Nano malzeme, en az bir dış boyutu 100 nanometre (nm) veya daha az olan veya iç yapıları 100 nm veya daha az olan malzemelerdir. Bilinen malzemelerle aynı bileşime sahip olan nano malzemeler, farklı fiziko-kimyasal özelliklere sahip olabilir.

Nano malzeme nedir? Kısaca tanımladık. Bu malzemeler hakkında daha detaylı bilgi edinelim. Nano ölçeğe indirgenen malzemeler, makro ölçekte gösterdiklerinden çok farklı özellikler gösterebilir. Opak maddeler şeffaflaşması(bakır), inert malzemelerin katalizör haline gelmesi (platin), kararlı malzemelerin yanıcı hale gelmesi (alüminyum), katıların oda sıcaklığında sıvıya dönüşmesi (altın), yalıtkanların iletken (silikon) haline gelmesi bunlara birer örnektedir. Nano malzemeler, malzemelerin veya parçacıkların minyatürleştirilmesinde şeklinde basit bir adım değildir. Genellikle çok farklı üretim yaklaşımları gerektirirler. “Yukarıdan aşağıya” ve “aşağıdan yukarıya” olarak sınıflandırılan çeşitli boyutlarda nano malzemeler oluşturmak için birkaç işlem vardır.

Nano Malzeme Tanımı

Nano Malzeme Tanımı

Nano malzemeler, örneğin bir silikon mikroçip yüzeyinde devreler oluşturmak için aşındırma gibi daha büyük malzeme parçalarından çok küçük yapılar üreterek yukarıdan aşağıya tekniklerle inşa edilebilir. Ayrıca aşağıdan yukarıya tekniklerle, atom atom veya molekül molekül inşa edilebilirler. Bunu yapmanın bir yolu, atomların veya moleküllerin doğal özelliklerinden dolayı kendilerini bir yapı halinde düzenledikleri kendi kendine montajdır. Yarı iletken endüstrisi için yetiştirilen kristaller, tıpkı büyük moleküllerin kimyasal sentezi gibi, kendi kendini birleştirmenin bir örneğini sağlar. Bu ‘konumsal montaj’, inşaat üzerinde daha fazla kontrol sunsa da, şu anda çok zahmetlidir ve endüstriyel uygulamalar için uygun değildir.

Nano Malzemelerin Boyutları

Bu nano materyal sınıflandırması, bir materyalin nano ölçek (<100 nm) aralığının dışında kalan boyut sayısına dayanmaktadır.

Nano Malzemelerin Boyutları

Nano Malzemelerin Boyutları

  • Sıfır boyutlu (0D) nano malzemelerde tüm boyutlar nano ölçekte ölçülür (hiçbir boyut 100 nm’den büyük değildir). En yaygın olarak, 0D nano malzemeler nano partiküllerdir.
  • Tek boyutlu nano malzemelerde (1D), bir boyut nano ölçeğin dışındadır. Bu sınıf nano tüpleri, nano çubukları ve nano telleri içerir.
  • İki boyutlu nano malzemelerde (2D), iki boyut nano ölçeğin dışındadır. Bu sınıf plaka benzeri şekiller sergiler ve grafen, nano filmler, nano katmanlar ve nano kaplamaları içerir.
  • Üç boyutlu nano malzemeler (3D), herhangi bir boyutta nano ölçekle sınırlı olmayan malzemelerdir. Bu sınıf toplu tozlar, nano partikül dispersiyonları, nano tel demetleri ve nano tüplerin yanı sıra çoklu nano katmanları içerebilir.

Nano Malzemenin Kullanım Alanları

Malzemeleri belirli bir şekilde belirli bir rol oynayacak şekilde üretme yeteneği sayesinde, nano malzemelerin kullanım alanları, sağlık ve kozmetikten, çevre koruma ve hava temizlemeye kadar çeşitli endüstrilere yayılmıştır.

Örneğin sağlık hizmetleri alanı, nano materyalleri çeşitli şekillerde kullanır ve en önemli kullanımlarından biri ilaç dağıtımıdır. Bu sürecin bir örneği, kemoterapi ilaçlarının doğrudan kanserli hastalar taşınmasına yardımcı olmak ve aynı zamanda kardiyovasküler hastalıklarla savaşmak için hasarlı arter bölgelerine ilaç vermek için nano partiküllerin geliştirilmesidir. Bakteri sensörleri oluşturmak için nano tüplere antikor eklenmesi gibi işlemlerde kullanılmak üzere karbon nano tüpler de geliştirilmektedir.

Nano malzemelerin kullanıldığı endüstrilerden biri de havacılıktır. Havacılıkta, karbon nanotüpler uçak kanatlarının dönüştürülmesinde kullanılabilir. Nano tüpler, bir elektrik voltajının uygulanmasına yanıt olarak bükülmek için kompozit bir formda kullanılır.

Bu malzemelerin kullanıldığı bir başka süreç de çevresel korumadır. Bu süreçlerde de nano malzemelerden yararlanır. Bunlara nano teller denir. Nano tellerin (çinko oksit nano teller) esnek güneş pillerinde kullanılması ve ayrıca kirli suyun arıtılmasında rol oynaması için uygulamalar geliştirilmektedir.

Nano Malzemenin Avantajları

Nano malzemelerin özellikleri, özellikle de boyutları, malzemelerin toplu hallerine kıyasla çeşitli farklı avantajlar sunar. Özel gereksinimlere göre uyarlanabilmeleri açısından çok yönlülükleri, kullanışlılıklarını vurgular. Nano malzemenin avantajları arasında, çok sayıda endüstride kullanımlarına yönelik talebi tekrar artıran yüksek gözenekliliktir.

Enerji sektöründe nano malzemelerin kullanımı, güneş panelleri gibi mevcut enerji üretme yöntemlerini daha verimli ve uygun maliyetli hale getirebilmeleridir. Ayrıca enerjiyi hem kullanmak hem de depolamak için yeni yollar açmaları açısından avantajlıdır.

Nano malzemeler ayrıca elektronik ve bilgi işlem endüstrisinde bir dizi avantaj sunacak şekilde ayarlanmıştır. Kullanımları, atomik düzeyde elektronik devrelerin inşasının doğruluğunda bir artışa izin verecek ve çok sayıda elektronik ürünün geliştirilmesine yardımcı olacaktır.

Nano malzemelerin çok büyük yüzey-hacim oranı, hücrelerin ve aktif bileşenlerin bağlanmasına izin veren tıbbi alanda kullanımlarında özellikle yararlıdır. Bu, çeşitli hastalıklarla başarılı bir şekilde mücadele etme olasılığındaki artışın bariz avantajıyla sonuçlanır.

Nano Malzemenin Dezavantajları

Nano malzemenin avantajlarının yanı sıra, bir takım dezavantajları da vardır. Nano malzemelerin yaygın kullanımının göreceli yeniliği nedeniyle, malzemelere maruz kalmanın sağlık ve güvenlik yönleri hakkında çok fazla bilgi yoktur.

Şu anda, nano malzemelerle ilgili ana dezavantajlardan birinin inhalasyon maruziyeti olduğu düşünülmektedir. Bu endişe, sonuçları karbon nano tüpler ve nano lifler gibi nano malzemelerin pulmoner fibroz gibi zararlı pulmoner etkilere neden olabileceğini öne süren hayvan çalışmalarından kaynaklanmaktadır. Diğer olası sağlık riskleri, yutulmaya maruz kalma ve toz patlaması tehlikeleridir.

Ek olarak, nano malzemelerle ilgili hala bilgi eksiklikleri var, bu da üretim sürecinin genellikle karmaşık ve zor olabileceği anlamına geliyor. Genel süreç de pahalıdır ve mali kayıpları önlemek için özellikle tüketim mallarında kullanımları ile ilgili olarak optimum sonuçlar gerekmektedir.

Herhangi bir potansiyel çevresel etkiye ilişkin risk değerlendirmeleri, cilde uygulanan güneş kremi gibi kozmetik ürünlerde kullanılan nano malzemelerin su ekosistemlerine girme riski taşıdığını göstermektedir. Tasarlanan nano malzemeler, daha büyük boyutta parçacıklar oluşturmak için birikmeden önce göller ve nehirler gibi su kütlelerinde de son bulabilir. Bu, büyüme ve üreme gibi yaşam süreçlerinde muhtemelen bir düşüşe neden olarak tatlı su türlerini risk altına sokabilir.

Bu tür tatlı su ekosistemlerindeki materyallerin neden olduğu aynı sorunlar, muhtemelen deniz ekosistemlerini de ilgilendirmektedir. Nano malzemelerin, toprak gibi çevrenin diğer yönlerinde kanalizasyon çamuru yoluyla birikmesi ek bir endişe kaynağıdır. Tasarlanmış bu nano malzemelerin konsantrasyonlarının oldukça küçük olması beklense de, tekrarlanan salınım konsantrasyonların zaman içinde artmasına neden olarak ilgili olumsuz etkileri şiddetlendirebilir.

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here