کاربرد فناوری نانو در سیستم های اعلان خطر

کاربرد فناوری نانو در سیستم های اعلان خطر

فرمت: PPT  تعداد صفحات: 21

فناوری نانو: فناوری‌ نانو واژه‌ای است کلی که به تمام فناوری‌های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می‌شود. معمولاً منظور از مقیاس نانو ابعادی در حدود nm1 تا nm 100می‌باشد. (1 نانومتر یک میلیاردیم متر است).

حسگر چیست؟

حسگرها ابزارهائی هستند که تحت شرایط خاص، از خود واکنش های پیش بینی شده و مورد انتظار نشان می دهند. شاید بتوان دماسنج را جزء اولین حسگرهائی که بشر شناخت، به حساب آورد.

بدن انسان یکی از حسگرهای زندi عالم هستی به شمار می آید، که در مقابل گرما و سرما از خود واکنش نشان می دهد. با پیشرفت علم در دنیا و به وجود آمدن وسائل الکترونیکی و تحولات عظیمی که در چند دهة اخیر و در خلال قرن بیستم به وقوع پیوست، نیاز به ساخت حسگرهای دقیق تر، کوچکتر و با قابلیتهای بیشتر احساس شد.

حسگرهائی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند، دارای حساسیت بالائی هستند بطوریکه به مقادیر ناچیزی از گاز، گرما یا تشعشع حساسند. بالا بردن درجه حساسیت، بهره و دقت این حسگرها نیاز به کشف مواد و ابزارهای جدید دارد. با آغاز عصر نانوتکنولوژی، حسگرها نیز تغییرات شگرفی خواهند داشت. با نانولوله ها می توان، هم حسگر شیمیائی و هم حسگر مکانیکی ساخت. به خاطر کوچک و نانومتری بودن ابعاد این حسگرها، دقت و واکنش آنها بسیار زیاد خواهد بود، به گونهای که حتی به چند اتم از یک گاز نیز واکنش خواهند داد.

نانو حسگر

یک نانوحسگر وسیله ای است بسیار ریز که قادر به شناسایی و ارائه پاسخ به محرک های فیزیکی در مقیاس یک نانومتر باشد و در ساخت آنها از نانوذرات، نانوپوشش‌ها و یا از سایر مواد مصرفی نانومتری استفاده شده است و تولید آنها از طریق فناوری مرسوم می‌باشد. نانو حسگرها نسبت به سایر حسگرها حساسیت بیشتری داشته داشه و سریعتر شناسایی می کند. در نتیجه بعلت شناسایی مواد در غلظت نانو باعث خسارت کمتر از نظر آتش سوزی، آسیب های جسمانی به کارگران و … می شوند. استفاده از تغییرات ظرفیت شبکه نانو لوله‌های کربنی تک دیواره جهت تشخیص بخارهای شیمیایی روشی جهت پاسخ ‌دهی سریع و به محدوده وسیعی از گازها حساس می‌باشد.

حسگرهای شیمیایی

حسگر گاز یونیزه که نوعی حسگر شیمیایی است، بر مبنای نانولوله های کربنی عمل می کند. از این حسگر می‌توان در کروماتوگرافی گازی بهره برد. حسگرهای هیدروژن مبتنی بر نانولوله تیتانیوم در شبکه‌ای از حسگرهای بی‌سیم مورد استفاده قرار گرفته است تا غلظت هیدروژن را در جو اندازه گیری نمایند. از دیگر حسگرهای شیمیایی که بر مبنای نانوله ها عمل می کنند می توان به حسگر شیمیایی برای مولکول‌های گازی NO2 و NH3 اشاره نمود.

حسگرهای زیستی

حسگرهای نانومولکولی می‌توانند به تشخیص سریعتر بیماری های ژنتیکی کمک کنند و کاربردهای متعددی نیز در پزشکی، بیوتکنولوژی و دیگر زمینه‌ها دارند. این روش تک‌مولکولی نانومتری می‌تواند سبب بهبود چشمگیر تشخیص بیماریهای ژنتیکی شامل انواع سرطانهای رو به رشد که نشانگر‌های ژنتیکی آنها شناخته شده است، شود. شاید کاربردیترین قابلیت این حسگرها در فرآیند کشف دارو باشد، جایی که امکان سنجش سریع پاسخ ژن‌ها به داروها، حیاتی است.

کاربرد نانولوله ها در حسگرهای گازی

استفاده از نانولوله در حسگرهای گازی یکی از زمینه های مهم فعالیت های تحقیقاتی است زیرا این مواد می توانند کارآیی حسگرهای گازی را بهبود بخشند. یکی از مشکلات عمده این حسگرهای پیشرفته آن است که این مواد بوسیله گازهایی که توسط آنها تست می شوند یا بوسیله دیگر گازهای موجود در اتمسفر مسموم می شوند.

استفاده از نانولوله‌ها برای شناسایی گازها

مقاومت الکتریکی نانولوله‌های کربنی در اثر برخورد اتم‌ها یا مولکول‌ها به آنها تغییر می‌کند. این ویژگی قابل استفاده در دستگاه‌هایی است که در ساخت آنها از نانولوله‌ها به عنوان حسگرهای شیمیایی استفاده می‌شود.

تغییر شکل یا فرورفتگی‌های کوچکی که در نتیجه برخورد گازها به وجود می‌آیند باعث تغییر ویژگی‌های الکترونیکی نانولوله‌ها می‌شوند. از نانولوله‌های کربنی می‌توان برای تشخیص گازهایی استفاده نمود که به سختی با روش‌های اندازه‌گیری کنونی مشاهده می‌شوند. هنگامی که دیواره‌ها در اثر برخورد گازها تغییر شکل می‌دهند، جریان الکتریسیته تغییر می‌کند و به ما اجازه می‌دهد که حضور و میزان فشار گازها را اندازه‌گیری کنیم.

حسگر شناسایی الکل مبتنی بر فناوری نانو

فناوری نانو به زودی با شناسایی رانندگانی که الکل مصرف نموده اند، می‌تواند به ایمنی جاده‌ها کمک کند. برای ساخت یک آنالیز کننده بازدم (تنفس) بهبود یافته، از فناوری نانو کمک گرفته‌اند. اکسید روی را با ساختاری شبیه گل‌ها به نام نانوگل‌ها ،‌ در حسگرهای اتانول سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرد ولی این ساختار جدید، حساسیت را بهبود داده است.

مقاومت اکسید روی هنگامی که در معرض اتانول قرار می‌گیرد، تغییر می‌کند. نانوساختارهای اکسید روی به علت افزایش سطح ویژه، برهم‌کنش بین مولکول‌های اتانول و اکسید روی بیشتر و آسانتر می‌شود.

یک حسگر برای این سیستم، با سیم‌کشی بین دو قطعه از این گل‌ها در یک مدار، ساخته می‌شود. به این ترتیب که یک قطعه در معرض اتانول قرار دارد، در حالی که قطعه دیگری در معرض اتانول قرار ندارد و اتانول به آن نمی‌رسد، سپس مقاومت بین این دو قطعه مقایسه می‌شود. کاربردهای دیگر برای نانوگل‌ها می‌تواند شامل مونیتور کردن گازهای احتراق از کارخانه‌ها و وسایل نقلیه، می‌باشد.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ آشنایی با سیستم های اعلام حریق

⇐ دوره سیستم اعلام و اطفاء حریق

⇐ پاورپوینت طراحی سیستم های اعلام حریق