نانو اکسید روی و کاربردهای پیشرفته آن

نانو اکسید روی جدای از اینکه در صنایع رایج مانند لاستیک سازی، سرامیک، پتروشیمی و…. استفاده می گردد اما بواسطه ماهیت نیمه رسانایی خود توجه صنایع پیشرفته را به سمت خود معطوف کرده است. در این مطلب به تشریح کاربرد های پیشرفته این ترکیب پر مصرف می پردازیم.

نانو اکسید روی (ZnO) یکی از مهمترین ترکیبات موجود در صنعت است که دارای ماهیت نیمه رسانایی، عدم ایجاد آلودگی محیط زیستی، عدم سمیت بوده و مهم تر از همه از خواص فوتوکاتالیستی، کاتالیستی، اپتیکی، ضد باکتری و جذبی منحصر بفردی برخوردار است. از این رو، برخورداری از مجموعه خواص ویژه باعث شده است تا نانو اکسید روی در صنایع جدید و پشرفته کاربردهای ویژه ای پیدا کند. کاربردهای پیشرفته نانو ذرات اکسید روی در ادامه توصیح داده شده اند.

پزشکی و داروسازی

در سالهای اخیر پژوهشگران تحقیقات گسترده ای بر نانو اکسید روی و خواص جدید آن انجام داده اند. نتایج این تحقیقات نشان میدهد که نانو ذرات اکسید روی علاوه بر خاصیت ضد باکتری دارای خواص ضد میکروبی، آنتی اکسیدانی، ضد دیابتی، ضد التهاب و ترمیم کننده زخم می باشد. وجود چنین خواص ویژه ای در این ماده باعث شده است تا نانو ذرات اکسید روی در روش های جدید درمان بیماری ها و نیز تولید داروهای جدید نقش موثری داشته یاشد. بعنوان مثال از نانو اکسید روی در بانداژ ها و پانسمان های ترمیم کننده زخم استفاده می گردد. نانو ذرات اکسید روی موجود در این پانسمان ها زمانیکه در محیط زخم قرار می گیرند طی فرآیندی شروع به آزاد سازی ترکیبات واکنش پذیر بر پایه عنصر اکسیژن (Reactive oxygen species-ROS) از سطح خود می نماید. آزاد شدن ROS ها کمک میکند تا تکثیر فیبروبلاست ها در محل زخم افزایش یافته و ترمیم زخم با سرعت بیشتری انجام شود. علاوه بر این، خاصیت آنتی باکتریالی این ترکیب محیط زخم را در حین ترمیم شدن از تشکیل باکتری ها حفظ می نماید.

انرژی های تجدید پذیر

انرژی های تجدید پذیر مانند تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریکی در سال های اخیر به یکی از داغ ترین مباحث روز دنیا تبدیل شده است. از این رو تکنولوژی های جدیدی برای تبدیل راحت تر و بهینه تر انرژی خورشید به الکتریسیته به این صنعت ارائه می گردد. با پیشرفت نانوتکنولوژی صنعت ساخت سلول های خورشیدی نیز پیشرفت نمود و سلول هایی با بازدهی بالاتر و بهینه تر وارد بازار شدند. استفاده از نانو ذرات اکسید روی در ساخت سلول های خورشیدی یکی از نواوری های این صنعت به شمار می رود که موجب شده است تا بازدهی سلول های خورشیدی تبدیل انرژی خورشید به الکتریسیته را بهبود دهد. بررسی های انجام شده بر روی عملکرد نانو اکسید روی در سلول خورشیدی نشان می دهد که نانو اکسید روی بازدهی تبدیل انرژی سلول را تا 4/4% افزایش داده است.

تصفیه پساب های صنعتی توسط فرآیند فوتوکاتالیست

خواص نوری منحصر بفرد نانو ذرات اکسید روی این ترکیب را به گزینه ای مناسب برای حذف آلاینده های غیر معدنی مانند رنگدانه های غیر معدنی، فنول و… از پساب های صنعتی به روش فوتوکاتالیست تبدیل کرده است. نانو اکسید روی جاذب قوی امواج فرابنفش می باشد. زمانیکه این ماده در پساب تزریق شده و در معرض تابش نور خورشید قرار می گیرد امواج فرابنفش نور خورشید را جذب کرده که این امر منجر به تهییج الکترون های نوار ظرفیت و انتقال آنها به نوار هدایت در اکسید روی می گردد. در نتیجه این فرآیند، الکترون ها تهییج شده از سطح نانو ذرات آزاد می گردند. در ادامه الکترون های آزاد شده با مولکول های آب اندرکنش داشته و منجر به تشکیل ترکیبات واکنش پذیر بر پایه عنصر اکسیژن و یا ROS ها می گردد. این ترکیبات واکنش پذیر متعاقبا به مولکول های آلاینده های آلی حمله کرده و منجر به تجزیه این مولکول ها به ترکیبات غیر سمی می گردد. بدین ترتیب آلاینده های غیر معدنی موجود در پساب های صنعتی به کمک نانو اکسید روی و طی فرآیند فوتوکاتالیست حذف گردیده و پساب تصفیه می گردد.

سنسورهای گازی

سنسورهای گازی یکی از تجهیزات پر مصرف در صنایع پیشرفته و همچنین سازمان محیط زیست می باشند. این سنسورها به منظور شناسایی ترکیبات موجود در گازهای حاصل از کارخانجات، هوای محیط و …. استفاده می گردد تا در صورت وجود ترکیبات گازی سمی و مخرب در خط تولید، آنها را شناسایی کرده و از آسیب دیدن نیروی کار و نیز تجهیزات خط تولید جلوگیری گردد. هرچه حساسیت و دقت سنسور های گازی بیشتر باشد آنگاه امکان شناسایی ترکیبات گازی در هر شرایطی براحتی صورت می گیرد. یکی از مشکلات سنسور ها حساسیت آنها به دما می باشد بطوریکه با کاهش دما قابلیت این سنسور ها کاهش می یابد. اخیرا از نانو ذرات اکسید روی در سنسور های گازی استفاده گردید و مشخص شد که استفاده از این ماده حساسیت سنسور را به ترکیبات گازی مشخص افزایش داده و همچنین توانایی شناسایی گازها را در دماهای پایین نیز در سنسور ایجاد کرده است.

با توجه به پیشرفت روز افزون تکنولوژی می توان انتظار داشت که در آینده ای نزدیک کاربردهای پیشرفته دیگری برای نانو ذرات اکسید روی شناسایی گردد و این ماده ارزشمند را بیش از پیش به یکی از حیاتی ترین ترکیبات مورد استفاده در صنایع پیشرفته تبدیل نماید.