BETÜL KURTENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ

121125062

NANOTEKNOLOJİ VE UYGULAMA ALANLARI

İçerikNanoteknolojinin tanımıNanoteknolojinin tarihçesiNanoteknolojinin hedefleriUygulama alanlarıTürkiye’ de nanoteknolojiEkler

Nanoteknoloji nedir ?

Nano kelimesi, Yunanca "nannos" kelimesinden gelir ve "küçük yaşlı adam veya cüce" demektir. Günümüzde nano, teknik bir ölçü birimi olarak kullanılır.

Nanoteknoloji maddeyi atomik ve moleküler seviyede kontrol etme bilimidir. 1 nm , metrenin milyarda biridir. (10-9 ) Her bir nm sadece 3 ile 5 atom genişliğindedir ,yani ortalama bir insan saç kalınlığından yaklaşık 40,000 kez daha küçüktür.

Nanoteknoloji, birbiriyle iç içe geçen disiplinlerin teknolojiyle birleşerek aldığı isimdir.

Fizik, malzeme bilimi, elektronik, kimya, biyoloji gibi bilim dallarından araştırmacılar, nanoteknoloji çalışmaları yapmaktadır.

NANOTEKNOLOJİNİN TARİHÇESİ60`lar-Feynman Nanoteknoloji vizyonunun ortaya

çıkışını, 1959 yılında fizikçi Richard Feynman’ın malzeme ve cihazların moleküler boyutlarda üretilmesi ile başarılabilecekleri üzerine yapmış olduğu ünlü konuşmasına kadar dayandırabiliriz(There is Plenty of Room at the Bottom).

Bu konuşmasında Feynman minyatürize edilmiş enstrümanlar ile nano yapıların ölçülebileceği ve yeni amaçlar doğrultusunda kullanılabileceğinin altını çizmiştir.

90’lar – Fullerene - Karbon Nanotüpler -Drexler

1990’ların başında Rice Üniversitesinde Richard Smalley öncülüğündeki araştırmacılar 60 karbon atomunun simetrik biçimde sıralanmasıyla elde edilen futbol topu şeklindeki “fullerene” molekülleri geliştirilmiştir.

Elde edilen molekül 1 nanometre büyüklüğünde ve çelikten daha güçlü, plastikten daha hafif, elektrik ve ısı geçirgen bir yapıya sahipti. Bu araştırmacılar 1996 yılında Nobel Kimya ödülünü aldılar.

1991 yılında da Japon NEC firması araştırmacılarından biri olan Sumio Iijima, karbon nano tüpleri bulmuştur. Karbon nano tüpler, fullerene molekülünün esnetilmiş bir şekli olup benzer şekilde önemli özelliklere sahiptir.

KARBON NANOTÜPLERİN

ÖZELLİKLERİ

Düğüm yapılabilecek kadar esnek malzemelerdir.

Isıl iletkenlikleri, en iyi ısıl iletken olan elmasın 2 katıdır.

En iyi yüksek mukavemetli çelik alaşımından 30 kat daha güçlüdür.

Bakır telden 1000 kat daha fazla elektrik taşıyabilir.

Yoğunluğu, en hafif malzemelerden olan alüminyumun yarısı kadardır.

2000’ler

1999 yılında ABD’ de Bill Clinton hükümeti nanoteknoloji alanında yürütülen araştırma, geliştirme ve ticarileştirme faaliyetlerinin hızını artırma amacını taşıyan ilk resmi hükümet programını, Ulusal Nanoteknoloji adımını (National Nanotechnology Initiative) başlattı.

2001 yılında Avrupa Birliği, Çerçeve Programına Nanoteknoloji çalışmalarını öncelikli alan olarak dahil etti.

Japonya, Tayvan, Singapur, Çin, İsrail ve İsviçre benzer programlar başlatarak 21. yüzyılın ilk küresel teknoloji yarışında önlerde yer almak için çalışmalarına hız verdi.

Nanoyapıların elde edilmesinde iki ana yöntem bulunmaktadır:

1- Bottom-up: Aşağıdan yukarıya yaklaşımı (küçükten büyüğe), moleküler nanoteknolojiyi belirtir ve organik veya inorganik yapıları, maddenin en temel birimi olan atomlardan başlayarak atom atom, molekül molekül inşa edilmesi yöntemini ifade eder.

2- Top-down: Yukarıdan aşağıya yaklaşımı (büyükten küçüğe), makineler, asitler ve benzeri mekanik ve kimyasal yöntemler kullanılarak nano yapıların fabrikasyonu ve imal edilmesi yöntemlerini ifade eder.

Teknolojinin bugünkü seviyesi sebebi ile yapılan çalışmaların bir çoğu yukarıdan aşağıya (top-down) klasmanında değerlendirilir.

Nanoteknolojinin Amaçları

Nanometre ölçekli yapıların analizi, Nanometre boyutunda yapıların

fiziksel özelliklerinin anlaşılması, Alışılandan farklı ve üstün

malzeme özellikleri/üretim

süreçlerinin elde edilmesi Daha dayanıklı, hafif ve hızlı yapılar Daha az malzeme ve enerji kullanımı

Nanoteknoloji ve Uygulama Alanları

1-Havacılık Ve Uzay Araştırmaları 2-Nano Elektronik Ve Bilgisayar Teknolojileri 3-Malzeme  Ve İmalat Sektörü 4-Tıp Ve Sağlık Sektörü 5-Tekstil Sektörü 6- Çevre Ve Enerji 7- Bioteknoloji Ve Tarım 8- Savunma

 Havacılık ve Uzay Araştırmaları: 

Çekme direnci çelikten kat kat yüksek nano tüpler sayesinde dünya yüzeyinden atmosfere kadar yükselebilecek yapılar inşa edilmesi potansiyel uygulama alanları içinde yer alabilir. Böylece uzay araştırma maliyetlerinin büyük bir kısmını meydana getiren fırlatma maliyetleri düşürülebilir.

Uzay asansörü: Bir uzay asansörünün karbon nanotüpler ile oluşturulabileceği fikri ilk kez 1950 yılında öne sürüldü. Şimdi ise Yıllık Uzay Asansörü Konferansında bir Japon firması 2050 yılında bir uzay asansörü inşa etmeyi planladığını duyurdu

Nano Elektronik ve Bilgisayar Teknolojileri

Kalıcı bilgisayar belleği:

Nanoboyutlu yapıların veri depolama kapasitesi mevcut hafıza aygıtlarından 10 – 100 kat daha fazladır.

Nanoelektronik diyotlar ve transistörlerden entegre devre.

Karbon nanotüp transistörler geleceğin ultra hızlı ve küçük

bilgisayarlarının yapıtaşlarıdır.

Malzeme ve İmalat Sektörü Malzemelerin atomik ve moleküler boyutlardan başlayarak inşa

edilmesi, konvansiyonel metodlar ile elde edilen malzemelere oranla daha sağlam ve hafif maddelerin ortaya çıkmasını sağlayacaktır.

Örn: Wilson markası tarafından üretilen Double core tenis topunun iç kısmı Air D-Fence marka kauçuk ile kaplanarak hava basıncının topun içine hapsedilmesini sağlamıştır. Bu kaplama topun en az 2 kat daha fazla zıplamasını ve topun ömrünün uzamasını sağlamıştır.

Son yıllarda tıp biliminin karşılaştığı en önemli hastalıklar arasında gösterilen kanser ve kanserli hücrelerin yok edilmesi sorununa UNAM’dan umut veren çözümler geliyor.

UNAM nanobiyoteknoloji grubundan Yrd. Doç. Dr. İhsan Gürsel tarafından geliştirilen yeni bir yöntemle hem kanserli dokuların tamamen öldürülmesi hem de bağışıklık sisteminin uzunca bir süre alarmda kalması sağlandı. Nanometre boyutundaki kesecikler içerisine yerleştirilen bazı nükleik asitler, bağışıklık sistemini alarma geçirerek, kanserli dokuları yüzde 91 oranında ortadan kaldırabiliyor. Şimdilik farelerde yapılan bu deneyler kanser aşısını arayan bilim dünyası için yeni bir ışık oldu.

TIP ALANINDA NANOTEKNOLOJİ

Ameliyat yapabilen, vücuda enjekte edilecek nanorobot geliştirildi

Nanorobotlar; nanometre boyutlarında oldukları için bir DNA molekülünden daha küçükler ve hücre içine rahatlıkla girebilirler. Bu sayede hücresel düzeydeki bozuklukları tedavi etmek amacıyla kullanılabilecekler. Nanorobotların gelecekte şırınga ile taşıdığı sıvıyı hücre içine aktarabilmesi sayesinde ilaçların sağlıklı hücreleri etkilemelerinin öne geçilecek ve yan etkileri ortadan kalkacaktır.

Çevre ve Enerji:  Nano kompozitlerin yaygın olarak kullanılması ile daha yüksek

verimliliğe sahip motorların ve dolayısı ile daha temiz, çevre dostu ulaşım sistemlerinin kurulması mümkün olacaktır.

Örneğin akaryakıtta nanoteknoloji ; Ağustos 2006, Petrol Ofisi – Oxonico şirketi EnviroxTM (Dizel Katalizörü) üretti. Yanma prosesini modifiye eder, karbonun yanma sıcaklığını düşürür (karbonun yanması motorun temizlenmesini sağlar) Yakıt tüketimini azaltır (yakıtta %10 tasarruf sağlar) Zararlı egzoz emisyonlarını azaltır

Su ve kir tutmayan kendi kendini temizleyen akıllı yüzeyler

Örneğin, yaprağı hiç ıslanmayan ve kirlenmeyen lotus çiçeğinin özelliğinden yararlanılarak kirlenmeyen, ıslanmayan kaşıklar , çatallar, tabaklar, elbiseler üretilebilecektir

Bioteknoloji ve Tarım Tıp ve sağlık sektörlerinde uygulanabilecek teknolojilerin genişletilmesi ile ;

bioteknoloji, ilaç ve tarım sektörleri ürünlerinde bu teknolojiler uygulanacaktır. Moleküler gıda sentezi ile kıtlık ve açlığın önlenmesi mümkün olabilir.

Örneğin bitkileri böceklere karşı korumak için moleküler seviyede kimyasalların geliştirilmesi hayvanlar ve bitkilerin genlerinin hayvanlar için ilaçların, DNA testleri için nanoölçekte kontrol yöntemlerinin geliştirilmesi sağlanabilir

Savunma Sektörü

Akıllı üniforma:• Düşman askeri lazer silahıyla nişan aldığında haber verecek,• Enerjiye ihtiyacı olduğunda güneş pili gibi çalışacak,• Zehirli biyolojik ve kimyasal gazları tespit edecek,• Gece karanlığında kendi askeri tarafından tanınabilecek,• Aynı zamanda çok hafif ve ucuz olacak

Tekstil SektörüTekstil ürünlerine farklı özellikler kazandırmak için kimyasal maddelerin; sentetik lif yapısına eklenmesi, kumaş yüzeyine apre işlemleri sırasında eklenmesi ve nano lif polimer çözeltisine katılarak kumaş yüzeyinin kaplanması gibi yöntemler uygulanabilir..

Spor TekstiliKayak giysileri,dağcılık giysileri, sörf-yelken-yüzme

sporlarına ait giysilerin yapımında yararlanılır. Bu giysilerin özellikleri;

Vücudun terini atabilen, nefes alabilen çabuk kuruyan , ince olmasına karşın kışın sıcak tutabilen, yazın serin tutan, yüksek konforlu sportif giysiler olmalarıdır.

• Micheal PHELPS’in olimpiyatlarda dünya rekorunu kırdığı mayo; nano teknoloji tarafından geliştirildi(2008 olimpiyatları)

• Ancak bu mayoların yarışmalarda kullanılması 2010 yılında yasaklandı.

Koruyucu Tekstiller

İtfaiye/yangınla mücadele için yanmaz giysiler;

Uygulama Halinde Olan Teknolojik Ürünler

Sileceksiz Cam Leonardo Fioravanti tarafından tasarlanan bu

ürün dört katmandan oluşmakta. Birinci katman(havayla temas halindeki), güneş ışınlarını filtreliyor ve suyu uzaklaştırıyor. İkinci katman cam üzerindeki tozların kenarlara doğru itilmesini sağlıyor. Üçüncü katman, cam üzerindeki tozu algılayıp ikinci katmanın harekete geçmesini sağlıyor. Ve son olarak dördüncü katman ise tüm bu mekanizmanın elektrik enerjisini sağlıyor. Nanoteknoloji ürünü olan bu yeni tasarım seri üretimi 5 yıl içerisinde başlayacak gibi gözüküyor, ancak çalışan bir örneği Hidraadlı bu prototipde kullanılmış.

Karbon Nanotüpler Bu Sefer Ayakkabı Altlığında

Adidas, Lone Star adını verdiği, dünyanın ilk karbon nanotüple kuvvetlendirilmiş tabana sahip ayakkabısını geliştirdiklerini duyurdu. Daha önce tenis raketi, beyzbol sopası gibi ürünlerde kullanılan karbon nanotüpler, bu sefer ayakkabı altlığında kullanılmış oldu.

Nanoteknolojik pil

Küçültülmüş yazılar

http://www.bilgiustam.com/nanoteknoloji-nedir-faydalari-ve-kullanim-alanlari-nelerdir/527-271038/

Türkiyede Nanoteknoloji 

Türkiye, nanoteknoloji konusunda yapılan yayın açısından 23’üncü, patent sayısı açısından 24’üncü, patent başına düşen yayın sayısı açısından ise 23’üncüsırada yer alıp istikrarlı bir tablo çiziyor. Türkiye’nin gerek patent, gerekse yayın sayısında istenen seviyelerde olmadığı görülüyor

Leonardo da Vinci İtalyan sanatkar ve bilgini.

Döneminin önemli bir düşünürü , mimarı, mühendisi, mucidi,  matematikçisi, anatomisti, müzisyeni, heykeltıraşı, botanisti,jeoloğu, kartografı, yazarı ve  ressamıdır. En tanınmış yapıtları Mona Lisa (1503-1507) ve Son Akşam Yemeği'dir (1495-1497).Rönesans sanatını doruğuna ulaştırmış, yalnız sanat yapısına değil, çeşitli alanlardaki araştırmaları ve buluşlarıyla da tanınan, dünyanın gelmiş geçmiş en büyük sanatçılarından ve dehalarından biri kabul edilir.

Leonardo, Floransa’ya yakın Venici köyünde dünyaya gelmiştir. Babası memur annesi hizmetçi bir kadındır. İlk çocukluk yıllarını büyükannesinin yanında geçirmiştir. Okulda çetin matematik problemlerini çözerek üstün zekasını kanıtlamıştır. Düşünce ve projeleriyle yaşadığı dönemin çok ilerisindedir. Bir çok girişimleri çeşitli nedenlerle yarım kalmış ya da çoğu kez gerçekleşme olanağı bulamamıştır. Leonardo’nun projeleri çizdiği pek çok araç , makine ya da düzenek daha sonra ve günümüzde gelişmiş biçimiyle modern yaşamın birer parçası olmuştur.

Bilime en önemli katkısı ,insan anotomisine ilişkin ayrıntılı çizimleridir. Sağ koluna felç inen Leonardo da Vinci, resimden çok bilimsel çalışmalara ağırlık verdi. Leonardo 2 Mayıs 1519’da Amboise’daki evinde 67 yaşında öldü.

Balon ZeplinBir cismin havaya yükselebilmesi için

havadan daha hafif olması gerektiği ve sıcak havanın da soğuk havadan daha hafif olduğu düşüncesinden yola çıkarak balonu bulan, Fransız Etienne ve Joseph Montogolfier Kardeşlerdir. Montgolfier Kardeşler, ipek bir balonu sıcak havayla doldurdular, sonra bunu serbest bıraktıklarında balonun yükseldiğini gördüler. Bununla ilgili birçok deneyler yaptılar. 5 Haziran 1783’te de ilk sıcak hava balonunu uçurmayı başardılar. Bu balon, insanın uçurduğu ilk araçtı ve 2,5 km yol almıştı.

Sıcak hava balonlarının çalışması çok basit bir ilkeye dayanıyor: Sıcak hava ısınınca yükselir.  

Balon ana gövdesini oluşturan ve yanmaz kumaşlardan yapılan kısmın içi sıcak havayla dolduruluyor. Balonun ana gövdesinin altında, yolcuların ve havayı ısıtmaya yarayan yakıtın yer aldığı bir sepet bulunuyor. Gövdenin tepesinde yer alan ve paraşüt valfı olarak adlandırılan bir delikle, balonun içindeki hava kontrol edilebiliyor. Yolcu sepetinin üzerinde bulunan havayı ısıtan mekanizmanın ateşleyici bölümü ve deliği açıp kapatmaya yarayan ipler yardımıyla, balonun alçalıp yükselmesi sağlanıyor. Balonun yükselmesi istendiğinde, ateşleyiciyi çalıştıran ip çekiliyor ve ateş balonun gövdesindeki havayı ısıtarak yükselmesine neden oluyor. Eğer balonun alçalması istenirse, tepedeki deliği kontrol eden ip yardımıyla delik açılıyor ve sıcak havanın balonun tepesinden uçup gitmesine izin veriliyor. Gövdesindeki hava soğuyunca balon yeniden alçalmaya başlıyor

Balon yalnızca aşağı ve yukarı doğru hareket edebiliyorsa bir balon nasıl ilerliyor diye sorabilirsiniz. Bu sorunun yanıtı rüzgarda gizli. Balona yön veren şey, rüzgar. Atmosferin farklı yüksekliklerinde rüzgarlar farklı yönlere eserler. Balonu yönlendiren kişi alçalarak ya da yükselerek gitmek istediği yöne doğru esen bir rüzgar yakalamaya çalışır. Çok usta balon pilotları bile sıcak hava balonlarını tam anlamıyla kontrol edemez. Kimi zaman rüzgarlar istenmeyen yönden esebilir. Bu nedenle genelde ekipten birinin balonu yerden bir otomobille izlemesi ve nereye indiğini kontrol etmesi daha güvenli olur. Bunun yanında uçuştan önce hava durumunun kontrol edilerek ve rüzgarların yönlerinin saptanması ve esiş hızlarının ölçülmesi de gerekir.

Sıcak hava balonları geçmişte keşif, gözetleme ve askeri görevlere hizmet etmiştir. Günümüzdeyse daha çok turistik amaçlarla kullanılıyor.

BENİ DİNLEDİĞİNİZ

İÇİN TEŞEKKÜRLER