Τι είναι τα νανοϋλικά;

Τι είναι τα νανοϋλικά;

Ως Νανοϋλικά (Nanomaterials) ορίζονται οι χημικές ουσίες ή τα υλικά των οποίων η θεμελιώδης δομική τους μονάδα έχει μέγεθος, σε τουλάχιστον μία εξωτερική διάσταση, από 1 έως 100 nm. Τα νανοϋλικά είναι έως 10.000 φορές μικρότερα από το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας. Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή εξειδικεύει περισσότερο ότι το μέγεθος τουλάχιστον των μισών δομικών μονάδων στην κατανομή μεγέθους ενός νανοϋλικού πρέπει να είναι 100 nm ή λιγότερο.

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Χρήσεις των νανοϋλικών

Τα νανοϋλικά μπορούν να προκύψουν φυσικά, να δημιουργηθούν ως παραπροϊόντα αντιδράσεων ή να παραχθούν σκόπιμα μέσω της μηχανικής για να εκτελέσουν μια εξειδικευμένη λειτουργία. Τα νανοϋλικά μπορούν να διαθέτουν διαφορετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες σε σχέση με τα αντίστοιχα υλικά με σωματίδια μεγαλύτερου μεγέθους

Λόγω της δυνατότητας παραγωγής των υλικών με συγκεκριμένο τρόπο για να διαδραματίσουν συγκεκριμένο ρόλο, η χρήση νανοϋλικών εκτείνεται σε διάφορες βιομηχανίες, από την υγειονομική περίθαλψη και τα καλλυντικά μέχρι την προστασία του περιβάλλοντος και τον καθαρισμό του αέρα.

Ο τομέας της υγειονομικής περίθαλψης, για παράδειγμα, χρησιμοποιεί νανοϋλικά με διάφορους τρόπους, με μια κύρια χρήση να είναι η διανομή φαρμάκων. Ένα παράδειγμα αυτής της διαδικασίας είναι ότι τα νανοσωματίδια αναπτύσσονται για να βοηθήσουν τη μεταφορά φαρμάκων χημειοθεραπείας απευθείας σε καρκινικούς όγκους, καθώς και για την παροχή φαρμάκων σε περιοχές των αρτηριών που έχουν υποστεί βλάβη, με σκοπό την καταπολέμηση των καρδιαγγειακών παθήσεων.

Στον τομέα των νανοϋλικών, τα τελευταία χρόνια αναπτύσσονται οι νανοσωλήνες άνθρακα προκειμένου να χρησιμοποιηθούν σε διαδικασίες όπου απαιτούνται αισθητήρες εξαιρετικής ευαισθησίας, ή σε εφαρμογές αεροδιαστημικής, για τη διαμόρφωση πτερυγίων αεροσκαφών. Οι νανοσωλήνες χρησιμοποιούνται σε σύνθετη μορφή για να κάμπτονται ως απόκριση στην εφαρμογή ηλεκτρικής τάσης.

Αρκετές τεχνολογίες προστασίας του περιβάλλοντος χρησιμοποιούν νανοϋλικά -κυρίως νανοσύρματα. Πρόκειται συνήθως για νανοσύρματα οξειδίου του ψευδαργύρου ή νανοσίδηρο που εφαρμόζονται για επεξεργασία μολυσμένου νερού.

Ερευνητικά Έργα

Παραδείγματα νανοϋλικών

Η χρήση νανοϋλικών είναι διαδεδομένη σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών και καταναλωτικών προϊόντων. Στη βιομηχανία καλλυντικών, νανοσωματίδια –όπως το οξείδιο του τιτανίου– χρησιμοποιούνται στα αντηλιακά, λόγω της ελλιπούς σταθερότητας που προσφέρει μακροπρόθεσμα η συμβατική προστασία έναντι της υπεριώδους (UV) ακτινοβολίας, παρέχοντας βελτιωμένη προστασία.

Η αθλητική βιομηχανία παράγει ρόπαλα του μπέιζμπολ που έχουν κατασκευαστεί με νανοσωλήνες άνθρακα, καθιστώντας τα ελαφρύτερα, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση τους. Περαιτέρω χρήση νανοϋλικών σε αυτόν τον κλάδο μπορεί να εντοπιστεί στη χρήση της αντιμικροβιακής νανοτεχνολογίας σε είδη όπως οι πετσέτες και τα χαλάκια που χρησιμοποιούνται από τους αθλητές, προκειμένου να προληφθούν ασθένειες που προκαλούνται από βακτήρια.

Τα νανοϋλικά έχουν επίσης αναπτυχθεί για χρήση στον στρατό. Ένα παράδειγμα είναι η χρήση νανοσωματιδίων χρωστικής ουσίας που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μιας καλύτερης μορφής καμουφλάζ, μέσω της έγχυσης των σωματιδίων στο υλικό των στολών των στρατιωτών. Επιπλέον, ο στρατός έχει αναπτύξει συστήματα αισθητήρων που χρησιμοποιούν νανοϋλικά, όπως το διοξείδιο του τιτανίου, που μπορούν να ανιχνεύσουν βιολογικούς παράγοντες.

Η χρήση του νανο-οξειδίου του τιτανίου επεκτείνεται και σε επιστρώσεις επιφανειών αυτοκαθαρισμού για αντικείμενα κυρίως εξωτερικού χώρου όπως για παράδειγμα οι πλαστικές καρέκλες κήπου. Δημιουργείται μια σφραγισμένη μεμβράνη νερού στην επίστρωση και τυχόν βρωμιά διαλύεται στην ταινία, οπότε με έκπλυση αφαιρείται η βρωμιά και καθαρίζουν οι καρέκλες.

rawmathub.gr linkedin newsletter subscription

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των νανοϋλικών

Οι ιδιότητες των νανοϋλικών, ιδιαίτερα το μέγεθος τους, προσφέρουν πολλά και διαφορετικά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τα ίδια υλικά με μεγαλύτερα σωματίδια. Επιπλέον, η ευελιξία τους όσον αφορά την ικανότητα προσαρμογής τους για συγκεκριμένες απαιτήσεις ενισχύει τη χρησιμότητα τους. Ένα επιπλέον πλεονέκτημα είναι το υψηλό πορώδες τους, το οποίο και πάλι αυξάνει τη ζήτηση για χρήση τους σε πληθώρα βιομηχανιών.

Στον ενεργειακό τομέα, η χρήση νανοϋλικών είναι επωφελής καθώς μπορούν να καταστήσουν τις υπάρχουσες μεθόδους παραγωγής ενέργειας -όπως τα ηλιακά πάνελ- πιο ενεργειακά και οικονομικά αποδοτικές, καθώς και να ανοίξουν νέους τρόπους αξιοποίησης και αποθήκευσης ενέργειας .

Τα νανοϋλικά πρόκειται επίσης να εισάγουν μια σειρά από πλεονεκτήματα στη βιομηχανία ηλεκτρονικών και υπολογιστών. Η χρήση τους θα επιτρέψει την αύξηση της ακρίβειας της κατασκευής ηλεκτρονικών κυκλωμάτων σε ατομικό επίπεδο, βοηθώντας στην ανάπτυξη πολυάριθμων ηλεκτρονικών προϊόντων.

Η πολύ μεγάλη αναλογία επιφάνειας προς όγκο των νανοϋλικών είναι ιδιαίτερα χρήσιμη στη χρήση τους στον ιατρικό τομέα, γεγονός που επιτρέπει τη σύνδεση των κυττάρων και των ενεργών συστατικών. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το προφανές πλεονέκτημα της αύξησης της πιθανότητας επιτυχούς καταπολέμησης διαφόρων ασθενειών.

Εκτός από τα οφέλη τους, υπάρχει επίσης μια σειρά από μειονεκτήματα που σχετίζονται με τη χρήση νανοϋλικών. Λόγω της σχετικά πρόσφατης εισόδου των νανοϋλικών σε ευρείες χρήσεις, δεν υπάρχει μεγάλος όγκος πληροφοριών σχετικά με τις πτυχές υγείας και ασφάλειας της έκθεσης στα υλικά αυτά.

Επί του παρόντος, ένα από τα κύρια μειονεκτήματα που σχετίζονται με τα νανοϋλικά θεωρείται ότι είναι η έκθεση με εισπνοή. Αυτή η ανησυχία προκύπτει από μελέτες σε ζώα, τα αποτελέσματα των οποίων έδειξαν ότι τα νανοϋλικά, όπως οι νανοσωλήνες άνθρακα και οι νανοΐνες, μπορούν να προκαλέσουν επιβλαβείς επιπτώσεις, όπως η πνευμονική ίνωση. Εξίσου πιθανοί κίνδυνοι για την υγεία είναι η έκθεση κατά την κατάποση και οι κίνδυνοι ανάφλεξης των νανοϋλικών σε μορφή σκόνης.

Επιπλέον, εξακολουθούν να υπάρχουν κενά γνώσης σχετικά με τα νανοϋλικά, πράγμα που σημαίνει ότι η διαδικασία κατασκευής μπορεί συχνά να είναι πολύπλοκη και δύσκολη. Η συνολική διαδικασία είναι επίσης δαπανηρή, καθώς απαιτεί υψηλής ποιότητας αποτελέσματα -ιδίως όσον αφορά τη χρήση τους σε καταναλωτικά αγαθά- προκειμένου να αποφευχθούν οικονομικές απώλειες.

Οι εκτιμήσεις κινδύνου σχετικά με τυχόν πιθανές περιβαλλοντικές επιπτώσεις υποδεικνύουν ότι τα νανοϋλικά που χρησιμοποιούνται σε καλλυντικά είδη όπως το αντηλιακά, τα οποία εφαρμόζονται στο δέρμα, ενέχουν τον κίνδυνο να καταλήξουν σε υδάτινα οικοσυστήματα αφού ξεπλυθούν. Τα νανοϋλικά μπορούν επίσης να καταλήξουν σε υδάτινα σώματα όπως λίμνες και ποτάμια, πριν συσσωρευτούν για να δημιουργήσουν σωματίδια μεγαλύτερου μεγέθους. Αυτό μπορεί να θέσει σε κίνδυνο ζωϊκά είδη του γλυκού νερού, προκαλώντας προβλήματα στην ανάπτυξη και αναπαραγωγή αυτών των ειδών.

Τα ίδια προβλήματα που προκαλούνται από τα υλικά σε τέτοια οικοσυστήματα γλυκού νερού είναι πιθανό να αφορούν και τα θαλάσσια οικοσυστήματα. Επίσης η συσσώρευση νανοϋλικών στα εδάφη -μέσω της λυματολάσπης- είναι μια επιπλέον ανησυχία. Αν και οι συγκεντρώσεις των κατασκευασμένων νανοϋλικών αναμένεται να είναι αρκετά μικρές, η επαναλαμβανόμενη απελευθέρωση τους στο περιβάλλον μπορεί να προκαλέσει αύξηση των συγκεντρώσεων με την πάροδο του χρόνου, επιδεινώνοντας τις σχετικές αρνητικές επιπτώσεις.

Με πληροφορίες από twi-global.com

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR
Αφιέρωμα - Παγκόσμια ημέρα περιβάλλοντος - Ο δρόμος προς την αειφορία
foolwo rawmathub.gr on Google News
Image

Έγκυρη ενημέρωση για την αξιακή αλυσίδα των raw materials

NEWSLETTER