گزارش بیست|

تجربه زندگی سبز و رویایی آینده با دنیای نانو / چگونه فناوری نانو شهر‌ها را هوشمند می‌کند؟ + قسمت دوم

فناوری نانو ضمن ادغام و همگرایی با هوش مصنوعی ما را به سمت آینده‌ای هوشمند و پایدار سوق می‌دهد و تجربه زندگی سبز و رویایی برای آینده را ممکن می‌کند.

کد خبر: ۷۴۲۸۳۱

چهارشنبه - ۱۰ بهمن ۱۳۹۷ / January 30, 2019

گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، فاطمه صائبی صفت- بهره‌گیری از فناوری نانو در تمامی حوزه‌های زندگی فردی و اجتماعی دقیقا نکته‌ای است که طی سال‌های اخیر ذهن محققان و طراحان زیادی را درگیر کرده است، قسمت اول «گزارش فناوری نانو چگونه شهر‌ها را هوشمند می‌کند؟» را در همین سرویس جذاب و هیجان‌انگیز فناوری خواندید و حال قصد داریم به قسمت دوم این گزارش بپردازیم؛ پس با ما همراه باشید!

در بخش نخست این گزارش، نقش و تاثیر فناوری نانو را در هوشمندسازی شهر‌ها شرح دادیم. در ادامه سعی می‌کنیم به کاربرد‌های عینی این فناوری در اصول شهر‌های هوشمند از اتوبان‌ها و علائم جاده‌ای و ساختمان‌های آینده گرفته تا مراقبت‌های بهداشتی، انرژی و غذا اشاره کنیم.

فناوری نانو این روز‌ها به نوآوری دانشمندان در تولید نانومواد فوق میکروسکوپی بسیار منعطف، هادی و بادوام کمک فراوانی کرده است. این نانومواد در نهایت به نانوابزار یا ذرات کوچکی تبدیل می‌شوند که به پیشرفت‌های باورنکردنی در علم، صنعت و به طور کلی تمام ابعاد زندگی ما منجر خواهد شد.

با بهبود شرایط و کیفیت بازیافت، مصالح ساحتمانی هوشمند و انرژی سبز، زندگی شهرنشینی به سمت پایداری بیشتر پیش می‌رود، اما در این بین فناوری نانو نقش بسیار مهمی را ایفا می‌کند. زیرا با استفاده از این فناوری می‌توان مواد ساختمانی را با خواصی متفاوت تولید کرد؛ مثلا می‌توان با کمک فناوری نانو فیبری خاص بتنی تولید کرد که حالت خمشی دارد و در زمان وقوع زلزله، از ریزش ساختمان جلوگیری می‌کند.

این فناوری همچنین می‌تواند نقش مهمی در بازیافت و تامین انرژی داشته باشد. سال‌هاست که متخصصان نانو به دنبال روش‌های کارآمدتری برای ذخیره انرژی هستند و حتی سعی دارند در مایعات نیز انرژی خورشیدی را ذخیره کنند.

ابراتوبان‌ها و راه‌های هوایی مبتنی بر نانو
شاید پیاده‌سازی ابراتوبان‌های مبتنی بر گرافن در مقیاس بزرگ خیلی دور از ذهن و دست‌نیافتنی به نظر برسد، اما هم‌اکنون در رم ایتالیا یک کیلومتر از یک خیابان به فناوری گرافن مجهز شده است. گرافن کاربرد‌های بسیار زیادی دارد و یکی از کاربرد‌های آن در ساخت اتوبان‌های آینده شهرها، اضافه کردن آن به آسفالت است. زمانی که مقدار بسیار کمی گرافن به آسفالت اضافه می‌شود، به شدت مقاومت آن را بالا می‌برد و عمر آسفالت ۶ تا ۱۲ سال افزایش پیدا می‌کند و در مقابل هر تغییری از جمله تغییرات آب و هوایی که یکی از معضلات امروزی بشر به شمار می‌رود، کاملا مقاوم است.

مصالح ساختمانی مبتنی بر نانو هم‌اکنون در بسیاری از ساختمان‌ها به کار می‌روند تا علاوه بر بالا بردن انعطاف ساختمان، آن را در مقابل تغییرات جوی شدید و همچنین آلودگی مقاوم سازند. حتی برخی از این مصالح دی‌اکسید کربن هوا را جذب می‌کنند. در واقع، فناوری نانو کمک کرده تا ساختمان‌ها راحت‌تر ساخته شوند و مقاومت بیشتری در مقابل حوادثی، چون زلزله و حتی سونامی داشته باشند.

در آینده با بزرگ شدن شهر‌ها برای جا دادن به جمعیت‌های رو به رشد، شهر‌ها با سرعت بیشتری تغییر شکل خواهند داد و دوباره دوام و پایداری نانومواد برای آینده این شهر‌ها را به سمت هوشمند شدن پیش خواهد برد و دیگر روز‌هایی که در آن شهردار‌ها و دولت‌ها مجبورند هزینه‌های تعمیر حفره‌های خیابانی را بپردازند، به تاریخ خواهد پیوست.

مراقبت‌های بهداشتی هوشمند مبتنی بر نانو
مراقبت‌های بهداشتی و سلامتی در آینده با تحول دارو‌های نانو همگام خواهد شد و شکل‌های جدیدی به خود خواهد گرفت؛ مثلا دیگر نیازی به حضور متخصص در جای خاص یا زیرساخت‌های عظیم نخواهد بود. این فناوری سیستم پایدار جدیدی از مراقبت بهداشتی را برای فضا‌های شهری ایجاد خواهد کرد که در آن شاهد دستاورد‌های عظیمی از درمان برخی از بیماری‌های معلولیت جسمی یا ناتوانی فیزیکی خواهیم بود، زیرا نانومواد‌ها به متخصصان و پزشکان کمک می‌کند که نانودارو‌هایی تولید کنند که هیچ عوارضی ندارند و بدون مختل کردن عملکرد بقیه بدن، بیماری‌های تباهی یا دژنراسیون را که در آن بیمار به مرور زمان دچار فلج عضلات می‌شود، معکوس یا کنترل می‌کند.

بیماری‌هایی، چون ام‌اس، آلزایمر و پارکینسون از جمله این بیماری‌ها هستند که در آینده با کمک فناوری نانو و با یک تزریق ساده هر دو سال یک بار درمان خواهند شد. در واقع، نانوپزشکی می‌تواند مراقب‌های بهداشتی را دموکراتیزه کند و اجازه دهد که همه مردم حتی کسانی که توان مالی خوبی ندارند، از این خدمات بهره‌مند شوند.

نانوپزشکی در حال حاضر نیز با کمک دستاورد‌های دارو رسانی، تشخیص بیماری از طریق تلفن همراه، درمان‌ها و روش‌های توانبخشی جدید، واکسن‌های نانو، داربست‌های پوستی یا عضلانی، ایمپلنت‌ها و اندام مصنوعی و پروتز در حال متحول شدن است.

تله‌پزشکی یا پزشکی از راه دور و جراحی از راه دور نیز با کمک شبکه‌های حسگر، اپتیک نانومواد و اینترنت اشیای نانو (IONT) به پزشکان، جراحان امکان می‌دهد که شرایط بیمار خود را به صورت آنلاین تحت نظارت داشته باشند و حتی بیماران هم می‌توانند با کمک این فناوری‌ها شرایط سلامتی خود را کنترل کنند.

با کمک نانوحسگر‌ها همچنین می‌توان بیماری‌های همه‌گیر را مانیتور و کنترل کرد. در حال حاضر ابزار‌های تشخیص و درمانی جدیدی برای درمان بیماری‌هایی، چون ویروس ابولا و زیکا ابداع شده‌اند تا بتوانند از همه‌گیر شدن این بیماری‌ها جلوگیری کنند، ولی با این حال فناوری نانو به ما کمک خواهد کرد که در آینده از تمهیدات هوشمندانه‌تری برای درمان این نوع بیماری‌ها استفاده کنیم.

گزارش BRIC (کشور‌های بریک متشکل از برزیل، روسیه، هند و چین) پیش‌بینی می‌کند که استفاده بیش از حد آنتی‌بیوتیک‌ها در انسان و حیوانات موجب خواهد شد که تا سال ۲۰۵۰ این معضل حتی از معضل سونامی سرطان بیشتر شود. این در حالی است که فناوری نانو حتی قادر است ذرات آنتی‌بیوتیک یا پلاستیک را از غذا و آب آشامیدنی ما جدا کند تا از ورود آن‌ها به بدن‌مان جلوگیری کند. نانوپزشکی هم‌اکنون به ما کمک می‌کند تا با انواع سرطان‌ها به صورت درمان‌های غیرتهاجمی مقابله کنیم.

زیرساخت‌های مبتنی بر نانو
در توسعه شهری، ساخت‌وساز بخش مهمی از رشد آن به شمار می‌رود. نانومواد روش‌های کلیدی در این مسیر خواهد داشت؛ به طور مثال در کامپوزیت‌هایی به کار خواهند رفت که به عنوان مصالح ساختمانی، بتن و سیمان در ساخت‌وساز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بسیاری از نانومواد دارای مقاومت کششی بالایی هستند و زمانی که در مصالح ساختمانی به کار می‌روند، می‌توانند ساختمان‌ها را در شرایط فشار و کشش زیاد نیز سالم نگه دارند. این فناوری حتی می‌تواند از ساختمان‌ها در مقابل گرما و سرمای شدید نیز محافظت کنند؛ با این حساب مناطق شهری ما پایدارتر و پایدارتر خواهند شد.

حتی علائم جاده‌ای در آینده داده‌های مربوطه را ذخیره می‌کنند تا امنیت بیشتری برای جاده‌ها به ارمغان آورند. چینی‌ها در این راستا از جوهر نانولاتکس برای ساخت علائم جاده‌ای استفاده می‌کنند تا بتوانند شرایط ترافیک را در سرتاسر جهان ردیابی کنند. این کار به طرز چشمگیری شرایط محیط زیست، امنیت و جریان ترافیک را بهبود می‌بخشد.

یکی دیگر از کاربرد‌های مهم نانوفناوری در شهر‌های هوشمند، استفاده از نانومواد در رنگ‌های زیستی است که عموما دو عملکرد ویژه دارند؛ یکی رنگ‌هایی که به عنوان پوشش‌های ضدخوردگی عمل می‌کنند و دیگری به عنوان جاذب آلاینده‌های هوا و تبدیل آن‌ها به گاز‌های سبزتر مثل اکسیژن.

با توجه به اینکه گسترش شهر‌ها با افزایش میزان آلودگی هوا همراه خواهد بود، رنگ‌های زیستی بهترین راهکار برای حذف آلودگی هوا به شمار می‌روند.

منابع آبی و انرژی مبتنی بر نانو
باتری‌ها یکی از مواردی هستند که نانومواد در آن‌ها تحول عظیمی ایجاد کرده است. نانومواد کمک می‌کند که باتری‌ها علاوه بر داشتن ایمنی دراز مدت، راندمان بالاتری داشته باشند و در سیستم‌های عظیم‌تری به کار بروند. یکی از کاربرد‌های مهم باتری، وسایل نقلیه هستند. البته باتری‌های کنونی خودرو‌های برقی خیلی دیر شارژ می‌شوند و خیلی زود نیز شارژ تمام می‌کنند.

باتری‌ها، سلول‌های سوختی و فراخازن‌های لیتیوم- یون هیبریدی که با نانومواد ساخته می‌شوند، وسایل نقلیه آینده را رقم خواهند زد. زیرا چرخه بهتری دارند و شارژ آن‌ها دیرتر تمام می‌شو و همین امر آن‌ها را کارآمدتر کرده و می‌توانند انرژی بیشتری ذخیره کنند.

نانومواد می‌توانند حتی در ابزار‌های ذخیره‌سازی انرژی در وسایل الکترونیک آینده نیز مورد استفاده قرار گیرند. هر زمانی که صحبت از ذخیره‌سازی انرژی می‌شود، اگر ابزار با نانومواد درست شده باشند، طول عمر بالاتری دارند و کاربرد‌های بیشتری نیز خواهند داشت.

در مناطقی از جهان مثل آفریقا، آسیانه میانه و کالیفرنیا، کمبود آب را می‌توان با فناوری‌های نانوی جدید جبران کرد. این فناوری منابع آب را در شهر‌هایی که شرایط اقلیمی بدی دارند و با کمبود آب مواجهند، تغییر شکل می‌دهند. هم‌اکنون بیش از ۲ میلیارد انسان در جهان وجود دارند که به آب آشامیدنی دسترسی ندارند و فناوری‌های نانو در حال جبران این کمبود هستند.

غذای مبتنی بر نانو
نانومواد هم‌اکنون در بسته‌بندی غذا به کار می‌روند، ولی دانشمندان به دنبال راهی هستند تا از این فناوری در تهیه غذا نیز استفاده کنند. بدیهی است که قبل از این کار باید بررسی‌های ایمنی و استانداردسازی در این زمینه انجام شود تا ضرری برای بدن انسان یا محیط زیست نداشته باشد، اما با وجود پیشرفت و وجود فناوری‌های جالب و هیجان‌انگیز می‌توان از نانومواد حتی در بهبود طعم، بافت و رنگ مواد غذایی، کپسوله کردن ویتامین‌ها و مواد غذایی و همچنین افزودن مواد مغذی به نوشیدنی‌ها استفاده کرد؛ بدون اینکه تغییر طعم یا رنگ دهند.

فناوری نانو همچنین می‌تواند به شدت در کاهش نمک و شکر مورد نیاز در غذا کمک کند. اروپا هم‌اکنون پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه تولید گوشت و ماهی مبتنی بر نانو در محیط آزمایشگاهی داشته است تا از این طریق از ورود آنتی‌بیوتیک و ذرات پلاستیک به زنجیره غذایی جلوگیری کند و به تبع آن نیز موجب کاهش انتشار گاز دی‌اکسید کربن، تولید زباله و تاثیر روی چراگاه‌ها شود. با این اوصاف، فناوری نانو تاثیر بسیار مهمی نیز در محیط زیست و فضا‌های سبز و طبیعت نیز خواهد داشت.

زندگی مبتنی بر نانو
در دنیایی زندگی می‌کنیم که یک انقلاب رسانه‌ای دیجیتال در پیش داریم که در آن داده‌ها کلید اصلی بسیاری از فناوری‌های نسل جدید در فضا‌های شهری هستند. فناوری نانو به ما امکان می‌دهد که این داده‌ها را به کار ببیندیم و مردم‌مان را در زمان واقعی آگاه سازیم و آموزش دهیم.

خانه‌ها، لباس‌ها و حتی بدن‌مان قادر خواهند بود این داده‌های مبتنی بر نانو را به صورت بلادرنگ دریافت کنند تا در مورد وضعیت سلامتی‌مان، انرژی، غذا، حمل‌ونقل، زیرساخت، منابع آبی، آموزش، امنیت، ارتباطات و وضعیت مالی‌مان هوشمند باشیم. حتی فرهنگ و میراث فرهنگی‌مان نیز با کمک این فناوری محافظت خواهد شد. فناوری‌های نانو ویژگی‌های منحصر به‌فردی دارند که می‌توان از آن‌ها برای محافظت از میراث فرهنگی و مکان‌های قدیمی و باستانی بهره برد.

پس با این همه ابزار‌ها و فناوری‌های هوشمندی که در آینده دور و اطراف‌مان خواهد بود، به جرات می‌توان گفت که زندگی هوشمند در شهر‌های هوشمند خواهیم داشت.