În ciuda dimensiunilor sale, nanotehnologia are un impact industrial
Domeniul emergent al nanotehnologiei a fost mult timp considerat obscur, dacă nu chiar un pic înfricoșător. Cu toate acestea, nanotehnologia își dovedește potențialul în diferite sectoare, determinând companiile să se gândească la modul în care organizația lor ar putea beneficia de mașini și materiale minuscule. Iată șase domenii în care nanotehnologia s-a dovedit deja a fi o promisiune uriașă.
1) Nanomedicina
Utilizând sisteme de purtători la scară nanometrică, medicamentele pot fi administrate într-un mod mult mai precis și mai eficient. Nanomedicina combină proprietățile chimice și mecanice pentru a ajuta pacienții și practicienii, căutând să fabrice medicamente care să ajungă în zona destinată mult mai repede decât injecțiile sau pastilele tradiționale. Spre deosebire de medicamentele existente, nanoparticulele pot traversa anumite bariere biologice din organism.
Cu toate acestea, în ciuda nenumăratelor studii, nanomedicina rămâne în mare parte teoretică. În prezent, majoritatea lucrărilor privind nanomedicina au fost limitate la studii clinice și încă nu au pătruns în sistemul de sănătate general. Chiar și așa, potrivit unui raport publicat de Transparency Market Research, se preconizează că piața globală de nanomedicină va ajunge la 177,6 miliarde de dolari până la sfârșitul anului. Utilizările viitoare ar putea include tratamente pentru diverse boli, cum ar fi Alzheimers, cancer și diabet, precum și abordarea rezistenței antimicrobiene și a țesutului nanotehnologizat.
2) Fabricarea
Multe discuții în jurul nanotehnologiei se referă la modul în care aceasta poate fi utilizată în producție. Realizarea de procese la scară nanometrică reduce costurile, îmbunătățește eficiența și îmbunătățește calitatea materialelor. De exemplu, ArcelorMital produce oțel încorporat cu nanoparticule care îi permite să realizeze grinzi și plăci mai ușoare, mai subțiri, dar mai rezistente. MesoCoat a dezvoltat un strat nanocompozit numit CermaClad pentru țevile din industria petrolieră, pentru a oferi rezistență la coroziune. Acoperirea poate fi aplicată la o temperatură mai mică și cu o viteză mai mare decât metodele convenționale, ceea ce duce la reducerea costurilor și la țevi mai ieftine.
O altă nanoinovație interesantă în producție este reprezentată de vârfurile de diamant la scară nanometrică. Colaborând cu cercetători de la Universitatea din Illinois și de la Universitatea din Pennsylvania, Advanced Diamond Technologies a creat un nou tip de vârfuri nanometrice pentru procesarea termică realizate în întregime din diamant. Sună excesiv, dar să nu uităm că vârfurile de diamant au un diametru de 10 nm…
3) Energie
Una dintre principalele ramuri ale energiei în care se consideră că nanotehnologia are un potențial deosebit este cea solară. În celulele solare nanotehnologizate, particulele mai mici și materialele cu structuri moleculare diferite facilitează o absorbție mai mare a energiei. Din nefericire, eforturile NanoSolar de a introduce pe piață celule solare nanometrice au eșuat, iar compania a fost nevoită să se închidă în 2013. În anii mai recenți, energia solară a primit un interes reînnoit. Există acum o listă lungă de companii solare care ar putea valorifica nanotehnologia în cadrul produselor lor.
În afară de energia solară, nanotehnologia este aplicată în bateriile litiu-ion. Candace Chan, profesor de inginerie la Universitatea de Stat din Arizona, a dezvoltat o metodă pentru a face bateriile mai sigure prin înlocuirea lichidului inflamabil din ele cu nanomateriale ceramice solide, conducătoare de litiu. Utilizarea pe scară mai largă a nanomaterialelor în construcții ar putea, de asemenea, să îmbunătățească eficiența atât a iluminatului, cât și a încălzirii, deoarece nanoparticulele sunt mult mai bune la absorbție.
4) Electronică
Într-o lume dominată de date, este vitală gestionarea rapidă și la scară largă a informațiilor. Din fericire, în ceea ce privește electronica, nanotehnologia poate oferi cipuri mai mici, mai rapide și mai puternice, necesare pentru a satisface cererile de date mari. Folosind nanotuburi de carbon, compania de nanotehnologie Nantero a dezvoltat un cip de memorie NRAM (Nanotube Based Nonvolatile Random Access Memory) pentru a înlocui cipurile de memorie Flash de înaltă densitate.
Intel a recunoscut, de asemenea, rapid beneficiile electronicii alimentate de nanotehnologie. În 2014, compania a lansat primul procesor pe 14nm pentru PC-uri subțiri, fără ventilator. Cipul Core M era cu 50% mai mic și cu 30% mai subțire decât predecesorul său, iar alte planuri au fost dezvăluite rapid pentru o versiune pe 10nm. Apoi, în 2015, un consorțiu condus de IBM, concurentul Intel, a dezvăluit un cip de testare pe 7nm. Cipul este rezultatul unui proiect de cercetare care a durat cinci ani și a costat 3 miliarde de dolari. Cu alte cuvinte, datorită nanotehnologiei, Legea lui Moore continuă să trăiască.
5) Alimente
Nanotehnologia ajută la rezolvarea problemei globale a risipei de alimente, făcând alimentele și ambalajele acestora mai durabile și mai rezistente la bacterii. Dacă alimentele durează mai mult, mai puține vor fi aruncate de către consumatori sau respinse de supermarketuri. De exemplu, nanocompozitele de argilă sunt folosite în sticle, cutii de carton și filme de ambalaj pentru a oferi o barieră impermeabilă la gaze precum oxigenul sau dioxidul de carbon. Recipientele au fost încorporate cu nanoparticule de argint pentru a ucide bacteriile, iar nanosenzorii sunt în curs de dezvoltare pentru a detecta bacteriile și alți contaminanți, cum ar fi salmonela, la fabricile de ambalare.
În faza de creștere, rețelele de nanosenzori și dozatoare pot fi folosite în ferme și câmpuri pentru a recunoaște când o plantă are nevoie de nutrienți sau apă. Distribuitoarele pot apoi să elibereze îngrășăminte, nutrienți sau apă, după cum este necesar, înainte ca planta să dea semne de deficiență. Nanopesticidele ar putea reduce impactul chimic asupra plantelor prin faptul că se activează numai după ce sunt ingerate de o insectă.
6) Orașe inteligente
Toate exemplele de mai sus arată de ce nanotehnologia va fi esențială în construirea infrastructurilor orașelor inteligente. Orașele inteligente creează o cantitate monumentală de date care trebuie să fie transmise între rețele și în cadrul acestora. Tehnologia de unde milimetrice cu nanoactivitate, cum ar fi mmLink de la Teraphysics, este un exemplu al modului în care nanotehnologia poate face acest lucru mult mai ușor, prin transportarea datelor fără o infrastructură de suport. În 2017, Teraphysics a lansat o campanie de crowdfunding și a intrat, de asemenea, în discuții cu marii operatori wireless. Scopul final al companiei este de a utiliza rețeaua nanoactivată pentru a oferi o coloană vertebrală pentru adoptarea 5G.
Alte aplicații includ utilizarea nanomaterialelor în centralele electrice, în instalațiile de tratare a apei și în infrastructura rutieră, precum și instalarea de nanosenzori pentru a monitoriza nivelurile de poluare a aerului și alți parametri de mediu.
Un pas mic…
Nanotehnologia nu se referă doar la roboți mici și autonomi. Din punct de vedere sectorial, asistența medicală se evidențiază ca fiind cel mai entuziast adoptator. Aplicațiile recente în domeniul energiei, în special în ceea ce privește energia solară, au contribuit la stârnirea interesului corporatist pentru nanotehnologie. Și, pe măsură ce orașele inteligente trec de la teorie la realitate, nanotehnologia ar putea oferi un răspuns la dilemele legate de date. Nu numai atât, dar nanotehnologia contribuie deja la crearea unor medii mai durabile. Nanotehnologia a depășit paginile de science-fiction pentru a reprezenta o oportunitate pentru practic fiecare industrie.