Mérete ellenére a nanotechnológia ipari hatást fejt ki
A nanotechnológia feltörekvő területét sokáig homályosnak, sőt, egy kicsit ijesztőnek tartották. A nanotechnológia azonban különböző ágazatokban bizonyítja a benne rejlő lehetőségeket, és arra készteti a vállalkozásokat, hogy elgondolkodjanak azon, hogyan profitálhatna szervezetük a miniatűr gépekből és anyagokból. Íme hat olyan terület, ahol a nanotechnológia máris óriási ígéretet mutatott.
1) Nanomedicina
A nanoszintű hordozórendszerek használatával a gyógyszerek sokkal célzottabban és hatékonyabban juttathatók célba. A nanomedicina kombinálja a kémiai és mechanikai tulajdonságokat, hogy segítse a betegeket és a szakembereket, olyan gyógyszerek előállítására törekedve, amelyek sokkal gyorsabban jutnak el a kívánt területre, mint a hagyományos injekciók vagy tabletták. A meglévő gyógyszerekkel ellentétben a nanorészecskék képesek átlépni bizonyos biológiai akadályokat a szervezeten belül.
A számtalan tanulmány ellenére azonban a nanomedicina még mindig nagyrészt elméleti jellegű. Jelenleg a nanomedicinával kapcsolatos munkák többsége a klinikai vizsgálatokra korlátozódik, és még nem tört be az általános egészségügybe. Ennek ellenére a Transparency Market Research által közzétett jelentés szerint a nanomedicina globális piaca az év végére várhatóan eléri a 177,6 milliárd dollárt. A jövőbeni felhasználási területek közé tartozhatnak a különböző betegségek, például az Alzheimer-kór, a rák és a cukorbetegség kezelése, valamint az antimikrobiális rezisztencia és a nanotechnológiával előállított szövetek kezelése.
2) Gyártás
A nanotechnológia körüli viták nagy része arról szól, hogyan lehet felhasználni a gyártásban. A nanoszintű folyamatok elvégzése csökkenti a költségeket, javítja a hatékonyságot és javítja az anyagok minőségét. Az ArcelorMital például nanorészecskékbe ágyazott acélt állít elő, amely lehetővé teszi, hogy könnyebb, vékonyabb, de erősebb gerendákat és lemezeket készítsen. A MesoCoat a CermaClad nevű nanokompozit bevonatot fejlesztette ki az olajiparban használt csövek számára, hogy ellenálljon a korróziónak. A bevonat a hagyományos módszereknél alacsonyabb hőmérsékleten és gyorsabban alkalmazható, ami költségcsökkentést és olcsóbb csöveket eredményez.
Egy másik érdekes nanoinnováció a gyártásban a nanoméretű gyémánthegyek. Az Illinois-i Egyetem és a Pennsylvaniai Egyetem kutatóival együttműködve az Advanced Diamond Technologies egy új típusú, teljes egészében gyémántból készült nanohegyet hozott létre a hőkezeléshez. Ez túlzóan hangzik, de ne felejtsük el, hogy a gyémánthegyek átmérője 10 nm…
3) Energia
Az egyik fő energiaágazat, ahol a nanotechnológiának különleges lehetőségeket tulajdonítanak, a napenergia. A nanotechnológiával készült napelemekben a kisebb részecskék és az eltérő molekulaszerkezetű anyagok elősegítik a nagyobb energiaelnyelést. Sajnos a NanoSolar erőfeszítései a nano napelemek piacra dobására kudarcot vallottak, és a vállalat 2013-ban kénytelen volt bezárni. Az utóbbi években a napenergia iránt ismét megnőtt az érdeklődés. Ma már hosszú azoknak a napenergia-ipari vállalatoknak a listája, amelyek a nanotechnológiát hasznosíthatják termékeikben.
A napenergia mellett a nanotechnológiát a lítiumion-akkumulátorokban is alkalmazzák. Candace Chan, az Arizonai Állami Egyetem mérnökprofesszora kifejlesztett egy módszert az akkumulátorok biztonságosabbá tételére azáltal, hogy a bennük lévő gyúlékony folyadékot szilárd, lítiumot vezető kerámia nanoanyagokkal helyettesíti. A nanoanyagok szélesebb körű alkalmazása az építőiparban a világítás és a fűtés hatékonyságát is javíthatja, mivel a nanorészecskék sokkal jobb abszorpciós képességgel rendelkeznek.
4) Elektronika
Az adatok által uralt világban létfontosságú az információk gyors és méretarányos kezelése. Szerencsére, ami az elektronikát illeti, a nanotechnológia képes a nagy adatigények kielégítéséhez szükséges kisebb, gyorsabb és nagyobb teljesítményű chipeket biztosítani. A Nantero nanotechnológiai vállalat szén nanocsövek felhasználásával kifejlesztett egy NRAM (Nanotube Based Nonvolatile Random Access Memory) memóriachipet a nagy sűrűségű Flash memóriachipek kiváltására.
Az Intel is hamar felismerte a nanotechnológiával működő elektronika előnyeit. A vállalat 2014-ben dobta piacra az első 14 nm-es processzort a vékony, ventilátor nélküli PC-khez. A Core M chip 50 százalékkal kisebb és 30 százalékkal vékonyabb volt elődjénél, és hamarosan további terveket mutattak be egy 10 nm-es változatról. Majd 2015-ben az Intel versenytársa, az IBM által vezetett konzorcium egy 7 nm-es tesztchipet mutatott be. A chip egy öt évig tartó, 3 milliárd dolláros kutatási projekt eredménye. Más szóval, a nanotechnológiának köszönhetően Moore törvénye tovább él.
5) Élelmiszer
A nanotechnológia segít megoldani az élelmiszerpazarlás globális problémáját azáltal, hogy az élelmiszereket és az élelmiszercsomagolást tartósabbá és a baktériumokkal szemben ellenállóbbá teszi. Ha az élelmiszerek hosszabb ideig eltarthatók, kevesebbet dobnak ki a fogyasztók, vagy utasítanak el a szupermarketek. Például agyag nanokompozitokat használnak palackokban, kartondobozokban és csomagolófóliákban, hogy áthatolhatatlan gátat képezzenek az olyan gázok számára, mint az oxigén vagy a szén-dioxid. A tartályokba ezüst nanorészecskéket ágyaztak a baktériumok elpusztítására, és nanoszenzorokat fejlesztenek a baktériumok és más szennyeződések, például a szalmonella kimutatására a csomagolóüzemekben.
A termesztési szakaszban nanoszenzorok és adagolók hálózatai használhatók a gazdaságokban és a földeken, hogy felismerjék, mikor van szüksége a növénynek tápanyagra vagy vízre. Az adagolók ezután szükség szerint műtrágyát, tápanyagot vagy vizet juttathatnak ki, mielőtt a növény a hiány jeleit mutatná. A nanopeszticidek csökkenthetik a növényekre gyakorolt kémiai hatást azáltal, hogy csak akkor aktiválódnak, amikor egy rovar lenyeli őket.
6) Intelligens városok
A fenti példák mindegyike azt mutatja, hogy a nanotechnológia miért lesz fontos az intelligens városi infrastruktúrák kiépítésében. Az intelligens városok monumentális mennyiségű adatot hoznak létre, amelyet a hálózatok között és a hálózatokon belül kell továbbítani. A Teraphysics mmLink nevű, nanotechnológiával működő milliméterhullámú technológia az egyik példa arra, hogy a nanotechnológia hogyan könnyítheti meg ezt az adatátvitelt támogató infrastruktúra nélkül. A Teraphysics 2017-ben crowdfunding-kampányt indított, és tárgyalásokat kezdett a nagy vezeték nélküli szolgáltatókkal is. A vállalat végső célja, hogy a nanoeszközökkel ellátott hálózat segítségével gerinchálózatot biztosítson az 5G bevezetéséhez.
A többi alkalmazás között szerepel a nanoanyagok alkalmazása erőművekben, vízkezelő létesítményekben és közúti infrastruktúrában, valamint nanoszenzorok telepítése a légszennyezettségi szintek és más környezeti mérőszámok megfigyelésére.
Egy kis lépés…
A nanotechnológia nem csak apró, autonóm robotokról szól. Ágazati szempontból az egészségügy tűnik ki a leglelkesebb alkalmazóként. A közelmúltbeli alkalmazások az energetikában, különösen a napenergia területén, segítettek felkelteni a vállalatok érdeklődését a nanotechnológia iránt. És ahogy az intelligens városok az elméletből a valóságba lépnek, a nanotechnológia választ adhat az adatokkal kapcsolatos dilemmákra. Nem csak ez, de a nanotechnológia már most is hozzájárul a fenntarthatóbb környezet kialakításához. A nanotechnológia túllépett a science fiction lapjain, és lényegében minden iparág számára lehetőséget jelent.