Pomimo swoich rozmiarów, nanotechnologia wywiera wpływ na przemysł
Wyłaniająca się dziedzina nanotechnologii przez długi czas była uważana za niejasną, a nawet trochę przerażającą. Jednak nanotechnologia udowadnia swój potencjał w różnych sektorach, skłaniając firmy do zastanowienia się, w jaki sposób ich organizacja może skorzystać z miniaturowych maszyn i materiałów. Oto sześć dziedzin, w których nanotechnologia już okazała się obiecująca.
1) Nanomedycyna
Używając systemów nośników w nanoskali, leki można dostarczać w znacznie bardziej ukierunkowany i skuteczny sposób. Nanomedycyna łączy właściwości chemiczne i mechaniczne, aby pomóc pacjentom i lekarzom, starając się produkować leki, które docierają do zamierzonego obszaru znacznie szybciej niż tradycyjne zastrzyki lub pigułki. W przeciwieństwie do istniejących leków, nanocząsteczki mogą przekraczać pewne bariery biologiczne w organizmie.
Jednakże, pomimo niezliczonych badań, nanomedycyna pozostaje w dużej mierze teoretyczna. W chwili obecnej większość prac nad nanomedycyną ogranicza się do badań klinicznych i musi dopiero przebić się do głównego nurtu opieki zdrowotnej. Mimo to, według raportu opublikowanego przez Transparency Market Research, do końca roku globalny rynek nanomedycyny ma osiągnąć wartość 177,6 mld dolarów. Przyszłe zastosowania mogą obejmować terapie różnych chorób, takich jak Alzheimer, rak i cukrzyca, a także rozwiązywanie problemu oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe i nanoinżynierię tkanek.
2) Produkcja
Większość dyskusji wokół nanotechnologii dotyczy tego, jak można ją wykorzystać w produkcji. Prowadzenie procesów w nanoskali obniża koszty, zwiększa wydajność i poprawia jakość materiałów. Na przykład, firma ArcelorMital produkuje stal osadzoną w nanocząsteczkach, co pozwala jej wytwarzać lżejsze, cieńsze, ale wytrzymalsze belki i blachy. Firma MesoCoat opracowała nanokompozytową powłokę o nazwie CermaClad do rur w przemyśle naftowym, która zapewnia odporność na korozję. Powłoka może być nakładana w niższej temperaturze i szybciej niż konwencjonalne metody, co prowadzi do zmniejszenia kosztów i tańszych rur.
Inną interesującą nano innowacją w produkcji są nanoskalowe końcówki diamentowe. Współpracując z naukowcami z University of Illinois i University of Pennsylvania, Advanced Diamond Technologies stworzyła nowy typ nano końcówki do obróbki termicznej wykonanej w całości z diamentu. Brzmi to przesadnie, ale nie zapominajmy, że diamentowe końcówki mają średnicę 10nm…
3) Energia
Jedną z głównych gałęzi energii, w której nanotechnologia ma szczególny potencjał, jest energia słoneczna. W nanoinżynieryjnych ogniwach słonecznych, mniejsze cząsteczki i materiały o różnych strukturach molekularnych ułatwiają wyższą absorpcję energii. Niestety, wysiłki NanoSolar mające na celu wprowadzenie nanoogniw słonecznych na rynek nie powiodły się, a firma została zmuszona do zamknięcia działalności w 2013 roku. W ostatnich latach energia słoneczna cieszy się ponownym zainteresowaniem. Obecnie istnieje długa lista firm zajmujących się energią słoneczną, które mogłyby wykorzystać nanotechnologię w swoich produktach.
Oprócz energii słonecznej, nanotechnologia jest stosowana w bateriach litowo-jonowych. Candace Chan, profesor inżynierii na Uniwersytecie Stanowym Arizony, opracowała metodę zwiększenia bezpieczeństwa baterii poprzez zastąpienie łatwopalnej cieczy w nich zawartej stałymi, przewodzącymi lit nanomateriałami ceramicznymi. Szersze wykorzystanie nanomateriałów w budownictwie może również poprawić wydajność zarówno oświetlenia, jak i ogrzewania, ponieważ nanocząsteczki są znacznie lepsze w absorpcji.
4) Elektronika
W świecie zdominowanym przez dane, ważne jest, aby obsługiwać informacje szybko i na skalę. Na szczęście, jeśli chodzi o elektronikę, nanotechnologia może zapewnić mniejsze, szybsze i bardziej wydajne chipy potrzebne do zaspokojenia potrzeb związanych z dużymi ilościami danych. Wykorzystując nanorurki węglowe, firma nanotechniczna Nantero opracowała układ pamięci NRAM (Nanotube Based Nonvolatile Random Access Memory), który ma zastąpić wysokiej gęstości układy pamięci Flash.
Intel również szybko dostrzegł korzyści płynące z elektroniki zasilanej nanotechnologią. W 2014 roku firma wprowadziła na rynek pierwszy 14nm procesor dla cienkich, bezwentylatorowych komputerów PC. Układ Core M był o 50 procent mniejszy i 30 procent cieńszy od swojego poprzednika, a dalsze plany zostały szybko ujawnione dla wersji 10nm. Następnie, w 2015 roku, konsorcjum kierowane przez konkurenta Intela, firmę IBM, ujawniło 7nm chip testowy. Chip jest wynikiem pięcioletniego projektu badawczego o wartości 3 miliardów dolarów. Innymi słowy, dzięki nanotechnologii Prawo Moore’a żyje dalej.
5) Żywność
Nanotechnologia pomaga rozwiązać globalny problem marnowania żywności, sprawiając, że żywność i jej opakowania są bardziej trwałe i odporne na działanie bakterii. Jeśli żywność będzie trwać dłużej, mniej będzie wyrzucana przez konsumentów lub odrzucana przez supermarkety. Na przykład nanokompozyty gliniane są stosowane w butelkach, kartonach i foliach opakowaniowych, aby zapewnić nieprzepuszczalną barierę dla gazów takich jak tlen czy dwutlenek węgla. Pojemniki zostały pokryte nanocząsteczkami srebra, aby zabić bakterie, a nanosensory są opracowywane w celu wykrywania bakterii i innych zanieczyszczeń, takich jak salmonella w zakładach pakujących.
Na etapie wzrostu, sieci nanosensorów i dozowników mogą być stosowane w gospodarstwach rolnych i na polach, aby rozpoznać, kiedy roślina potrzebuje składników odżywczych lub wody. Dozowniki mogą następnie uwolnić nawóz, składniki odżywcze lub wodę zgodnie z wymaganiami, zanim roślina wykaże oznaki niedoboru. Nanopestycydy mogłyby zmniejszyć wpływ chemiczny na rośliny, aktywując się dopiero po połknięciu przez owada.
6) Inteligentne miasta
Wszystkie powyższe przykłady pokazują, dlaczego nanotechnologia będzie odgrywać zasadniczą rolę w budowaniu infrastruktury inteligentnych miast. Inteligentne miasta generują monumentalną ilość danych, które muszą być przesyłane pomiędzy i wewnątrz sieci. Nanoaktywna technologia fal milimetrowych, taka jak mmLink firmy Teraphysics, jest jednym z przykładów tego, jak nanotechnika może to znacznie ułatwić, transportując dane bez infrastruktury wspierającej. W 2017 r. firma Teraphysics uruchomiła kampanię crowdfundingową, a także rozpoczęła rozmowy z głównymi operatorami sieci bezprzewodowych. Ostatecznym celem firmy jest wykorzystanie nanoaktywnej sieci do zapewnienia szkieletu dla adopcji 5G.
Inne zastosowania obejmują wykorzystanie nanomateriałów w elektrowniach, zakładach uzdatniania wody i infrastrukturze drogowej, a także instalację nanosensorów do monitorowania poziomu zanieczyszczenia powietrza i innych wskaźników środowiskowych.
Jeden mały krok…
Nanotechnologia to nie tylko maleńkie, autonomiczne roboty. Sektor opieki zdrowotnej wyróżnia się jako najbardziej entuzjastycznie nastawiony. Ostatnie zastosowania w energetyce, zwłaszcza słonecznej, przyczyniły się do wzrostu zainteresowania nanotechnologią wśród firm. A ponieważ inteligentne miasta przechodzą od teorii do rzeczywistości, nanotechnologia może stanowić odpowiedź na dylematy związane z danymi. Nie tylko to, ale nanotechnologia już teraz przyczynia się do bardziej zrównoważonego środowiska. Nanotechnologia wyszła poza karty fantastyki naukowej i stanowi szansę dla zasadniczo każdej branży.
.