي روش‌هاي متعارف حذف جيوه، پايين‌تر از اين روش است؛ بلکه اين روش‌ها منجر به توليد مقادير زيادي پسماند مي‌شوند. ماده جديد علاوه بر پاکسازي فاضلاب نيروگاه‌هاي زغال‌سنگي مي‌تواند در تصفيه پسماندهاي راديواکتيو، توليد باتري و مصارف دندانپزشکي نيز به‌کار رود.
شرکت‌هاي فعال در زمينه فناوري‌نانو و آب
پس از اشاره به کاربردها و قابليت‌هاي فناوري‌نانو در صنعت آب، در اين قسمت تعدادي از شرکت‌هاي فعال اين صنعت که از فناوري‌نانو در محصولات و توليدات خود استفاده کرده‌اند معرفي مي‌شود. عمده فعاليت اين شرکت‌ها در زمينه نانوفيلترها و در مرحله بعد نانوحسگرهايي است که به منظور تشخيص مواد و ذرات موجود در آب مورد استفاده قرار مي‌گيرند .
شرکت Argonide
کشور: آمريکا
آدرس اينترنتي: www.argonide.com
زمينه فعاليت اصلي: توليد محصولات مبتني بر فناوري‌نانو.
اين شرکت توليد کننده فناوري‌هاي تصفيه آب، فيلترهاي قوي و نانوپودرهاي فلزي و اکسيدي است.

شرکت RainDance Water Systems
کشور: آمريکا
زمينه فعاليت: سيستم‌ها و تجهيزات تصفيه آب.
آدرس اينترنتي: www.watersystems.com
www.raindance.com
اين شرکت در حال ساخت و بررسي خواص مختلف نانوفيلترهاست. نانوفيلترهاي اين شرکت قادر به جداسازي سختي‌هاي آب مانند کلسيم و منيزيم و همچنين باکتري‌ها، ويروس‌ها و ترکيبات آلي هستند. علاوه بر اين، نانوفيلترها توانايي جداسازي آفت‌کش‌ها و آلودگي‌هاي آلي از آب‌هاي سطحي و زيرزميني را دارند.

شرکت Lenntech Water SLuchtbehandeling Holding B. V
کشور: هلند
زمينه فعاليت اصلي: طراح و سازنده سيستم‌هاي تصفيه آب و هوا.
آدرس اينترنتي: www.lenntech.com
اين شرکت با استفاده از فناوري‌نانو مولکولي براي تصفيه آب‌هاي آشاميدني، تجاري و صنعتي، امکان توسعه سيستم‌هاي کارامد، کم هزينه و بدون آسيب براي محيط‌زيست را فراهم مي‌کند. اولين محصول اين شرکت بر مبناي اين فناوري با نام تجاري RS-S عرضه و از اين محصول براي جداسازي کلسيم استفاده شده است. دومين محصول اين شرکت ISF92 نام دارد که از آن براي تصفيه آهن استفاده کرده است.

شرکت: GE Water and Process Technologies 
کشور: آمريکا
آدرس اينترنتي: www.gewater.com
اين شرکت سازنده سيستم‌هاي متحرک بهبود کيفيت آب براي کاربردهاي مختلف است و در روش‌هاي فليتراسيون خود از نانوفيلتراسيون نيز استفاده مي‌نمايند.
شرکت Applied Membranes 
کشور: آمريکا
زمينه فعاليت اصلي: توليد کننده اجزاي سيستم‌ها و غشاهاي اسمز معکوس.
آدرس اينترنتي: www.appliedmembranes.com
اين شرکت توليد کننده و توزيع کننده اجزا، سيستم‌ها و غشاءهاي اسمز معکوس براي کاربردهاي تجاري و خانگي است. غشاهاي توليدي جزء Thin Film، CTA/CAB، اولترا فيلتراسيون، نانوفيلتراسيون و ميکروفيلتراسيون هستند. اين شرکت دو نوع نانوفيلتر با نام‌هاي NF3 و NF9 توليد مي‌کند.

شرکت Dow Chemical Company
کشور: آمريکا
آدرس: www.dow.com
زمينه فعاليت اصلي: توليد محصولات شيميايي، کشاورزي، پلاستيکي و خدمات در صنايع مختلف.
محصولات اين شرکت در حوزه آب، شامل مواد افزودني به آب براي کاربردهاي گوناگون، انواع لوله‌هاي انتقال آب و سيستم‌هاي تصفيه است. مهم‌ترين کاربرد فناوري‌نانو در اين شرکت در سيستم‌هاي تصفيه آب است که شامل رزين‌هاي تبادل يوني و غشاهاي اسمز معکوس مي‌گردد. غشاهاي توليد شرکت با نام تجاري FILMTEC در روش‌هاي اسمز معکوس و نانوفيلتراسيون کاربرد دارند.

شرکت Koch Membrane Systems 
کشور: آمريکا
زمينه فعاليت اصلي: سيستم‌هاي فيلتراسيون غشايي
آدرس اينترنتي: www.kochmembrane.com
محصولات اين شرکت در صنعت آب عبارتند از آب فوق خالص، آب آشاميدني، تصفيه پساب‌هاي صنعتي و نمک‌زدايي از آب. اين شرکت غشاهاي نانوفيلتر در اشکال لوله‌اي، مارپيچي و صفحه تخت توليد مي‌کند. غشاهاي شرکت با نام‌هاي تجاري SelRO، SR، TFC و TFC-S به بازار ارائه مي‌شود.

شرکت KFS Pure Water Systems
کشور: آمريکا
زمينه فعاليت اصلي: فروش و ارائه خدمات تجهيزات تصفيه آب
آدرس اينترنتي: www.kfswater.com
اين شرکت با سابقه‌اي در حدود 35 سال توليد کننده سيستم‌هاي فيلتراسيون غشايي در سطح بازار جهاني است. دو نوع از غشاهاي توليدي اين شرکت از نوع نانوفيلتراسيون است (مدل NF90 و مدل NF100)

شرکت Waterany Where 
کشور: آمريکا
زمينه فعاليت اصلي: سيستم‌ها و تجهيزات تصفيه آب
آدرس اينترنتي: www.wateranywhere.com
محصولات اين شرکت شامل غشا‌هاي تصفيه آب (اسمز معکوس، نانوفيلتراسيون و اولترافيلتراسيون) مواد شيميايي غشاها، تجهيزات مربوط به سيستم‌هاي غشائي و سيستم‌هاي تصفيه آب مي‌گردد.
اين شرکت دو نوع غشاي نانوفيلتر مختلف با قدرت جداسازي 30 و 90 درصد توليد مي‌كند.

شرکت Zenon
کشور: کانادا
زمينه فعاليت اصلي: فناوري غشاها
آدرس اينترنتي:www.zenon.com
فناوري‌هاي به‌کار رفته در اين شرکت براي تصفيه آب آشاميدني شامل ميکروفليتراسيون، اولترافيلتراسيون نانوفيلتراسيون و اسمز معکوس است.

شرکت Dais Analytic Corp
کشور: آمريکا
زمينه فعاليت اصلي: توليد و تجارت نانومواد و نانوپليمرها در زمينه‌هاي مختلف
آدرس اينترنتي: www.daisanalytic.com
فعاليت اين شرکت ‌در زمينه تجاري‌سازي نانومواد در صنايع مختلف است. اين شرکت از فناوري‌نانو در زمينه توليد محصولات با ارزش افزوده بالا در صنايع انرژي، صنايع دفاعي، پوشش‌دهي و تصفيه آب استفاده نموده و توليد کننده غشاهاي نمک‌زدايي به منظور توليد آب آشاميدني، با صرف انرژي کمتر در مقايسه با کارخانجات تقطير يا روش اسمز معکوس است.
شرکت: Berghof
کشور: آلمان
زمينه فعاليت اصلي: محصولات فلوروپلاستيک و تجهيزات آزمايشگاهي و اتوماسيون صنعتي.
آدرس اينترنتي: www.berghof.com
اين شرکت نانوفيلترهاي پوسته‌اي مورد استفاده در تصفيه آب‌هاي صنعتي و آشاميدني توليد مي‌کند.

شرکت Fluxxion 
کشور: هلند
زمينه فعاليت اصلي: اين شرکت فناوري‌هاي آزمون شده در صنايع نيمه‌هادي و ميکروسيستم را در توليد محصولات ميکروفيلتراسيون پوسته‌اي مورد استفاده قرار مي‌دهد.
آدرس اينترنتي:www.fluxxion.com
اين شرکت توليد کننده نانوفيلترهاي پوسته‌اي براي فيلتراسيون مايعات در فرايندهاي صنعتي است.

شرکت : Ememberance Inc
کشور: آمريکا
زمينه فعاليت اصلي: توليد کننده مواد پليمري چند کار بردي و غشاهاي شيميايي و بيولوژيکي.
آدرس اينترنتي: ‌www. emembrane.com
اين شرکت نانوفيلترهايي توليد مي‌کند که براي تصفيه آب، جداسازي ذرات فلزي، توليد آب فوق خالص و جداسازي ويروس‌ها از مايعات مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

شرکت Environmentalcare
کشور: چين
زمينه فعاليت اصلي: سيستم‌هاي تصفيه آب و هوا.
آدرس اينترنتي: www. fotocide.com
دستگاه گندزدايي (disinfection) آب و هواي ساخت اين شرکت (Nano-FOTOCIDE) بر مبناي اکسيداسيون فوتوكاتاليستي (PCO) ) کار مي‌کند و جزو کارامدترين سيستم‌ها در حذف باکتري‌ها و آلودگي‌ها از آب و هوا به شمار مي‌رود.
فناوري آلاينده‌هاي مضر آب و هوا را بدون اضافه نمودن مواد شيميايي به آنها از بين مي‌برد، در نتيجه احتمال هرگونه ايجاد منبع آلاينده ديگري نيز در عمل از بين مي‌رود.
شرکت: Bio Nano International Singapor. Ltd 
کشور: سنگاپور
زمينه فعاليت اصلي: محصولات بيو فناوري‌نانو
آدرس اينترنتي:www.bionano.sg.com

اين شرکت از نانولوله‌هاي کربني چند لايه به عنوان نانوحسگرها يا نانوبيوحسگرها استفاده مي‌کند. يکي از پروژه‌هاي آموزشي اين شرکت، شناسايي فلزات سنگين (Pb²⁺ وCd²⁺) در آب آشاميدني با استفاده از الکترودهاي نانولولة‌ کربني است.

چکـيده:
در اين گزارش، به‌طور خلاصه ويژگي‌هاي يک فيلم نانولوله کربني ناشر الکترون بررسي شده و با توجه به نتايج تئوري در نشرميداني فلزات و نتايج تجربي به دست آمده براي نانولوله‌هاي کربني در مقالات و گزارش‌هاي اخير، عناصر مؤثر در يک فيلم مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. در انتها خصوصيات يک فيلم نانولوله‌اي بهينه براي کاربرد در صنعت ارائه مي‌شود

ا. تئوري مسئله
اثر نشر ميداني الکترون‌ها از سطح يک ماده چگال که اکثراً شامل فلزات مي‌شود، عبارت است از تونل‌زني الکترون از سطح فرمي فلز به درون ناحيه ديگر که معمولاً خلاء است. اين يک پديده کاملاً کوانتومي است و الکترون‌ها از حالات محدود شده فلزي با غلبه بر يک سد پتانسيلي در فصل مشترک فلز با محيط اطرافش، به يک ذره آزاد تغييرحالت مي‌دهند.
اين اثر همان‌طور که از اسمش پيداست در اثر بر همکنش ميدان الکتريکي با فلز، روي مي‌دهد پس در زمره کوانتوم الکترو ديناميک بررسي مي‌شود. تقريب‌هاي نظري در مورد يک جريان نشري الکتروني از يک فلز، به‌طور معمول در يک مدل نيمه کلاسيک صورت مي‌پذيرد، که به نظريه فـولر- ناردهيم [Fowler-Nardheim) [1) مشهور است. (شکل 1)
ميدان اطراف الکترود فلزي تخت به‌صورت تابعي از فاصله و پتانسيل الکتريکي به‌صورت زيرتعريف مي‌شود.
 

اما وقتي از شيء سوزني شکلي استفاده مي‌کنيم، ميدان در اطراف نوک تيز آن شديدتر است، پس ميدان به شعاع انحناي نوک آن بستگي دارد و رابطه 1 با يک ضريب تشديد ميداني که با شعاع رابطه عکس و با نسبت هندسي ( نسبت ارتفاع به سطح مقطع)، رابطه خطي دارد و نيز به‌طور معکوس با فاصله ‌اندکي تغيير مي‌کند، به‌ صورت زير تصحيح مي‌شود:
 

چگالي جريان الکترون‌هاي نشر شده به واسطه ميدان از سطح يک فلز سوزني شکل با تابع کار (تابع کار از ويژگي‌هاي ذاتي عنصر است) به وسيه رابطه فـولر- ناردهيم به‌صورت زير داده شده است:
 

که A وB ضرايب ثابت هستند [7] .
2. اثر نشر ميداني در فيلم‌هاي نانولوله کربني
نمود وضعيت ظاهري نانولوله‌هاي کربني، يعني نسبت طول به سطح مقطع آن و نيز شعاع کوچک انحناي نوک، آنها را بسيار شبيه به سوزن فلزي باريک مورد بحث در بالا مي‌کند و بررسي‌هاي قبل را موجه مي‌سازد. اهميت بررسي نشر الکترون از نانولوله‌هاي کربني به علت کاربرد‌هاي وسيع آن در صنعت پانل‌هاي نمايشي به عنوان تفنگ الکتروني، ارتقاي فناوري ميکروسکوپ‌هاي الکتروني به عنوان نوک در ميکروسکوپ‌هايAFM و حکاکي در سطوح نانو است. مطالعات منتشرشده از سال1995 نشان مي‌دهد [2,3,4] که نشرميداني براي تمامي انواع ساختار نانولوله‌هاي کربني (Armchair,Zigzag,Chiral) به‌طور عالي برقرار است و نشان دهنده استقلال اين اثر از نوع ساختار آنهاست.

اما همين مطالعات، تک ديواره (SWNTs) بودن يا چند ديواره (MWNTs) بودن آنها را به عنوان عاملي مؤثر مورد بررسي قرار داده‌اند [5].
به‌طور کلي عوامل مؤثر در نشر ميداني نانولوله‌هاي کربني به دو دسته تقسيم مي‌شود؛ اول، ساختار ذاتي و ويژگي‌هاي شيميايي منحصر به فرد نانولوله‌ها که به قطر و رفتار سطحي آنها و نيز باز و بسته بودن انتهاي آنها برمي‌گردد. دوم، چگالي و نيز نوع جهت‌گيري آنها بر روي سطح فيلمي که رشد داده شده‌اند. اين زيرلايه مي‌تواند با توجه به نوع کاربرد، سيليکون و طلا و. . . باشد. بررسي روي نمونه‌هاي فراوان نشان مي‌دهد که در فيلم‌هايي که چگالي نانولوله‌ها روي آنها متوسط و نرمال است، نشر الکتروني در ميدان آستانه کمتري صورت مي‌گيرد[6]. شکل (3) به‌خوبي نشان مي‌دهد که فيلم با چگالي متوسط، نشر يکنواخت و واضحي را نشان مي‌دهد که در آن، خطوط، پل‌ها و نقاط بر روي فيلم ساخته شده قابل تمايز هستند

 اين نتايج اثبات‌کننده نقش مهم چگالي فيلم و هندسه در ناشران الکترون است. تقويت ميداني يک نشرکننده الکتروني که جريان نشرشده را براي يک ميدان الکتريکي تعيين مي‌کند، تنها به هندسه نشرکننده يعني شعاع انحناي نوک و ارتفاع نانولوله‌ها از زيرلايه بستگي دارد. اما وجود يک چگالي بهينه نانولوله‌اي روي فيلم که در چگالي‌هاي متوسط روي مي‌دهد نشان دهنده فاصله‌اي بهينه بين نانولوله‌هاي ناشر الکتروني است که ما را به الگوي پخش نانولوله‌ها روي زيرلايه‌ها براي کارايي بهتر راهنمايي مي‌کند. اين فاصله تقريباً يک تا دو برابر ارتفاع نانولوله‌هاي کاربردي است که امروزه موضوع تحقيقاتي مهمي براي شرکت‌هاي توليد کننده پانل‌هاي نمايشي (شکل 5 و6) شده است. در شکل (4) مدل شبيه‌سازي شده اين مسئله را مي‌توان ديد و به مقايسه آنها پرداخت.

اما عاملي که روي کاربرد آنها تأثير بسزايي دارد، ثابت باقي ماندن اين يکنواختي و شدت نشر الکتروني در طول زمان است که روي طول عمر فيلم‌ها- در مقياس تجاري- مؤثر است. با مقايسه فيلم‌هاي ساخته شده از نانولوله‌هاي تک ديواره و چند ديواره و آزمايش در شرايط يکسان، اين نتيجه حاصل شده است که افت در نشرالکتروني در فيلم‌هاي تک ديواره ده برابر سريع‌تر از فيلم چند ديواره رخ مي‌دهد. [5] اين پديده را شايد بتوان به حساسيت نانولوله‌هاي تک ديواره نسبت به بمباران يوني و پرتويي نسبت داد که چند ديواره بودن، اين ضعف را با پوشش ديوارهاي ديگر حذف مي‌کند و نمي‌گذارد که تعادل ساختاري از بين برود. با توجه به توضيحات داده شده بهترين فيلم نانولوله‌اي، فيلمي است با چگالي متوسطي از نانولوله‌هاي چند ديواره با انتهاي بسته که به‌طور يکنواخت روي زيرلايه‌اي توزيع شده‌اند و با حداقل ولتاژ آستانه الکتريکي، نشر يکنواختي را ايجاد کنند که آخري در صرفه‌جويي انرژي مؤثر است.

در شکل (5)، طرح ساده اي از يک نمايشگر نانوتيوپي نشان داده شده است(5) ، نانولوله کربني که انتهاي آن بر روي يک زيرلايه سيليکوني قرار گرفته است توسط ولتاژ الکتريکي تحريک ميشود تا به گسيل الکتروني بپردازد دقيقا همان کاري را که تفنگ الکتروني در نمايشگرهاي عادي انجام ميدهد. الکترونهاي منتشر شده در فاصله بين لايه فسفري و نانولوله شتاب داده مي شوند تا در هنگام جذب بتوانند اين لايه را برانگيخته کنند تا در انتها با ايجاد نورهاي رنگي که ما برروي نمايشگر مي بينيم کار به پايان برسد .
3. نتيجه
پارامترهاي موثر در ساختمان يک فيلم نانو لوله اي گسيل ميداني غالبا از نوع هندسي هستند و ما با کنترل شرايط فيزيکي محيط در هنگام رشد نانولوله ها برروي زيرلايه
مي توانيم کيفيت کاربردي و تجاري آن را بهبود ببخشيم .

چکيده
اخيراً استفاده از نانوسيالات که در حقيقت سوسپانسيون پايداري از نانوفيبرها و نانوذرات جامد هستند، به عنوان راهبردي جديد در عمليات انتقال حرارت مطرح شده است.
تحقيقات اخير روي نانوسيالات، افزايش قابل توجهي را در هدايت حرارتي آنها نسبت به سيالات بدون نانوذرات و يا همراه با ذرات بزرگ‌تر (ماکرو ذرات) نشان مي‌دهد. از ديگر تفاوت‌هاي اين نوع سيالات، تابعيت شديد هدايت حرارتي از دما، همچنين افزايش فوق‌العاده فلاکس حرارتي بحراني در انتقال حرارت جوشش آنهاست. نتايج آزمايشگاهي به دست آمده از نانوسيالات نتايج قابل بحثي است که به عنوان مثال مي‌توان به انطباق نداشتن افزايش هدايت حرارتي با تئوري‌هاي موجود اشاره کرد. اين امر نشان دهنده ناتواني اين مدل ها در پيش‌بيني صحيح خواص نانوسيال است. بنابراين براي کاربردي کردن اين نوع از سيالات در آينده و در سيستم‌هاي جديد، بايد اقدام به طراحي و ايجاد مدل‌ها و تئوري‌هايي شامل اثر نسبت سطح به حجم و فاکتورهاي سياليت نانوذرات و تصحيحات مربوط به آن کرد.
1. مقدمه
سيستم‌هاي خنک کننده، يکي از مهم‌ترين دغدغه‌هاي کارخانه‌ها و صنايعي مانند ميکروالکترونيک و هر جايي است که به نوعي با انتقال گرما روبه‌رو باشد. با پيشرفت فناوري در صنايعي مانند ميکروالکترونيک که در مقياس‌هاي زير صد نانومتر عمليات‌هاي سريع و حجيم با سرعت‌هاي بسيار بالا (چند گيگا هرتز) اتفاق مي‌افتد و استفاده از موتورهايي با توان و بار حرارتي بالا اهميت به سزايي پيدا مي‌کند، استفاده از سيستم‌هاي خنک‌کننده پيشرفته و بهينه، کاري اجتناب‌ناپذير است. بهينه‌سازي سيستم‌هاي انتقال حرارت موجود، در اکثر مواقع به وسيله افزايش سطح آنها صورت مي‌گيرد که همواره باعث افزايش حجم و اندازه اين دستگاه‌ها مي‌شود؛ لذا براي غلبه‌ بر اين مشکل، به خنک کننده‌هاي جديد و مؤثر نياز است و نانو سيالات به عنوان راهکاري جديد در اين زمينه مطرح شده‌اند. [1]
نانوسيالات به علت افزايش قابل توجه خواص حرارتي، توجه بسياري از دانشمندان را در سال‌هاي اخير به خود جلب کرده است، به عنوان مثال مقدار کمي (حدود يک درصد حجمي) از نانوذرات مس يا نانولوله‌هاي کربني در اتيلن گليکول يا روغن به ترتيب افزايش 40 و 150 درصدي در هدايت حرارتي اين سيالات ايجاد مي‌کند [2] [3]؛ در حالي که براي رسيدن به چنين افزايشي در سوسپانسيون‌هاي معمولي، به غلظت‌هاي بالاتر از ده درصد از ذرات احتياج است؛ اين در حالي است که مشکلات رئولوژيکي و پايداري اين سوسپانسيون‌ها در غلظت‌هاي بالا مانع از استفاده گسترده از آنها در انتقال حرارت مي‌شود. در برخي از تحقيقات، هدايت حرارتي نانوسيالات، چندين برابر بيشتر از پيش‌بيني تئوري‌ها است. از ديگر نتايج بسيار جالب، تابعيت شديد هدايت حرارتي نانوسيالات از دما [4] [5] و افزايش تقريباً سه برابري فلاکس حرارتي بحراني آنها در مقايسه با سيالات معمولي است [6 و7].
اين تغييرات در خواص حرارتي نانوسيالات فقط مورد توجه دانشگاهيان نبوده در صورت تهيه موفقيت‌آميز و تأييد پايداري آنها، مي‌تواند آينده‌اي اميدوارکننده در مديريت حرارتي صنعت را رقم بزند. البته از سوسپانسيون نانوذرات فلزي، در ديگر زمينه‌ها از جمله صنايع دارويي و درمان سرطان نيز استفاده شده است [8]. به هر حال تحقيق در زمينه نانوذرات، داراي آينده‌اي بسيار گسترده است [9].

شکل 1. تصاوير TEM از نانو سيال مس (چپ)، نانو ذرات اکسيد مس (وسط) و ذرات کلوئيدي طلاسرب (راست) که در مطالعات مقاومت فصل مشترک استفاده شده اند. ذرات اکسيد مس حالت خوشه اي دارند و کلوئيد هاي طلاسرب توزيع مناسب و اندازه يکسان دارند.

2. تهيه نانوسيالات
بهبود خواص حرارتي نانوسيال احتياج به انتخاب روش تهيه مناسب اين سوسپانسيون‌ها دارد تا از ته‌نشيني و ناپايداري آنها جلوگيري شود. متناسب با کاربرد، انواع بسياري از نانوسيالات از جلمه نانوسيال اکسيد فلزات، نيتريت‌ها، کاربيد فلزات و غيرفلزات که به وسيله يا بدون استفاده از سورفکتانت در سيالاتي مانند آب، اتيلن گليگول و روغن به وجود آمده است. مطالعات زيادي روي چگونگي تهيه نانوذرات و روش‌هاي پراکنده‌سازي آنها درسيال پايه انجام شده است که در اينجا به طور مختصر چند روش متداول‌ را که براي تهيه نانوسيال وجود دارد ذکر مي‌کنيم.
يکي از روش‌هاي متداول تهيه نانوسيال، روش دو مرحله‌اي است [10]. در اين روش ابتدا نانوذره يا نانولوله معمولاً به وسيله روش رسوب بخار شيميايي (CVD) در فضاي گاز بي‌اثر به صورت پودرهاي خشک تهيه مي‌شود [11] [ شکل 1. وسط]، در مرحله بعد نانوذره يا نانولوله در داخل سيال پراکنده مي‌شود. براي اين کار از روش‌هايي مانند لرزاننده‌هاي مافوق صوت و يا از سورفکتانت‌ها استفاده مي‌شود تا توده‌هاي نانوذره‌اي به حداقل رسيده و باعث بهبود رفتار پراکندگي شود. روش دو مرحله‌اي براي بعضي موارد مانند اکسيد فلزات در آب، ديونيزه شده بسيار مناسب است [10] و براي نانوسيالات شامل نانوذرات فلزي سنگيني، کمتر موفق بوده است [12].
روش دو مرحله‌اي داراي مزاياي اقتصادي بالقوه‌اي است؛ زيرا شرکت‌هاي زيادي توانايي تهيه نانوپودرها در مقياس صنعتي را دارند [13].
روش يک مرحله‌اي نيز به موازات روش دو مرحله‌اي پيشرفت کرده است؛ به طور مثال نانوسيالاتي شامل نانوذرات فلزي با استفاده از روش تبخير مستقيم تهيه شده‌اند [2] و [12]. در اين روش، منبع فلزي تحت شرايط خلاء تبخير مي‌شود [14] [شکل 1. چپ].
در اين روش، تراکم توده نانوذرات به حداقل خود مي‌رسد، اما فشار بخار پايين سيال يکي از معايب اين فرايند محسوب مي‌شود؛ ولي با اين حال روش‌هاي شيميايي تک مرحله‌اي مختلفي براي تهيه نانوسيال به وجود آمده است که از آن جمله مي‌توان به روش احياي نمک فلزات و تهيه سوسپانسيون آن در حلال‌هاي مختلف براي تهيه نانوسيال فلزات اشاره کرد [16] [شکل 1. راست]. مزيت اصلي روش يک مرحله‌اي، کنترل بسيار مناسب روي اندازه و توزيع اندازه ذرات است.

3. انتقال حرارت در سيالات ساکن
خواص استثنايي نانوسيالات شامل هدايت حرارتي بيشتر نسبت به سوسپانسيون‌هاي معمولي، رابطه غيرخطي بين هدايت وغلظت مواد جامد و بستگي شديد هدايت به دما و افزايش شديد فلاکس حرارتي در منطقه جوشش است. اين خواص استثنايي، به همراه پايداري، روش تهيه نسبتاً آسان و ويسکوزيته قابل قبول باعث شده تا اين سيالات به عنوان يکي از مناسب‌ترين و قوي‌ترين انتخاب‌ها در زمينه سيالات خنک کننده مطرح شوند. نتايج يکي از تحقيقات منتشر شده در زمينه تغيير هدايت حرارتي نانوسيال به عنوان تابعي از غلظت در شکل (2) آمده است.

بيشترين تحقيقات روي هدايت حرارتي نانوسيالات، در زمينه سيالات حاوي نانوذرات اکسيد فلزي انجام شده است [18].
ماسودا افزايش 30 درصدي هدايت حرارتي را با اضافه کردن 3/4 درصد حجمي آلومينا به آب گزارش کرده است. لي [15] افزايش 15 درصدي را براي همين نوع نانوسيال با همين درصد حجمي گزارش کرده است که تفاوت اين نتايج را ناشي از تفاوت در اندازه نانوذرات به‌کار رفته در اين دو تحقيق مي‌داند. قطر متوسط ذرات آلوميناي بکاررفته در آزمايش اول 13نانومتر و در آزمايش دوم 33 نانومتر بوده است. زاي و همکاران [20] [19] افزايش 20 درصدي را براي 50 درصد حجمي از همين نانوذرات گزارش کرده‌اند. گروه مشابهي [21] براي نانوذرات کاربيد سيليکون نيز به نتايج مشابهي رسيدند. لي بهبود نسبتاً کمتري را در هدايت حرارتي نانوسيالات حاوي نانوذرات اکسيد مس، نسبت به نانوذرات آلومنيا مشاهده کرد؛ در حالي که ونگ [24] 17 درصد افزايش هدايت حرارتي را براي فقط 4/0 درصد حجمي از نانوذرات اکسيد مس در آب گزارش کرده است. براي نانوسيال با پايه اتيلن گليکول، افزايش بالاي 40 درصد براي 3/0 درصد حجمي مس با متوسط قطر ده نانومتر گزارش شده است. پتل [5] افزايش بالاي 21 درصد براي سوسپانسيون 11 درصد حجمي از نانوذرات طلا و نقره که به ترتيب در آب و تولوئن پراکنده شده بودند را مشاهده کرد. در مواردي هم هيچ افزايش قابل توجهي در هدايت مشاهده نشده است

[23].
اخيراً تحقيقات ديگري روي وابستگي هدايت به دما براي غلظت‌هاي بالاي نانوذرات اکسيد فلزات و غلظت‌هاي پايين نانوذرات فلزي در حال انجام است که در هر دو مورد در محدوده دماي 20 تا 50 درجه سانتيگراد افزايش دو تا چهار برابري در هدايت مشاهده شده است و در صورت تأييد اين خواص براي دماهاي بالاتر مي‌توان نانوسيال را در سيستم‌هاي گرمايشي نيز استفاده کرد.
بيشترين افزايش هدايت در سوسپانسيون نانولوله‌هاي کربني گزارش شده است که علاوه بر هدايت حرارتي بالا، نسبت طول به قطر بالايي دارند[شکل 3]. از آنجا که نانولوله‌هاي کربني، تشکيل يک شبکه فيبري مي‌دهند، سوسپانسيون آنها بيشتر شبيه کامپوزيت‌هاي پليمري عمل مي‌کند. بيرکاک[25] افزايش 125 درصدي هدايت را در اپوکسي پليمر- نانولوله حاوي يک درصد نانولوله تک ديواره گزارش کرد، همچنين مشاهده کرد که با افزايش دما، هدايت حرارتي افزايش مي‌يابد.
چوي[3] براي سوسپانسيون يک درصد نانولوله‌هاي چند ديواره در روغن [شکل 3 ب] 16 درصد افزايش هدايت حرارتي گزارش کرده است. گزارش‌ها و تحقيقات مختلفي در زمينه افزايش هدايت حرارتي سوسپانسيون نانولوله‌کربني ارائه شده است؛ زاي [26] افزايش ده تا 20 درصدي هدايت حرارتي را در سوسپانسيون يک درصد حجمي با سيال آب گزارش کرده است. ون و دينگ [27] نيز 25درصد افزايش هدايت را در سوسپانسيون 8/0 درصد حجمي در آب گزارش کرده است. اسيل [23] بيشترين افزايش را 38 درصد براي سوسپانسيون شش درصد حجمي در آب گزارش کرده است.
ون و دينگ افزايش سريع هدايت در غلظت‌هاي حدود 2/0 درصد حجمي را گزارش کرده و نشان داده است که اين افزايش از آن به بعد تقريباً ثابت مي‌ماند. در تمامي گزارش‌ها افزايش هدايت با دما مشاهده شده؛ هر چند براي دماهاي بالاتر از 30 درجه سانتيگراد اين افزايش تقريباً متوقف مي‌شود.

4. جريان، جابه‌جايي و جوشش
اخيراً ضرايب انتقال حرارت نانوسيال در جابه‌جايي آزاد و اجباري اندازه‌گيري شده است. داس [17] آزمايش‌هاي تعيين خواص حرارتي جوشش را براي نانوسيال شروع کرد. يو [6] فلاکس حرارتي بحراني نانوسيال آلومينا- آب در حال جوشش را اندازه‌گيري کرد و افزايش سه برابري در فلاکس حرارت بحراني (CHF) را نسبت به آب خالص گزارش کرد. در همين زمينه واسالو [7] نانوسيال سيليکا- آب را تهيه کرد و همان افزايش سه برابري در CHF را گزارش کرد.
ضريب انتقال حرارت جابجايي آزاد علاوه بر اينکه به هدايت حرارتي بستگي دارد، به خواص ديگري مانند گرماي ويژه، دانسيته و ويسکوزيته ديناميک نيز وابسته است که البته در اين درصدهاي حجمي پايين همان‌طور که انتظار مي‌رفت و مشاهده شد، گرماي ويژه و دانسيته بسيار به سيال پايه نزديک است [33]. ونگ [34] ويسکوزيته آلومينا- آب را اندازه گرفت و نشان داد که هر چه ذرات بهتر و بيشتر پراکنده شوند ويسکوزيته پايين‌تري را مشاهده مي‌کنيم. وي افزايش 30 درصدي در ويسکوزيته را براي سوسپانسيون سه درصد حجمي گزارش کرد که در مقايسه با نتيجه پک‌رچو [35] سه برابر بيشتر به نظر مي‌رسد که نشان‌دهنده وابستگي ويکسوزيته به روش تهيه نانوسيال است. ژوان‌ولي [32] ضريب اصطکاک را براي نانوسيال حاوي يک تا دو درصد ذرات مس به دست آورد و نشان دادکه اين ضريب تقريباً مشابه سيال پايه آب است. ايستمن [36] نشان داد که ضريب انتقال حرارت جابه‌جايي اجباري سوسپانسيون 9/0 درصد حجمي از نانوذرات اکسيد مس، 15 درصد بيشتر از سيال پايه است.

ژوان ولي [32] ضريب انتقال حرارت جابه‌جايي اجباري در جريان آشفته را نيز اندازه گرفتند و نشان دادند که مقدار کمي از نانوذرات مس در آب ديونيزه شده، ضريب انتقال حرارت را به صورت قابل توجهي افزايش مي‌دهد، به طور مثال افزودن دو درصد حجمي از نانوذرات مس به آب، حدود 39 درصد انتقال حرارت آن را افزايش مي‌دهد. در حالي که در تناقض با نتايج بالا، پک‌وچو [35] کاهش 12درصدي ضريب انتقال حرارت را در سوسپانسيون حاوي سه درصد حجمي از آلومينا و تيتانا در همان شرايط مشاهده کردند. پوترا [28] با کار روي جابجائي آزاد، بر خلاف هدايت و جابه‌جايي اجباري، کاهش انتقال حرارت را مشاهده کرد. داس با [17] انجام آزمايش‌هاي جوشش روي آلومينا- آب نشان داد که با افزايش درصد حجمي نانوذرات، بازدهي جوشش نسبت به سيال پايه کم مي‌شود. وي اين کاهش را به تغيير خواص سطحي بويلر به علت ته‌نشيني نانوذرات روي سطح ناهموار آن نسبت داد، نه به تغيير خواص سيال. يو [6] با اندازه‌گيري فلاکس حرارتي بحراني براي جوشش روي سطوح تخت و مربعي مس که در نانوسيال آب- آلومينا غوطه‌ور بودند، نشان داد که فلاکس حرارتي اين سيالات سه برابر آب است و اندازه متوسط حباب، افزايش و فرکانس توليد آنها کاهش مي‌يابد. اين نتايج را واسالو [7] نيز تأييد کرد. وي روي نانوسيال آب - سيليکا‌ کار مي‌کرد و افزايش فلاکس حرارت بحراني را براي غلظت‌هاي کمتر از يک‌هزارم درصد حجمي گزارش کرد. هنوز مدلي براي پيش‌بيني اين افزايش‌ها و فاکتورهاي مؤثر بر آن وجود ندارد.

5. هدايت حرارتي نانوسيال
هدايت حرارتي نانوسيال بيشترين مطالعات را به خود اختصاص داده است. اين مقاله نيز به هدايت حرارتي در سيال ساکن پرداخته است. از آنجا که نانوسيال جزو مواد مرکب و کامپوزيتي محسوب مي‌شود، هدايت حرارتي آن به وسيله تئوري متوسط مؤثر به دست مي‌آيد که به وسيله موسوتي، کلازيوس، ماکسول و لورانزا در قرن 19 به دست آمد [37 و38].
اگر از تأثيرات سطح مشترک نانوذرات کروي صرف‌نظر شود، در مقادير بسيار اندک نانوذرات [ f = جزء حجمي نانوذرات] همه مدل‌هاي منتج از تئوري متوسط مؤثر، حل يکساني دارند. در مواردي که نانوذرات داراي هدايت حرارتي بالايي باشد پيش‌بيني مي‌شود که افزايش هدايت حرارتي نانوسيال3× f خواهد شد که اين پيش‌بيني، تخمين خوبي براي مواردي است که هدايت ذرات، بيشتر از 20 برابر هدايت حرارتي سيال باشد [39]. همان‌طور که در شکل (2) نشان داده شده بسياري از تحقيقات تطابق خوبي با اين پيش‌بيني دارد، از جمله مي‌توان به تحقيقات زير اشاره کرد: نانوسيال کاربيد سيليکون با اندازه 26 نانومتر و نانوسيال آلومينا- آب و آلومينا- اتيلن گليکول [10].
مقاومت سطح مشترک نانوذرت و سيال اطراف آن پيش‌بيني اين تئوري را کاهش مي‌دهد؛ البته هر چه ذرات ريزتر باشند اين مقاومت کاهش پيدا مي‌کند. در غلظت‌هاي بالاي نانوذر‌ات [شکل 1. وسط] اگر توده‌هاي نانوذره کوچک باشد، تئوري متوسط مؤثر خوب جواب مي‌دهد؛ زيرا توده نانوذرات فضاي بيشتري نسبت به نانوذر‌ات منفرد اشغال مي‌کند و بنابراين جزء حجمي توده بيشتر از نانوذرات منفرد است. [40] در توده‌هاي متراکم نانوذرات، دانسيته نسبي تقريباً 0 6 درصد است و در مواردي که توده‌‌ها از نظر وضعيت ساختماني بازتر باشد، افزايش بيشتري را مشاهده مي‌کنيم [ شکل 4] که نتايج آزمايشي نيز همين را نشان مي‌دهد [20]؛ البته هدايت حرارتي نانوذرات توده‌اي، کوچک‌تر از ذر‌ات منفرد است؛ البته عامل مهمي در مقابل هدايت حرارتي بالاي نانوذرات نيست.

6. چشم‌انداز
در ده سال گذشته، خواص جالبي براي نانوسيالات گزارش شده است که در اين ميان، هدايت حرارتي بيشترين توجه را به خود جلب کرده است؛ ولي اخيراً خواص حرارتي ديگري نيز مورد پژوهش قرار گرفته است.
نانوسيالات را مي‌توان در زمينه‌هاي مختلفي به کاربرد، اما اين کار با موانعي روبه‌رو است، از جمله اينکه درباره نانوسيال چند نکته بايد بيشتر مورد توجه قرار گيرد:
• تطابق نداشتن نتايج تجربي در آزمايشگاه‌هاي مختلف؛
• ضعف در تعيين مشخصات سوسپانسيون نانوذرات؛
• نبود مدل‌ها و تئوري‌هاي مناسب براي بررسي تغيير خواص نانوسيال.

چکيده
صنعت خودروسازي يکي از بزرگترين صنايع جهان است و در کشور ما نيز از اهميت خاصي برخوردار مي‌باشد و توجه به بکارگيري فناوري‌هاي جديدي چون فناوري‌نانو، در چنين صنعتي ضروري است. فناوري‌نانو به عنوان انقلاب صنعتي قرن آينده اثرات فراواني در صنايع گوناگون خواهد داشت. يکي از چشم‌اندازهاي اميد‌وار‌کننده اين فناوري پيشرفته، تحول در صنعت خودرو‌سازي است.
يکي از اصلي‌ترين موضوعات فناوري‌نانو، ساخت مواد با خواص جديد است. اين مواد‌ ارزش افزوده و کارايي‌ بسيار بالاتري در تمام صنايع‌ خواهند داشت‌ که ‌صنعت‌ خودرو‌ نيز از آن مستثني نمي‌باشد.
در اين مقاله به منظور درک اهميت اين فناوري براي مديران و کارشناسان صنعت خودرو، نگاهي گذرا به کاربردها، شرکت¬¬هاي فعال در اين حوزه و محصولات تجاري شده آن خواهيم داشت.
کلمات کليدي: فناوري‌نانو، خودرو، کاربردها

مقدمه
فناوري‌نانو، توانمندي‌‌ توليد‌ مواد، ‌ابزار‌ها و سيستم‌هاي جديد با در دست‌ گرفتن کنترل‌ در سطح ‌مولکولي‌ و اتمي‌ ‌و استفاده‌ از خواصي است که در آن سطوح ظاهر مي‌شود.
گستردگي علوم و فناوري‌نانو‌‌ موجب‌‌ تعريف کاربرد‌هاي‌ بسيار زيادي‌ در عرصه‌هاي مختلف علمي و صنعتي‌ شده است.
کاربرد‌هاي‌ فناوري‌نانو‌ ‌در همه جا‌‌ همراه با هزينه کمتر، دوام‌ و عمر‌ ‌بيشتر، ‌مصرف انرژي‌ پايين‌تر، ‌‌هزينه نگهداري‌‌ کمتر و خواص بهتر است.
از هم اکنون‌ بازار بزرگي‌ براي به‌کار‌گيري مواد جديد‌ در محصولات‌ فعلي در حال شکل‌گيري‌‌ است، موادي که مي‌توانند خواص جديد و فوق العاده‌اي‌‌ به محصولات‌ موجود بخشيده و موجب کاهش قيمت تمام شده آنها شوند. به عنوان نمونه نانولوله‌هاي کربني با وزن بسيار کمتر و استحکام‌‌ بسيار ‌بيشتر نسبت به موادي چون فولاد، ‌بخش زيادي‌ از صنايع‌ را در آينده‌ تحت تأثير‌ قرار خواهد داد.
صنعت خودروسازي يکي از بزرگترين صنايع جهان است و در کشور ما نيز از اهميت خاصي برخوردار مي‌باشد. توجه به به‌کارگيري فناوريهاي جديدي چون فناوري‌نانو، در چنين صنعتي ضروري است.
يکي از اصلي‌ترين موضوعات فناوري‌نانو، ساخت مواد با خواص جديد است. اين مواد‌ ارزش افزوده ‌‌بسيار بالا‌ و کارايي‌ بالاتري در تمام صنايع‌ خواهند داشت‌ که ‌صنعت‌ خودرو‌ نيز از آن مستثني نمي‌باشد.
‌ ساخت بدنه‌هاي‌ سبکتر‌ و مقاومتر‌ براي خودرو، ساخت‌ لاستيک‌هايي با مقاومت‌‌‌ سايشي‌‌ بهتر، ساخت‌ ‌قطعات موتور با عمر چند برابر، ‌کاهش مصرف‌ سوخت خودرو، ساخت باتر‌ي‌هايي با انرژي‌‌ ‌بالا‌ ‌و دوام بيشتر، نانوساختارهايي مبتني بر کربن به عنوان سوپر اسفنج هيدروژني در خودروهاي پيل‌سوختي، ساخت‌ حسگر‌ها‌ي چند منظوره براي کنترل ‌فرايند‌هاي‌ مختلف‌‌ در خودرو‌‌، ساخت‌ کاتاليز‌ور‌هاي‌ ‌‌اگزوز ‌‌خودرو جهت‌ کاهش آلودگي ‌‌هوا، ساخت لايه‌هاي خيلي‌‌ محکم ‌‌با خصوصيات‌ ‌ويژه‌اي مثل ‌الکتروکروميک‌ (رنگ‌پذيري‌ الکتريکي) يا خود‌پاک‌کنندگي‌‌‌ براي استفاده‌ در شيشه‌ها و آينه‌هاي خودرو و سازگار‌ کردن‌‌ خودرو با محيط‌‌‌زيست‌ و بسياري‌ موارد ديگر‌ از جمله کاربرد‌هايي هستند‌ که فناوري‌نانو ‌‌در صنعت‌ ‌خودرو خواهد داشت. همچنين جايگزيني‌‌ کربن سياه (Carbon Black) تاير‌ها با ذرات‌‌رس و پليمر‌هاي‌ نانومتري، فناوري‌‌‌ جديد‌ي است‌ که تاير‌هاي سازگار‌‌ با محيط زيست‌‌ ‌و مقاوم‌ در برابر ساييدگي را به ارمغان مي‌آورد.
يکي از اثرات مثبت فناوري‌نانو، بالا بردن راندمان موتورهاي احتراق داخلي فعلي است. اين موتورها حدود پانزده‌ درصد انرژي ذخيره شده در بنزين را به نيروي محرکه تبديل مي‌كنند، از طرف ديگر وزن متوسط ماشينهاي امروزي حدود هزارو پانصد کيلوگرم مي‌باشد ولي با استفاده از فناوري‌نانو، پيش‌‌بيني مي‌شود که بتوان بازده را تا پنج برابر افزايش داد و نيز وزن وسايل نقليه را به ميزان 10 برابر کاهش داد؛ پس مي‌توان اميد‌وار بود که وسايل نقليه با استفاده از اين فناوري تا %50 بهبود کارايي داشته باشند.
‌کل در آمد‌‌ ‌صنايع خودرو‌سازي‌ از يک تريليون‌ دلار فراتر مي‌رود (مثلاً ‌فروش شرکت جنرال‌موتورز که‌ حدود 1/15% ‌از بازار 2001‌ را در دست داشت، در اين سال ‌3/177 ‌ميليارد‌‌ دلار در اين سال ‌بود) .
‌ الگو‌هاي خريد وسايل‌‌ نقليه‌‌ جديد، تابع‌ اقتصاد جهاني است. در شرايط‌ رکود فعلي، عواملي‌ اقتصادي‌ مثل مصرف اندک سوخت و سوخت‌هاي جايگزين‌‌ اهميت فزاينده‌اي‌ دارد. با افزايش‌ ميزان توليد جهاني و کاهش سود توليد كنندگان و افزايش قدرت تصميم‌گيري خريداران، توليدکنندگان‌ خودرو‌‌ و صنعت حمل و نقل‌ بيش از هميشه‌‌ خواهان‌ ‌اصلاحاتي‌ ‌‌در محصول‌‌ و فرايند‌‌ توليد مي‌باشند.
‌ خصوصيات‌‌ ويژه‌‌ صنعت‌ خودروسازي، آن را به بازاري‌‌ مستعد ‌براي ورود‌ فناوري‌نانو‌ تبديل کرده است. اين بازار‌ ‌بسيار بزرگ‌ است و با پيشرفت زمان‌، توسعه سريعي‌‌ براي ايجاد ‌محصولات‌‌ جديد دارد‌ (حداقل‌ در مقايسه با ديگر‌ محصولات‌‌ پيچيده‌ي ديگر‌) .
‌صنعت خودرو از طرفي‌ در معرض‌ فشار‌هاي‌ ناشي از قيمت ‌سوخت و مسائل ايمني‌ و از طرف ديگر به شدت‌ تحت تأثير سلايق و تنوع درخواست‌هاي‌ مشتريان‌ براي مدل‌هاي جديد خودرو است. بنابراين ‌تمايل به ورود فناوري‌‌هاي نوين در اين صنعت ‌وجود دارد. خودرو مثل البسه‌ براي بسياري از افراد فقط يک کالا‌ي ضروري‌ نيست بلکه ‌‌وسيله‌اي‌ براي ابراز‌ شأن‌ و منزلت‌ و سبک‌ زندگي ‌‌نيز به شمار مي‌رود. به دليل موارد مذکور‌‌ صنعت خودرو يکي از‌ اولين نقاط‌ ورود فناوري‌هايي است که بيش از عملکرد‌‌، نوگرايي ‌‌درآنها مطرح است. پوشش‌هاي پنجره‌ الکترو‌‌کروميک، كه مي‌توانند‌ به صورت دلخواه‌‌ ‌يا خودکار ‌‌شيشه‌ها را تيره‌ سازند، يک کاربرد بالقوه ‌‌فناوري‌نانو است که احتمالاً‌‌ پيش از نفوذ به ديگر بازار‌ها همچون ‌صنعت ساختمان در ساخت خودرو‌‌هاي پيشرفته‌ جايگاهي‌‌ خواهند يافت.
کاربردهاي فناوري‌نانو در صنعت خودروسازي

عوامل اصلي رقابت در صنعت خودروسازي
همانند ساير بخشها، رقابت در صنعت خودروسازي از يک سو در زمينه تلاش براي کاهش هزينه‌ها، و از ديگر سو، افزايش کارآيي و غلبه بر مشکلات زيست‌محيطي است.
 عوامل اصلي رقابت در صنعت خودروسازي عبارتند از:

قيمت
ايمني و امنيت
کارآيي سوخت
ارتباطات/اطلاعات
عملکرد بهتر
کاهش آلودگي هوا
زيبايي
راحتي
در تمامي اين زمينه‌ها، شركت‌هاي خودروسازي يا در حال استفاده از فناوري نانو براي کسب قدرت رقابت بالاتر هستند، و يا اين فناوري، در آينده توسط اين شرکتها به کار گرفته خواهد شد. بسياري از کاربردهاي پيشنهادي فناوري‌نانو، مشخصات نسل بعدي خودروها را تعيين خواهند نمود. استفاده از فناوري‌نانو به عنوان قدرتمند‌ترين فناوري توانمندساز موجب به دست گرفتن نقش رهبري در زمينه‌ي اين فناوري خواهد شد.
فناوري ميکرو و نانو در حال تغيير دادن صنعت خودرو مي‌باشند. توليدکنندگان خودرو نيز مشتاق استفاده از نوآوري‌ براي بهبود عملکرد، راحتي، و ايمني خودرو مي‌باشند. عامل تصميم‌گيرنده براي پذيرش اين فناوري‌ها مقرون به صرفه بودن آنهاست.
بنابراين در چند سال بعدي پيشرفتهاي اصلي فناوري‌نانو در زمينه‌هاي زير خواهد بود:
• عملکرد بهتر: مربوط به کارآيي موتورهاي بهبود يافته و استفاده از مواد سبک و مستحکم مي‌باشد که همگي آنها تحت تأثير فناوري‌نانو قرار خواهند گرفت.
• به‌کارگيري لايه‌هاي نازک بر روي بلبرينگ‌ها و قطعات تحت اصطکاک به جاي استفاده از روان‌كننده‌ها
• فيلترهاي الکتروستاتيک جديد
• کاتاليزورهاي جديدي که از مواد بسيار متخلخل و سطوح انتخابگر شيميايي بهره مي‌برند.
• نانوذرات در افزودني‌هاي رنگها به کار رفته و اثرات رنگي جديد، سختي بيشتر، و دوام بالاتر را موجب مي‌شوند.
کاربردهاي ميان‌مدت شامل قطعات موتور ساخته شده از سراميک‌هاي جديد، پلاستيک‌هاي با استحکام بالا، و عايق‌هاي لرزشي بهتر مبتني بر نانوسيالات مغناطيسي مي‌باشد.
کاربردهاي بلند مدت شامل سيستم ياري‌رسان رانندگي مبتني بر واقعيت تکميل شده، خودروهايي که با انرژي تجديدپذير کار مي‌کنند و توليد شخصي مي‌باشد.


کاربردهاي فناوري‌نانو در صنعت خودروسازي
• مواد نانوساختار
• موادسبک
• افزايش استحکام و سختي
• افزايش طول عمر
• مواد ضد آتش و محافظت کننده دمايي
• مواد مهندسي شده
• حسگري و پايش
• مواد هوشمند
• افزايش شفافيت
• پنجره‌هايي با قابليت کنترل ميزان نور و گرماي خورشيد
• پنجره‌هاي تميز
• محافظت در برابر آلودگي
• پلاستيک ضدنشت
• مواد فوق‌العاده چسبناک
• رنگ‌هاي داراي کارکرد خاص
• خودتميز شوندگي
• ضد خوردگي

انرژي
• پيل سوختي
• الکتروليت نانوساختار
• پيل خورشيدي
• نانوفراورش
• پيل‌هاي خورشيدي مجهز به چاه کوانتومي
• تجهيزات غير بلوري حساس شده به کمک رنگ
• پيل‌هاي خورشيدي آلي
• ترکيب مولکول‌هاي آلي و غير آلي
• ذخيره سازي انرژي با راندمان بالا
• راندمان انرژي
• مصرف هوشمند انرژي

انتقال نيرو
• بهبود کارايي
• صرفه‌جويي در هزينه
• موتور هوشمند
• مايعات خنک‌کننده

حسگري و نمايش
• نمايش وضعيت فيزيکي مواد
• حسگري حرکتي
• ژيروسکوپ NEMS و MEMS
• حسگرهاي شيميايي/زيستي
• تعيين وضعيت تايرها
• حسگرهاي کيسه هوا
•
روشنايي
• سيستم روشنايي کم‌مصرف يکپارچه
• منابع روشنايي جديد

پردازش داده و ارتباطات
• ابزارهاي الکترونيکي مولکولي
• تراشه‌هاي قدرتمند و ذخيره داده‌ها
• بهبود سيگنال‌ها
• ارتباطات سريع
• تفريحات
• رانندگي توسط هوش مصنوعي

بينايي
• نمايشگرهاي مسطح با تفکيک‌پذيري بالا
• ياري‌رسان‌هاي رانندگي (واقعيت بهبود يافته)
• هولوگرافي همزمان
• سيستم ناوبري

ايمني
• سيستم ايمني پيشرفته
• تشخيص الگوي رانندگي
• حفاظت بيومتريک
• کاربردهاي زيست‌پزشکي
• بهداشت
• رفع خستگي
• آسايش

توليد
• طراحي اتومبيل شخصي
• مدلسازي سريع
• توليد مواد به روش خودآرايي
• توليد قطعات الکترونيکي توسط خودآرايي
• رشد مواد
• نانوکارخانه با اندازه شخصي
• رنگ‌آميزي

محيط زيست
• بازيابي
• توليد زيست‌سازگار
• پاکسازي آلودگي‌هاي خارج شده از اگزوز
• کاهش سروصدا
شرکت‌هاي بزرگ سازنده خودرو و وسايل نقليه باري فعال شده در زمينه فناوري‌نانو و فناوري‌هاي همگرا
• Audi
• BMW
• Daihatsu
• DaimlerChrysler
• Fiat
• Ford
• General Motors
• Honda
• Hyundai
• Isuzu
• Kia Motors
• Mazda
• Mitsubishi
• Nissan Motors
• PSA Peugeot Citroen
• Rolls-Royce
• Toyota
• Volkswagen
مروري بر محصولات نانو در حوزه خودرو
• باتري‌هاي داراي ساختار نانو
• کاتاليزور سوختي نانوذره‌اي
• کاتاليزور پيل سوختي
• غشاي نانوحفره‌اي
• مبدل کاتاليستي الکتروني
• نانوالياف براي فيلتر کردن هوا
• سيستم خالص‌سازي هواي نانو
• نانولوله‌هاي کربني براي مواد مورد استفاده در خودرو
• آئروژل نانوساختار
• درزگير آلياژي
• روکش‌هاي نانو براي تايرها
• توليد مخازن پلاستيکي با کارآيي بالا با استفاده از فناوري‌نانو
• نانوسيالات
• فناوري خنک‌کننده براي اتومبيل
• نانواندازه‌گيري
• فرآيند جريان آرام نازک ديناميک
• حسگرهاي تصويري سه‌بعدي
نتيجه‌گيري
همان‌طورکه ملاحظه گرديد فناوري‌نانو تأثيرات زيادي در بخشهاي مختلف خودرو، از جمله رنگ، شيشه، بدنه، لاستيک، پيل سوختي، و بسياري از موارد ديگر خواهد داشت.
کشور ما با داشتن منابع غني معدني و مخازن عظيم نفتي بايد انگيزه بيشتري براي دستيابي به اين فناوري داشته باشد. تأثيرات فناوري‌نانو بر ارتقاء کيفيت مواد به‌کار رفته در قسمتهاي مختلف خودرو و خصوصيات ويژه‌اي که آن مواد پيدا مي‌کنند مهمترين مقوله‌اي است که بايد به آن توجه کرد. همچنين تأثير بسزايي که استفاده از اين فناوري در محيط زيست مي‌گذارد قابل توجه است. مواد اوليه مورد نياز براي هرصنعت، نقش مهمي در کيفيت، قيمت و قابليتهاي محصول توليدشده آن صنعت دارد. اگر بتوان از موادي با کيفيت بهتر، قيمت کمتر و کارآيي بيشتر در ساخت قطعات خودرو استفاده کرد، خودروهاي آينده علاوه بر آلودگي کمتر، از قيمت مناسب و قابليتهاي بيشتر برخوردار خواهند بود.
با توجه به هوشياري روزافزون جهاني در بخش فناوري‌نانو و اقدامات صنايع مختلف از جمله صنعت خودروسازي در جهان، ما نيز بايد در صدد باشيم که سهمي هر چند اندك از اين بازار را در دست بگيريم. با مطالعه کارهاي تجاري شرکت‌هاي خودروسازي درمي‌يابيم که شرکت‌هاي بزرگ در اين زمينه کارهاي تجاري کوچکي را انجام داده‌اند. گرچه در زمينه‌ي تحقيقات فعاليت فراواني کرده‌اند اما در توليد تجاري مثلاً با استفاده از فناوري‌نانو دست به توليد رکاب براي يک خودرو زده‌اند (شرکت جنرال موتورز) يا يک قاب آينه (شرکت فورد) که شايد از اهميت خاصي برخوردار نيست اما در حقيقت تلاش تجاري آنها به منظور در دست گرفتن بازار بوده است تا کارهاي تحقيقاتي و آزمايشگاهي‌شان را با ارزيابي‌هاي تجاري در آينده به صورت توليد انبوه درآورند.
نکته ديگري که بايد به آن توجه کرد توسعه ديگر صنايع پايين دستي و بالا دستي است. تقاضاي شرکتهاي خودروسازي مثلا در زمينه نانوکامپوزيتها مي‌تواند سازندگان اين مواد را به تحريک وا دارد و باعث پيشرفت صنايع پتروشيمي براي توليد نانوکامپوزيت گردد، که «تا نياز وجود نداشته باشد چيزي به وجود نمي‌آيد». بايد درخواست از طرف يک مصرف کننده باشد تا توليدکننده بتواند خطر کند و پا به عرصه بازار بگذارد.
شرکتهاي خودروسازي ما بايد توجه داشته باشند که با تحقيق و توسعه، توليد محصولات بهبود يافته با کمک فناوري‌نانو درخواستهاي منطقي توليدکنندگان داخلي و خارجي را پاسخ دهند و سهمي از بازار را بدست گيرند.
درمجموع سياستگذاران و بخشهاي تصميم‌گيري صنعت خودرو بايد از گستره فرصتهاي ارائه شده توسط اين فناوري آگاه شوند تا بتوانند سياستي مطلوب اتخاذ نمايند. با برگزاري سمينارها و کارگاههاي آموزشي و ارتباط با دانشگاهها مي‌توان اين امر را سرعت بخشيد و سپس توليد، هر چند اندك مي‌تواند برايمان کارگشا باشد (حتي اگر امكان توليد داخلي نبود مي‌توان با كسب اطلاعات كافي درباره‌ي تأثيرات صنعت خودروسازي از فناوري‌نانو، با چشمان باز، واردات و انتقال فناوري را هدايت کرد) .