پژوهشکده نانو دانشگاه صنعتی بابل؛ مکانی برای تبدیل علم به عمل

فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیدهای عظیم است که در تمامی گرایشات علمی راه یافته واز فناوریهای نوینی است که با سرعت هرچه تمام تر در حال توسعه میباشد. از ابتدای دهه ۱۹۸۰ میلادی گستره طراحی و ساخت ساختمانها هر روزه شاهد نوآوریهای جدیدی در زمینه مصالح کارآراتر و پربازده ترمقاومت، شکل پذیری، دوام و توانایی بیشتر نسبت به مصالح سنتی است.

از این رو با توجه به اهمیت و گسترش روز افزون فناوری نانو در زمینه های مختلف و نیاز صنایع گوناگون کشور در بهره مند شدن از این فناوری به منظور ارتقاء کیفی وکمی محصولات مربوطه، در سال 1385 آزمایشگاه تحقیقاتی نانو بیوتکنولوژی در دانشگاه صنعتی (نوشیروانی) بابل تاسیس شد.

با انجام فعالیت های علمی و تحقیقاتی، این گروه تحقیقاتی در تاریخ 12/12/1387 با مجوز رسمی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری به گروه پژوهشی نانوبیوتکنولوژی تبدیل شده است.با تداوم و استمرار فعالیت های علمی ،پژوهشی و تحقیقاتی در این مرکز ، گروه پژوهشی نانوبیوتکنولوژی در سال 1389 یکبار دیگر ارتقاء پیدا کرده و به پژوهشکده فناوری نانو تبدیل شده است.

در این پژوهشکده، گروهای نانوبیوتکنولوژی ، نانو غشاء و نانومحاسباتی وجود دارد که مجهز به آزمایشگاه های مختلفی در این زمینه می باشند. از جمله اهداف و زمینه های تحقیقاتی این پژوهشکده می توان به شناسایی پتانسیل های کاربردی مواد نانوساختار،ابزارهای نانویی و نانوسامانه ها (نانوسیستم ها) در صنایع مختلف کشور از قبیل پزشکی، دارویی، دفاعی، محیط زیست و پتروشیمی اشاره کرد.

گروههای پژوهشی

پژوهشکده نانو نانو دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، دارای سه گروه پژوهشی با عنوان نانوبيوتكنولوژي، نانو غشا و نانومحاسباتی است که هرکدام باتجهیزات پیشرفته، عهده دار بخشی از سیر پیشرفت این پژوهشکده در حوزه نانو هستند.

گروه پژوهشی نانوبيوتكنولوژي

گروه پژوهشی نانوبيوتكنولوژي در سال 1385 با مساحت تقريبي 300متر مربع در دانشگاه صنعتي بابل تاسيس گرديد. اين گروه دارای آزمایشگاه های نانوبیومواد و نانوبیوسنسور بوده که عضو ملي آزمايشگاه هاي زيست فناوري كشور در زمينه استفاده از ريز فناوري و نانوذرات در زيست فناوري به شماره 508590/14062 مي باشد.

گروه پژوهشی نانو غشا

گروه پژوهشی نانو غشاء در حوزه ساخت نسل جدید غشاهای نانو فیلتر در تصفیه آب و پساب صنعتی فعالیت خود را در سال 1385 آغاز نموده است. این گروه ، یکی از سه گروه موجود در پژوهشکده فناوری نانو است که در زمینه ساخت انواع غشاء فعال می باشد.

گروه پژوهشی نانومحاسباتی

گروه پژوهشی نانو محاسباتی در سال 1389 فعالیت خود را آغاز نموده است. این گروه در واقع رابطی میان آزمایش های انجام شده در دو گروه دیگر و بیان کننده تئوری مربوط به این آزمایش ها بوده و روش های محاسباتی و شبیه سازی در حوزه نانو را توسط اساتید مجرب بیان می نماید.

محصولات

پژوهشکده نانو فناوری دانشگاه صنعتی بابل توانسته در مدت زمان فعالیت خود، محصولات کاربردی که برخی از آنها تجاری سازی هم شده اند، تولید کند، که در زیر به بخشی از این محصولات اشاره می شود.

نانوحسگرهای گازی

نانوحسگر وسیله ای است بسیار ریز که قادر به شناسایی و ارائه پاسخ به محرک های فیزیکی در مقیاس یک نانومتر است. نانوحسگرها کاربردهای متعددی در علوم مختلف ازجمله محیط زیست یافته اند که از آن جمله نشت گازهای مهلک است.

نشت گازهای مهلک یکی از خطرات روزمره زندگی صنعتی است. متاسفانه هشداردهنده های موجود در صنعت اغلب بسیار دیر موفق به شناسایی این گونه گازهای نشتی می شوند. این نوع حسگرها از نانوتیوب ساخته شده اند و می توانند مولکولهای گازهای سمی را جذب کنند. آنها همچنین قادر به شناسایی تعداد معدودی از مولکولهای گازهای مهلک در محیط هستند. این حسگرها برای شناسایی به هنگام گازهای بیوشیمیایی جنگی، آلاینده های هوا و حتی مولکولهای آلی موجود در فضا کاربرد خواهند داشت.

ایجاد پوششهای سرامیکی نانو لایه

نانو لايه ها يكي از مهمترين موضوعات در حوزه نانوتكنولوژي است. از طريق مهندسي سطوح و لايه ها در مقياس نانو يك محدوده وسيعي از كاربردها و اثرات فيزيكي جديد (مانند اثرات الکترومغناطيس و نوري) مي تواند حاصل گردد. علاوه بر اين توليد نانو پوشش هاي ابرساختار سراميكي سبب افزايش عمر قطعه پوشش داده شده خواهد شد. اين پوشش ها به علت نانوساختار بودنشان و هموژنيته يكسان آن در طول پوشش به طور قابل توجهي چندكاره مي باشند. اين پوشش ها علاوه بر سختي بالا، ضريب اصطكاك پايين را دارا بوده و داراي ضريب اصطكاك 4/0-3/0 در مقايسه با سطح فولاد مي باشند.

ساخت نانو شيشههای بيواكتيو جهت استفاده در بافت استخوان

اولين بار در سال 1969 پيوند شيميايي بين استخوان و تركيبات شيشهاي خاص كشف شد. اين گروه از شيشهها كه تحت عنوان شيشههاي بيواكتيو شناخته شدند، كاربرد زيادي در تعمير و بازسازي بافتهاي آسيب ديده دارند شیشه های بیواکتیو به طور گسترده ای در پرکننده های استخوان، به خاطر توانایی شان جهت پیوند با استخوان طبیعی، کاربرد دارند. ویژگی عمومی شیشه های بیواکتیو این است که سطح آنها لایه هیدروکسی کربنات آپاتیترا تشکیل می دهد که از نظر بیولوژیکی فعال است و با رشته های کوچک و در ابعاد نانو کلاژن اتصال برقرار می کند.

تجزیه شبکه شیشه که منجر به تشکیل لایه ژل غنی از سیلیکا و در نهایت تشکیل لایه آپاتیت بر سطح شیشه می شود، به عنوان دو مرحله ضروری جهت پیوند شیشه با بافت زنده بدن چه در شرایط in-vitro و چه in-vivo شناخته شده است. وجود ساختار نانو سبب افزايش چشمگير بيواكتيويته اين مواد مي گردد.

ساخت سيمان استخوان نانو آپاتيتی

در سه دهه اخير، سيمانهاي سراميكي نانو آپاتيتي با خواص جالب بيولوژيكي خود رقيبي جدي براي سيمانهاي پليمري شده اند . اين سيمان ها پس از سفت شدن در محيط فيزيولوژيكي بدن به مرور زمان تخريب شده و جاي خود را به بافت جديد استخوان در حال رشد مي دهند. اين مواد علاوه بر زيست سازگاري، موجب تشويق به استخوان سازي و ايجاد بافت جديد نيز مي گردند. از اين رو گام مهمي در راستاي تحقق روشهاي ارتوپدي به همراه كمترين واكنشهاي التهابي برداشته شده است.

از اين نانو سيمان ها در جراحي فك و جمجمه به علت عدم اعمال نيروي زياد بر استخوانهاي اين نواحي مي توان استفاده نمود. جراحان مغز و اعصاب، عيوب craniectomy را پس از برداشتن عصب زير استخوان از كانالهايShwanoma توسط اين سيمان ها ترميم مي نمايند. علاوه بر جراحان ارتوپدي و مغز و اعصاب، دندانپزشكان نيز از اين سيمان در جراحي هاي فك و دهان و كاشت ايمپلنت هاي پريودنتال و پالپها و پوليش مينرالي دندانها… استفاده مي كنند.

تهيه پوشش پليمری بر پايه كربن نانوتيوب چند ديواره جهت جلوگيری از پوسيدگی چوب

اغلب مواد و محصولات مورد استفاده ي ما نياز به پوشش دارند؛ چون نبايد در طي مراحل توليد، بسته بندي، ورود به بازار و مهمتر از همه در موقع مصرف، خواص و ويژگيهاي خود را از دست بدهند. پوشش عبارت است از يک "لايه" با ضخامتي کمتر از ماده ي پايه. با يافتن راه هايي مي توان از آسيب ديدن پوشش ها جلوگيري کرد. فناوري نانو ايجاد نانو پوشش ها را پيشنهاد مي کند.در حقيقت نانوپوشش ها گونه اي از لايه هاي نازک هستند که يا ابعاد آن ها در حد نانو مي باشد، و يا زمينه اي (سُل) دارند که ذرات ريز در ابعاد نانو در آن پراکنده شده اند و خواص ويژه اي را به آن مي بخشند.

نانوپوشش ها در مقايسه با پوشش هاي ميکرومتري پوشش های معمولی از ضريب انبساط حرارتي، سختي و چقرمگي بالاتر و مقاومت بيشتر در برابر خوردگي، سايش و فرسايش برخوردار هستند.

تهيه و ساخت نانوكامپوزيتهای پليمری بر پايه AL2O3

نانوکامپوزيتهاي پليمري فلزي، داراي خواص مکانيکي و الکتريکي جالب توجه مطلوبي هستند. اين مخلوط بهدليل وجود شکافهاي کوچک پليمري (کوچکتر از پنج نانومتر) يا نقاط تماس کوانتومي ميتواند به مادهاي بسيار رسانا تبديل شود؛ در بين چهار نوع از پوشش هاي نانوساختار، پوشش هاي نانوکامپوزيتي بيشترين کاربرد را دارند، زيرا با استفاده از آن ها مي توان خواص منحصر به فرد شيميايي و فيزيکي را بر روي سطح قطعات ايجاد نمود. در اين پوشش ها که از دو فاز زمينه و تقويت کننده تشکيل شده اند، فاز نانوکريستالي (تقويت کننده) در فاز آمورف (مادهxadي زمينه) جاسازي شده است. فاز آمورف ميxadتواند پوشش هاي شبه الماسي(Diamond like carbon) ، کربونيتريد يا برخي ترکيبات ديگر با سختي و مدول الاستيک مناسب باشد.

ارتباطات جهانی پژوهشکده نانو

اين پژوهشکده با دانشگاه هايي نظير لوند سوئد، بیرمنگام انگلستان، یو پی ام مالزی، تربيت مدرس، تهران، فردوسي مشهد، علوم پزشكي مازندران، دانشگاه مازندران، دانشگاه کاشان، پژوهشگاه ملي مهندسي ژنتيك، پژوهشگاه رويان و ديگر مراكز تحقيقاتي دانشگاهي همكاري مي نمايد.

اين پژوهشکده از اساتيد و دانشجويان تحصيلات تكميلي داخل كشور كه مايلند در حوزه هاي علمي مرتبط اعلام شده و يا در ديگر حوزه هاي موجود در زمينه نانوتكنولوژي فعاليت نمايند آماده پذيرايي مي باشد. همچنين پروژه هاي تحقيقاتي مشترك بين اين مركز با مراكز ديگر دانشگاهي و تحقيقاتي داخل و خارج كشور مي تواند انجام گردد و آمادگي براي استقرار دانشجويان تحصيلات تكميلي و تبادل دانشجو بطور كامل در اين پژوهشکده وجود دارد.