تقنية النانو “Nano technique“
نحن نعيش اليوم في عالم النانو تكنولوجي. حيث ساعدت تقنية النانو في صنع مستقبل أفضل للبشرية من خلال الاختراعات الجديدة. وبذلك تساعد تقنية النانو على تحسين العديد من القطاعات، بل وإحداث ثورة فيها. ما هي إذاً هذه التقنية؟ وكيف تم استخدامها؟ وما هي حسناتها وسيئاتها؟. لنتعرف معاً في هذا المقال.
تعريف تقنية النانو (Nano technique definition)
تقنية النانو مجال من مجالات التكنولوجيا يقوم على معالجة المادة على نطاق صغير جداً وهو المقياس النانوي. حيث تظهر المادة في المقياس النانوي خواصاً كيميائية وفيزيائية تختلف عن خواص المواد في الحالة الطبيعية.
وباستخدام المقياس النانوي والمواد المقاسة باستخدامه يقوم العلماء بتطوير مواد تسمى المواد النانوية. حيث تستخدم هذه الأخيرة في مجموعة واسعة من التطبيقات.
مجالات استخدام تقنية النانو مع أمثلة (Areas of use of nanotechnology with examples)
· استخدامها في تصنيع المواد وافي العمليات اليومية
إحدى أكبر فوائد النانو والتي تعد بداية انطلاقة استخدام تطبيقات النانو هي تصنيع هياكل المواد والمعدات بمقاييس صغيرة جداً. قد تتساءل لماذا يحتاج الانسان إلى تصميم أجسام بهذا الحجم. يمكن تلخيص الجواب باستخدام المثال التالي: استخدام تقنية النانو في تصنيع المعدات الطبية الدقيقة التي يتم إدخالها في جسم المريض للكشف عن الأمراض وعلاجها (على سبيل المثال).
مثال عن استخدام المواد النانوية في تصنيع المواد:
تستخدم على سبيل المثال في صناعة الألبسة حيث يمكن لها أن تساعد في جعل الألبسة أكثر مقاومة للتلطيخ ونمو البكتيريا والتجعيد. كذلك يمكن أن تساعد في صناعة “الألبسة الذكية” القابلة للغسل وذلك بالرغم من احتوائها على مستشعرات لمراقبة الحالة الصحية للشخص.
كذلك تستخدم في صناعة السيارات، والطائرات، والقوارب، وغيرها الكثير من المنتجات التي نستخدمها بشكل يومي. وذلك لأنها خفيفة الوزن ومتينة، ومرنة، ومقاومة.
· استخدام تقنية النانو في قطاع الصحة:
تستخدم المواد النانوية في الوقاية من الأمراض وعلاجها ولها دور كبير في الجراحة العلاجية. وبشكل خاص في تصنيع منتجات صحية طبيعية، بالإضافة إلى تصنيع الأدوية. كما أنها تؤثر في صناعة الأجهزة الطبية وأنظمة توصيل الأدوية.
مثال عن استخدام التقنية في قطاع الصحة: استخدام تقنية النانو في علاج السرطان وتصلب الشرايين على سبيل المثال. بالإضافة إلى استخدامها في هندسة الأنسجة ومرض الزهايمر.
· استخدامها في قطاع الأغذية:
تستخدم في مجال تصنيع الأغذية. بالإضافة إلى حفظ الأطعمة الجاهزة وعمليات التعبئة والتغليف لهذه الأطعمة. وبالتالي فهي تعطي أمان أكبر من التلوث والتلف بالنسبة للأطعمة التي تكون عرضة للتلف في وقت مبكر. وذلك كله بفضل خاصية الثبات البيولوجي في الطبيعة وفي حالة الظروف الجوية والتي تتميز بها الجسيمات النانوية.
مثال عن استخدام تقنية النانو في قطاع الأغذية: تغليف المنتجات الغذائية لحفظها من التلف وبالتالي تقليل الخسارة الناتجة في المحلات التجارية. بالإضافة إلى حفظ المحصول لكيلا يتلف نتيجة التخزين لفترات طويلة قبل عملية التوزيع والفرز.
· استخدام تقنية النانو في تكنولوجيا المعلومات والتطبيقات الالكترونية
أسهمت هذه التقنية بشكل كبير في مجال تكنولوجيا المعلومات وتصنيع الالكترونيات. وبالتالي حصلنا على أنظمة أسرع وأصغر ويمكنها إدارة وتخزين كميات أكبر من المعلومات. كمثال عن ذلك أجهزة الكمبيوتر المحمولة التي أصبحت أصغر حجماً وأقل وزناً . وذات فعالية أكبر، وأداء أفضل.
مثال عن استخدام تقنية النانو في التطبيقات الالكترونية:
صناعة الترانزستورات الحديثة، وشاشات العرض، وشاشات الهواتف الذكية، وتطبيقات الذكاء الاصطناعي.
· استخدام تقنية النانو في تطبيقات الطاقة
تدعم تقنية النانو مجال التطبيقات الطاقية. وبالتالي تهدف لتعزيز استخدام الطاقات المتجددة ومناهج الطاقة البديلة. وذلك للمساعدة في البحث عن مصادر جديدة للطاقة. بالإضافة إلى تقليل الأثر السام للطاقة الأحفورية على البيئة.
كما تعمل هذه التقنية على تحسين كفاءة إنتاج الوقود من مواد البترول الخام. كذلك فهي تقلل استهلاك الوقود في المركبات من خلال الاحتراق الأكثر كفاءة وتقليل الاحتكاك.
بالإضافة إلى ذلك تدعم هذه التقنية عمليات استخراج النفط والغاز. كذلك تتيح إمكانية استخدام تقنيات النانو الحديثة للكشف عن التسريب الناتج عن الكسور المجهرية في أنابيب النفط.
مثال عن استخدام هذه التقنية في تطبيقات الطاقة:
تطبيقات الألواح الشمسية لإنتاج الطاقة انطلاقاً من طاقة الشمس، وتطوير البطاريات التي تستخدم لشحن الطاقة، وكذلك أنظمة إضاءة أفضل من حيث الأداء.
حسنات استخدام تقنية النانو (Advantages of using nanotechnology)
لتقنية النانو العديد من المزايا في مختلف المجالات ومنها:
1. تحسين خصائص المواد المختلفة:
بما أن تقنية النانو تملك صفات مميزة كالمرونة والقوة والمتانة وما إلى ذلك. ومن خلال معالجة هذه المواد يمكن الحصول على مواد ذات خصائص محددة لاستخدامها في تطبيقات محددة أيضاً.
2. تحسين كفاءة الطاقة:
لتقنية النانو قدرة كبير على تحسين كفاءة الطاقة وذلك من خلال استخدام المواد النانوية المحسنة لتصنيع خلايا ضوئية تستطيع تخزين الطاقة بشكل أفضل. بالإضافة إلى ذلك فهي تلتقط الطاقة من المحيط بكفاءة أكبر أيضاً.
3. المساعدة في حماية البيئة:
وذلك لأن المواد النانوية المحسنة والمعالجة باستخدام هذه التقنية النانو تستطيع المواد النانوية أن تخفف من المشكلات البيئية أولاً من خلال قدرتها على كشف الملوثات وإزالتها. وثانياً من خلال تطبيقاتها المختلفة الصديقة للبيئة (كالألواح الشمسية على سبيل المثال والتي تعطي طاقة نظيفة ومتجددة).
4. تصنيع مواد بحجم أصغر:
حيث تتيح هذه التقنية تصنيع أجهزة ومعدات أصغر. وتفيد كما ذكرنا في تحسين الأجهزة المستخدمة في مختلف المجالات وأهمها المجال الطبي.
سيئات استخدام تقنية النانو (Disadvantages of using nanotechnology)
وعلى الرغم من أن تقنية النانو أحدثت ثورة في تاريخ البشرية على صعيد التطور الذي شمل مختلف المجالات. إلا أنها تحمل العديد من العيوب والمخاوف من هذه التقنية:
1. مخاوف تتعلق بالسلامة العامة:
حيث يمكن للجسيمات النانوية أن تكون سامة. كما يمكن أن يكون لها آثار ضارة على حياة البشر والطبيعة. ونتيجة لذلك يجب أخذ الحيطة عند التعامل مع هذه المواد. كذلك يجب على الجهات المعنية أن تقوم بفحص دوري على المؤسسات التجارية التي تستخدم المواد النانوية في صناعاتها. وبذلك يتم التأكد من سلامة المنتجات المصنعة انطلاقاً من المواد النانوية.
2. تكلفة هذه التقنية:
تعد هذه التقنية مكلفة مما يحد من استخدامها في الكثير من الصناعات. ومن ثم وبما أنها ما زالت جديدة ومعقدة، تعد تكلفة تطوير المواد والأدوات المستخدمة فيها مجهولة. الأمر الذي يجعل استخدامها محدود بمخاطر الكلفة أيضاً.
3. مشكلة تنظيم استخدامها:
على الرغم من وجود العديد من الهيئات التي تعمل على تنظيم استخدام هذه المواد. إلا أن البعض مازال يستخدمها بشكل غير قانوني.
الآثار الأخلاقية لتطبيقاتها المختلفة:
قد يكون هناك تخوف من بعض تطبيقات النانو وتأثيرها على الحياة البشرية. بالإضافة إلى توفير تقنية النانو لتطبيقات تسبب الإدمان (كالهواتف المحمولة المصنعة بتقنية النانو والتي استحوذت على العقول البشرية).
كيف يتم تنظيم استخدام المواد النانوية؟ “قانون مراقبة المواد السامة” ( Greenhouse Gas Emissions)
يسعى قانون مراقبة المواد السامة TSCA (Toxic Substances Control Act) إلى منح وكالة حماية البيئة الأمريكية السلطة اللازمة لاختبار استخدام المواد الكيميائية ووضع سجلات خاصة بها. بالإضافة إلى الإبلاغ عنها في حال لزم الأمر. وبالتالي يساعد هذا القانون في التحقق من أن المواد النانوية المصنعة لن تشكل أي خطر على الانسان أو البيئة بكونها مواد كيميائية.
حيث طلبت وكالة حماية البيئة في عام 2017 أن تقوم جميع الشركات التي استخدمت المواد النانوية بتزويدها بكمية ونوع المواد النانوية التي استخدمت. وذلك فيما يخص الصناعات التي قامت بين عامي 2014 و2017. وكان ذلك كله بهدف تنظيم استهلاك المواد النانوية في البيئة لكيلا تتحول إلى خطر يهدد حياة الانسان.
كذلك في عام 2011 قامت الولايات المتحدة الأمريكية بالتعاون مع كندا من خلال تنظيم مجلس تعاوني تنظيمي كان هدفه الأساسي ملائمة النهج المتبع في التنظيم المتعلق بمختلف المجالات. والتي كان منها مجال تقانة النانو، وبالتالي تم مشاركة المعلومات حول استخدام هذه التقنية والمواد النانوية في مختلف البلدين. وذلك بهدف الوصول إلى تنظيم عالمي لضمان استخدام التقنية بأمان.
عزيزي القارئ، في حال أعجبتك المقالة لا تنسى الاشتراك بقناتنا على يوتيوب التي توفر كل جديد في مجال الدورات التدريبية التقنية والمجانية بشكل كامل.
كذلك يمكنك تصفح الموقع الخاص بنا للوصول إلى المدونة وقراءة المزيد من المواضيع التقنية، أو التعرف على الدورات التدريبية التي يتيحها الموقع.