دسته: معماری این فایل در مورد نانوتکنولوژی در معماری در 50 صفحه و در قالب ورد می باشد
قیمت فایل فقط 6,000 تومان
مقدمه:
باتوجه به افزایش روزافزون تولید گازهای گلخانه‌ای و گرم شدن کرهٔ زمین و به خطر افتادن محیط زیستو اهمیت پایداری انرژی و تولید انرژی‌های پاک حضور معماری در این عرصه بسیار مهم و قابل توجه می‌باشد. امروزه معماری پایدار در تمام زمینه‌های مربوطه از مسایل روز دنیای معماری می‌باشد که فناوری نانو در این زمینه نقش پررنگی را بخصوص از طریق مواد و مصالح مصرفی ساختمان می‌تواند ایفا کند. این نقش بطور مثال در چگونگی پراختن به این موارد که چطور می‌توان به کمک فناوری نانو مواد و مصالحی با استحکام بیشتر سبک تر و ارزان تر را نسبت به مواد فعلی در اختیار داشت چگونگی مقاوم کردن بیشتر مواد و مصالح در برابر تغییرهای جوی و باران‌های اسیدی و خوردگی‌های ناشی از واکنش‌های شیمیایی در حین اجرا و ساخت عایق کردن مواد ومصالح در برابر گرما و سرما و صوت در جهت کاهش مصرف انرژی و اینکه فناوری نانو در این زمینه‌ها به چه دستاوردهایی رسیده و یا خواهد رسید مورد بررسی قرار می‌گیرد. همچنین استفاده از مواد و مصالح هوشمند و حتی خود ترمیم به کمک این فناوری بررسی نانو تیوب‌ها و نانووایرها و نقش آنها در جهت بهبود مسایل فوق و همچنین استفاده از حسگرهای زیستی برای درک محیط اطراف و دستاوردهای این فناوری روز دنیا در جهت تولید و نور که در ساختمان‌ها و فضای معماری بسیار دارای اهمیت می‌باشد
خلق پوشش‌هایی به ضخامت یک اتم متشکل از ابرمتریال‌های انرژی‌زا که هم چون لباسی، ساختمان را در بر خواهند گرفت، معماران را قادر می‌سازد ساختمان‌هایی پیچیده با قوس‌هایی ظریف طراحی کنند که حمل کننده باتری‌های خورشیدی هستند؛ استودیوهای شخصی و تلفن‌های خورشیدی می‌توانند انرژی «لباس ساختمان» را برای شارژ باتری‌های خود در اختیار بگیرند. نانوکامپوزیت‌ها که از متریال‌های رایج مانند استیل، بتن، شیشهو پلاستیکبه دست می‌آیند، کارایی،پایداری، و نسبت طول به وزن مصالح را بهبود می‌بخشند. نانولوله‌های کربنی، نورپردازی کوانتوم‌دات‌ها و نانوسنسورهادر تعامل با یکدیگر محیط را حس می‌کنند، برنامه‌ریزی می‌شوند، انرژی را به هم تبدیل می‌کنند و در نهایت با هم ساختمانی قوی‌تر، باهوش‌تر و با حساسیت محیطی بیشتر تولید خواهند کرد.
این چشم‌انداز بی‌نظیر دست یافتنی است؛ زیرا ذرات رفتارهای متفاوتی در مقیاس نانو دارند، فضایی که قوانین فیزیک کوانتوم بر آن حاکم است. در دنیای کوانتوم می‌توان رنگ، فرام و ظاهر اشیا را بسیار ساده‌تر از مقیاس ماکرو تغییر داد. خواص بنیادین مواد نظیر استحکام، نسبت سطح به جرم، رساناییو الاستیسیته می‌توانند طوری طراحی شوند که مصالح متفاوت و مهیجی را خلق کرد. دیدن جهان اتم به معنای عادی کلمه میسر نیست، چون خواص آن کوچکتر از طول موج نور قابل دیدن است. اما با ساخت میکروسکوپ در سال ۱۹۸۱ توسط پژوهشگرانشرکت آی‌بی‌ام، این امکان به دانشمندان داده شد که برای اولین بار اتم‌ها، مولکول‌ها و پستی و بلندی‌ها در مقایس جهان نانو را ببینند. درك ماهیت مواد و چگونگی ساختارهای آنها همیشه از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده است . مواد علاوه بر اینكه جزء مواهب طبیعت به شمار می آیند ، در ساخت وسایل و تامین احتیجات انسان نقش عمده ای دارند . علم هم به تناسب پیشرفتی كه در چند سال اخیر داشته ،توانسته است دیدگاه درستی از ماده و توانایی های آن پیدا كند به گونه ایکه اکنون با بررسی زمینه های اتمی و زیر اتمی مواد و عناصر، امكان ساخت و بنا گذاری مدل های جدیدتری از مولكول ها فراهم شده است . در این نوشتار كاربردهای این فناوری را مورد بررسی قرار می دهیم . با این امیدكه شما نیز از فناوری معرفی شده نهایت استفاده را داشته باشید .
نانوتكنولوژی چیست ؟
بشر از همان ابتدای تاریخ توجهی به ساختارهای خیلی بزرگ و یا خیلی كوچك نداشته ، بلكه تمامی همت خود را معطوف ساخت و ساز در محدوده ی عادی و مورد دسترس نموده است.
برای اینكه تصور جامع تری نسبت به موضوع ارائه دهیم می توانیم از سیستم SI یادکنیم ، در این سیستم واحد طول متر انتخاب شده و دیگر اندازه های طولی از آن مشتق می شوند . بشر در ابتدا نه توانایی این را داشت كه به محدوده های دیگر وارد شود و نه لزوم كار در چنین محدوده هایی را احساس می كرد . اما این روند كه انسان تا به دیروز دنبال می كرد ، دیگر جواب گوی نیاز بشر امروزی نیست . هر چند با اختراع ترانزیستور ها و … توانسته ایم تا حدودی وارد میكروالكترونیك شده و از آن بهره مند شویم با این وجود برای ساخت كامپیوترها به مشكل برخورد كرده ، مشكلی به بزرگی كوچك كردن اندازه در حد اتمی كه تقریبا تمام استراتژیهای حل این مسئله به نوعی با نانوتكنولوژی در ارتباط می باشند.
و اما نانوتكنولوژی كه در بالا اشاره كردیم ، این واژه ی عجیب كه از تركیب نانو به معنای عدد نه و همچنین تكنولوژی ساخته شده است ، چه مفهومی را می رساند … ؟! نه فناوری ؟ تكنولوژی عدد نه ؟
خیر در حقیقت نانو در این واژه مخفف نانومتر و یا در كل اندازه ی ۹-۱۰ متر است .كه تلفیق آن با نانوتكنولوژی مفهومی كلی را در بر می گیرد، به هر كاری كه در اندازه ی اتمی و مولكولی انجام شود نانوتكنولوژی اطلاق می شود و هیچ نوع تفاوتی وجود ندارد كه یك پروژه ی زیست شناسی باشد و یا اینكه برای درك ماهیت اتم و ساختن یك ساختمان اتمی صورت گیرد و خوشبختانه نانوتكنولوژی توانسته محققان رشته های مختلف را به سوی خود بكشاند . دانشمندان به اهمیت كار در این محدوده پی برده اند و امروزه شاهد فعالیت گروه های مختلف تحقیقاتی هستیم كه پیشرفت های حاصله از كار آنها گویای پتانسیل های بالای نانوتكنولوژی است .
برای اینكه مفصل تر با كاربردها و تاثیراتی كه روند كوچك سازی بر زندگی و پیشرفت دنیا خواهد داشت پی ببریم ، بهتر است سفری به ۴۵ سال پیش داشته باشیم . زمانی كه ریچارد فاینمن فیزیك دان آمریكایی در حال ارائه ی ایده های اولیه ی خود در باب نانوتكنولوژی بود . ابتدایی ترین آنها كوچك سازی تمامی بیست و نه جلد دایره المعارف بریتانیا است ، وی كه فضای موجود برسر سوزن را بهتر از افراد دیگر می دید ( زیرا فیزیك دان ذرات بنیادی بود ) به دانشمندان این نوید را داد كه می توانند این كتاب را بر سر یك سوزن جای دهند .چرخ دنده های اتمی و غیره نیز از جمله مباحث پیشنهادی توسط فاینمن به شمار می آیند . این قبیل
پیش بینی ها زمینه ای شد برای یكی از جوان ترین نانوتكنولوژیست ها به نام اریك دركسلر ،او با نوشتن كتب متعدد توانست نظرات خود را به دیگران انتقال دهدو به افراد مشتاق كوچك سازی ایده و هدف ارائه كند .
دركسلر كسی بود كه اولین بار پژوهشگران را با روبات های شناور در جریان خون بدن انسان كه می توانستند به انجام عمل جراحی و درمان بیماریهای انسان بپردازند ، آشنا ساخت . این روبات های مولكولی شناور در جریان خون بدن همانند اختراع تلفن برای برخی از مردم ناراحت كننده بودند ، ولی به هر حال مشخص است كه ماشینهایی از این دست انجام بسیاری از عمل های جراحی و نیز درمان بیماریهای خطر آفرین را تسهیل میکرد . هم اكنون موسسات مختلفی در سراسر جهان مشغول تحقیق بر روی این نوع ماشینها هستند .
به موازات پیش بینی های ذكر شده برخی دیگر از ایده های ا فراطی خطر ناک نیز شكل گرفته اند ، كه هر چند تعدادی از آنها با حقائق علمی امروز منطبق نیست ، اما می توان ثابت كرد كه نانوتكنولوژی دستیابی به آنها را آسان می نماید. مثلا رنگی هوشمند كه می تواند بسته به شرایط محیطی تغییر ماهیت دهد ، و یا اینكه لاستیكی كه تا مدت زمان زیادی فروسوده نشود اینها ایده هایی هستند كه امكان دستیابی به آنها زیاد بعید نیست . اما ساختن ماده ای به نام Gray goo كه در صورت كنترل نكردن صحیح آن می تواند در عرض هفتاد و دو ساعت تمامی جهان را احاطه كند باعث به وجود آمدن ترس و واهمه در میان جوامع نسبت به نانوتكنولوژیست ها و اهدافشان شده است .
در هر صورت ما برای اینكه مجبور نباشیم هر روز صبح داندانهایمان را مسواك بزنیم به نانوتكنولوژی و ساخت مولکول به مولكول آینده نیازمندیم ؟!!
فناوری نانو چیست؟
نانوتكنولوژی تولید مولكولی یا به عبارت دیگر ، ساخت اشیاء در سایزهای اتم به اتم، مولكول به مولكول توسط روبات های برنامه‌ریزی شده در مقیاس نانومتریك است و نانومتر یك میلیاردم متر است .
جمهوری اسلامی ایران و فناوری نانو
جمهوری اسلامی ایران، فناوری نانو را به عنوان اولویت اصلی فناوری كشور انتخاب نموده و برای آن برنامه ریزی می كند. تشكیل ستاد ویژة توسعة فناوری نانو با هدف برنامه ریزی بلند مدت و نظارت بر تحقق اهداف نیز در همین راستا می باشد.بر اساس بند ب مادة ۴۳ برنامة چهارم توسعه كشور، دولت باید در سال اول برنامه، سند جامع توسعة فناوری نانو را به تصویب برساند كه تدوین این سند توسط ستاد انجام شد و در حال ارائه به هیأت دولت می باشد .
نانو تکنولوژی و میکرو الکترونیک
دانش میکروالکترونیک امروزه گسترش چشمگیری پیدا کرده است . طبق تئوری scaling که در شرکت IBM مطرح شد ، کاهش ابعاد ترانسیزتور CMOS منجر به بهبود سرعت ، قیمت و توان مصرفی می شود
بنابراین سایز ترانزیستورها هر ۳ سال به طور متوسط ۰٫۷ برابر کوچکتر شده است اما به دلیل قوانین مکانیک کوانتوم محدودیت تکنیک های ساخت ممکن است . از کاهش بیش از این از لحاظ اندازه در ترازیستورهای FET معمولی جلوگیری شود و در یکی دو دهه آینده با روش های متداول ساخت در ابعاد زیر ۵۰ نانومتر متوقف شود به این ترتیب کوچک سازی عناصر مدارها تا به حد نانومتری حتی در اندازه مولکولی محققان را به سمتی سوق می دهد که در جهت افزایش قدرت و کارایی ترانزیستور ها خیلی بیشتر از حالت معمولی فعالیت می کنند دستگاههای نانومتری جدید می توانند در دو حالت سوییچ و آمپلی فایر ایفای نقش می کنند با وجود این بر عکس FET های امروزی که عمل آنها بر اساس جابه جایی اجرام الکترونها در حجم ماده می باشند دستگاههای جدید بر اساس پدیده مکانیکی کوانتومی عمل می کنند و در اندازه نانومتری ظاهر می شوند.
در سیستم های مجتمع فوق العاده فشرده امروزی ULSI که ضخامت اکسید گیت آنها به چند لایه اتمی می رسد .
تفاوت اساسی میان تکنولوژی ULSI و نانوتکنولوژی تفاوت میان روش پیاده سازی “بالا به پایین ” و ” پایین به بالا “برای تولید یک محصول است در روش بالا به پایین مساله اصلی هزینه بسیار زیاد کوچک تر کردن ابعاد ترانزیستورها با روش لیتوگرافی است ، در حالی که هدف اصلی تکنولوژی ULSI کاهش هزینه ها بر بیت در حافظه ها و هزینه بر سوییچ در مدارات منطقی بوده است. از آن سو در روش پایین به بالا انتظار می رود که با استفاده از روش های پیچیده شیمیایی و طراحی مولکولی بتوان بلوک های پایه سیستم را پیاده سازی کرد .
اما مساله اصلی یکنواختی و قابلیت اطمینان سیستم در مقیاس وسیع است . اگر بتوان معماری فعلی مدارات مجتمع را بر اساس روش پایین به بالا و با قابلیت اطمینان بالا پیاده کرد ، نانو تکنولوژی اهمیت فوق العاده در توسعه صنعت IC پیدا میکند.
در تکنولوژی ULSI از آنجایی که کارآمدی سیستم مورد نظر است بیشترین درجه آزادی در طراحی سیستم و سپس طراحی مدار وجود دارد ، لذا فرآیند ساخت و ادوات نیمه هادی مثل ترانزیستورها کمترین تنوع را دارند . متقابلا در نانو تکنولوژی بلوکهای پایه متنوعی با کارآمدی بالا وجود دارند در حالی که معماری سیستم وارتباط بین بلوک ها به خوبی در نظر گرفته نشده است .
به هر حال دو روش برای توسعه نانو الکترنیک متصور است . روش اول آن که نانو تکنولوژی با تکنولوژی موجود ULSI ترکیب شود . تلفیق رشته هایی مثل بیوتکنولوژی و الکترونیک ترکیب بازار صنعت داروسازی و صنعت نیمه هادی و نهایتا پیاده سازی سیستم های مجتمع که از مواد و اجزا متنوعی تشکیل شده اند از نتایج این روش به شمار می ایند. روش دوم آن که نانوتکنولوژی جایگزین تکنولوژی ULSI شود .این در صورتی مقدور خواهد بود که بتوان سیستم های فعلی را با کارکرد بهتر و قیمت پایین تر به روش پایین به بالا پیاده سازی کرد.
نتیجه:
آنچه كه مسلم است، الكترونیك مولكولی دارای آینده‌ای درخشان است و با آهنگ بسیار سریعی در حال رشد و تكامل است. از این رو توجه خاصی را می‌طلبد . نتایج عملی رشد و توسعه شاخه‌های نانوتكنولوژی مانند نانوالكترونیك سبب ساخت تجهیزاتی خواهد شد كه در مقایسه با گذشته اختلاف فاحش داشته و نسل كاملاً جدیدی با قابلیت‌های منحصر به فرد خواهد بود . نانو لوله‌ها و DNA به عنوان دو ابزار كارآمد در تولید محصولات نانوالكترونیك از اهمیت خاصی برخوردارند، ولیكن در این میان DNA به دلیل داشتن خواص محلی و وجود آن در بدن موجودات زنده از اهمیت بیشتری برخوردار است . نانوتكنولوژی و شاخه‌های كاربردی آن در علوم مختلف مانند نانوالكترونیك به عنوان پدیده‌هایی نوظهور هنوز قبل از تجاری سازی محصولاتشان، احتیاج به پیشرفت در هر دو زمینه علمی و تكنولوژیكی را دارد. با توجه به اینكه هم‌اكنون برخی از محصولات این فناوری در بازار وجود دارد پیش‌بینی اینكه كدامیك از محصولات آینده بهتری دارند (از نظر رقابتی) نیاز به بررسی
قیمت فایل فقط 6,000 تومان
برچسب ها : نانوتکنولوژی در معماری , نانو , نانو در معماری , نانو تکنولوژِی در معماری پایدار , نانوتکلونوژی , نانو در معماری پایدار , نانوتکنولوژی