O conceito básico da nanotecnologia | Mecânica Industrial
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A nanotecnologia é a manipulação da matéria a nível molecular ou atômico para produzir novos materiais e dispositivos com novas propriedades extraordinárias. No entanto, a nanotecnologia não é uma nova disciplina. É a fusão de múltiplas disciplinas científicas (biologia, física, química, medicina e engenharia) e a combinação de conhecimento para adaptar materiais em nanoescala; aproximadamente na faixa de 1-100 nanômetros (10 -9 m).
A nanotecnologia está intimamente relacionada à nanociência, o estudo teórico e experimental básico da matéria em nanoescala antes de aplicar o conhecimento adquirido para a fabricação do dispositivo.
Mas a questão é por que a nanotecnologia é tão inovadora e revolucionária? A resposta reside na mecânica quântica.
O comportamento da matéria muda significativamente quando a área de superfície para a relação de volume aumenta de forma tão dramática. A física clássica já não controla o comportamento do material que agora está sob o controle de leis quânticas. Este fato dá ao material nanoestruturado novas habilidades e propriedades que podem ser mais favoráveis ​​do que as versões do material a granel. Um bom exemplo é que alguns polímeros, embora sejam isolantes no valume, eles se tornam semicondutores à escala nanométrica.
Desenvolvimento de materiais nanoestruturados
O estado atual da nanotecnologia permite a fabricação de materiais nanoestruturados e a adaptação de suas propriedades. O desenvolvimento de dispositivos nanomecânicos mais complexos (nanorobôs, nanocircuitos, etc.) ainda está em fase inicial.
Nanopós
Estes pós consistem em partículas de algumas dezenas a algumas centenas de nanômetros de tamanho. Devido à grande relação superfície / volume, estes materiais apresentam novas propriedades melhoradas quando comparadas às suas propriedades em quantidade. O uso de nanopós pode criar novos materiais, como plásticos com resistência à luz UV, osso sintético, medicamentos mais efetivos e catalisadores.
Os nanotubos são cilindros ocos cujas paredes consistem em folhas de átomos de uma ou várias camadas. Seu diâmetro está na faixa de alguns nanômetros. Os primeiros nanotubos descobertos consistiam em átomos de carbono (nanotubos de carbono), mas logo nanotubos de outros elementos também foram desenvolvidos.
Essas estruturas são muito populares no atual mercado de nanotecnologia. Eles são usados ​​para construir materiais extremamente fortes e leves com uma variedade de aplicações, como a fabricação de veículos. Outros usos podem envolver futuros nanocircuitos, engrenagens mecânicas para nanomáquinas, etc. Outra aplicação futura pode ser o emprego de nanotubos de carbono em telas de exibição de painel plano.
Nanofios são estruturas cilíndricas com um diâmetro de alguns nanômetros. A diferença entre os nanotubos e os nanofios é que os últimos não são ocos. Eles são considerados adequados para a construção de dispositivos eletrônicos e chips.
Uma membrana nano-estruturada tem a capacidade de filtrar moléculas de líquidos ou gases. Na natureza, as membranas celulares permitem que as moléculas as penetrem e contribuam para a formação de compostos químicos. A adaptação dessas nanomembranas pode resultar na filtragem seletiva de moléculas de tamanho específico.
Áreas de aplicação de Nanotecnologia
Energia: a nanotecnologia pode melhorar a tecnologia existente nas células de combustível, a fim de aumentar seu ciclo de vida e reduzir o custo dos catalisadores. As células solares também aumentarão sua eficiência de conversão de energia reduzindo o custo. A produção de combustível também pode tornar-se mais eficaz, tornando a extração e o processamento mais econômicos.
Medicina: as nanopartículas podem ser desenvolvidas para administrar drogas às células doentes. Novos materiais biocompatíveis são produzidos que podem ser usados ​​para fazer implantes médicos. Os stents também são desenvolvidos para prevenir o bloqueio da artéria.
Indústria: Os fabricantes de veículos podem usar a nova luz e materiais extremamente fortes (por exemplo, nanotubos de carbono) para construir carros mais rápidos e seguros. A mesma tecnologia também se aplica na indústria aeroespacial. A indústria têxtil pode se beneficiar do desenvolvimento de nanofibras. A roupa feita de nanofibras é repelente contra as manchas e pode ser lavada a temperaturas muito baixas. Outra excelente aplicação tem a ver com a eletrônica incorporada. A nanotecnologia também poderia revolucionar a indústria alimentar, melhorando os procedimentos de conservação, processamento e embalagem. Outras aplicações incluem identificação de bactérias e nanoencapsulação de compostos alimentares bioativos para mantê-los em um ambiente seguro e antimicrobiano.
Comunicação e eletrônica: os avanços na nanotecnologia reduzirão o peso e o consumo de energia dos dispositivos eletrônicos. A velocidade de processamento de dados aumentará, e novos dispositivos portáteis estarão disponíveis em breve. Isso revolucionará o mundo da comunicação e da transferência de dados.
Bens de consumo: outros produtos de uso diário que podem ser desenvolvidos incluem óculos de sol antireflexos, cosméticos de nova geração, cerâmicas e óculos fáceis de usar, etc.
Muitos afirmam que a nanotecnologia pode implicar muitos riscos e perigos para o futuro. Isso pode resultar de um uso abusivo da nova tecnologia (por exemplo, desenvolvimento de novos sistemas de armas poderosas, detecção de sistemas que ameaçam todos os níveis de privacidade, etc.), fato que suscita preocupações sociais, éticas e de segurança. A nanotecnologia é muito promissora, mas seria imprudente ignorar os aspectos negativos e não lidar com eles.
Uma vez que já entrou em nossas vidas, é bastante seguro dizer que definitivamente mudará a maneira como vivemos.