پروژه نانو حسگرها

دسته بندي : فنی و مهندسی » کامپیوتر و IT
فرمت فایل: WORD(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:198

فهرست مطالب

پیشگفتار....................................................................................................................................................... 12

فصل اول-آشنایی با فن آوری نانو......................................................................................................... 14

1-1-فن آوری نانو چیست؟.................................................................................................................... 15

1-1-1-نانو چیست؟................................................................................................................................. 15

2-1-1-نانو تکنولوژی از دیدگاههای مختلف...................................................................................... 16

2-1-مقدمه ای بر تاریخ فن آوری نانو در ایران و جهان................................................................. 20

1-2-1-تاریخچه ی نانو در جهان.......................................................................................................... 20

2-2-1-تاریخچه ی نانو در ایران........................................................................................................... 23

3-1-مشاهیر نانو......................................................................................................................................... 24

1-3-1-کی اریک درکسلر....................................................................................................................... 25

2-3-1-ریچارد ارت اسمالی.................................................................................................................... 26

3-3-1-رالف مرکل.................................................................................................................................... 26

4-3-1-روبرت ای فریتاس...................................................................................................................... 27

5-3-1-ریچارد پی فایمن........................................................................................................................ 28

4-1-عناصر پایه در فن آوری نانو.......................................................................................................... 30

1-4-1-نانو پوشش ها............................................................................................................................... 31

1-1-4-1-انواع نانو پوشش ها............................................................................................................... 32

1-1-1-4-1- پوشش هاي دانه اي...................................................................................................... 32

2-1-1-4-1-.پوشش هاي شبکه اي و چند لايه اي...................................................................... 33

3-1-1-4-1-. پوشش هاي لايه نازک................................................................................................. 33

4-1-1-4-1-. پوشش هاي نانوکامپوزيتي.......................................................................................... 34

2-4-1-نانو مواد......................................................................................................................................... 35

1-2-4-1-نانو پودر.................................................................................................................................... 36

1-1-2-4-1-حالت اول........................................................................................................................... 36

2-1-2-4-1-حالت دوم........................................................................................................................... 37

3-1-2-4-1-حالت سوم......................................................................................................................... 39

2-2-4-1-نانو لوله..................................................................................................................................... 40

3-2-4-1-نانو کمپوزیت.......................................................................................................................... 42

3-4-1-مهندسی مولکولی....................................................................................................................... 43

1-3-4-1-ماشین های مولکولی............................................................................................................ 43

4-4-1-نانو الکترونیک.............................................................................................................................. 45

1-4-4-1-نانو سیم................................................................................................................................... 46

1-1-4-4-1-انواع نانو سیم ها.............................................................................................................. 47

1-1-1-4-4-1-نانوسیم‌‌های فلزی....................................................................................................... 47

۲-1-1-4-4-1-نانوسیم‌‌های آلی.......................................................................................................... 48

۳-1-1-4-4-1نانوسیم‌‌های هادی و نیمه‌‌هادی................................................................................. 48

4-1-1-4-4-1- نانوسیم‌‌های سیلیکونی............................................................................................ 48

2-1-4-4-1-روش های ساخت نانو سیم ها...................................................................................... 49

1-2-1-4-4-1-تکنیک‌‌های لیتوگرافی............................................................................................... 50

2-2-1-4-4-1 لیتوگرافی با اشعه الکترونی...................................................................................... 50

3-2-1-4-4-1- لیتوگرافی با پراب روش.......................................................................................... 50

4-2-1-4-4-1-رسوب الکتروشیمیایی در حفرات.......................................................................... 50

3-1-4-4-1-کاربردهای نانوسیم........................................................................................................... 51

1-3-1-4-4-1-کاربرد نانوسیم در تشخیص بیماریها..................................................................... 51

2-3-1-4-4-1- استفاده از نانو سیم ‌‌ها در رگ‌‌ های خونی برای تحریک اعصاب مغزی 52

3-3-1-4-4-1-استفاده از نانوسیمهای سیلیکونی برای هدفمند کردن رشد سلولهای بنیادین 53

2-4-4-1-نانو ترانزیستور........................................................................................................................ 54

3-4-4-1-نانو حسگر................................................................................................................................ 56


فصل دوم-کاربردهای فن آوری نانو....................................................................................................... 57

1-2- دامداری............................................................................................................................................. 58

2-2- کشاورزی........................................................................................................................................... 60

3-2-صنعت آب......................................................................................................................................... 63

1-3-2-نانوفيلتراسيون............................................................................................................................. 64

2-3-2-شيرين سازي آب به وسيله نانوغشاها................................................................................... 65

3-3-2-تصفيه آب به کمک نانوذرات................................................................................................... 67

4-3-2-تصفيه پساب‌هاي صنعتي......................................................................................................... 68

1-4-3-2-تصفيه فاضلاب‌ها................................................................................................................... 68

2-4-3-2-جيوه‌ﺯدايي از آب.................................................................................................................. 70

6-7-2-کارهاي انجام شده در زمينه تصفيه آب و فاضلاب با استفاده از فناوري‌نانو.............. 71

4-2-صنایع غذایی..................................................................................................................................... 74

5-2-پزشکی................................................................................................................................................ 77

۱-5-2- تشخیص بیماری با نانوذرات مغناطیسی............................................................................. 78

2-5-2-شناسایی مولکول‌های زیستی.................................................................................................. 79

3-5-2-کنترل فعالیت درون یاخته ها................................................................................................. 79

4-5-2-درمان ایدز با نوعی کرم............................................................................................................ 80

5-5-2-نانو ربات های سه بعدی در لباس سربازان ضد سرطان................................................... 82

6-2-بهداشت............................................................................................................................................... 84

7-2-صنایع دریایی.................................................................................................................................... 85

1-7-2-صنايع کشتي‌سازي.................................................................................................................... 85

۲-7-2- صنايع فرا ساحل....................................................................................................................... 85

۳-7-2- صنايع ساحلي و بندري........................................................................................................... 85

4-7-2-برخي از پتانسيل‌هاي کاربرد فناوري‌نانو در اين صنايع.................................................... 86

1-4-7-2-الکترودهاي جوشکاري دما پايين...................................................................................... 86

2-4-7-2-سوخت..................................................................................................................................... 86

3-4-7-2- نانوفايبرگلاس و نانوکامپوزيت‌ها....................................................................................... 87

4-4-7-2-جاذب‌هاي ارتعاشي............................................................................................................... 87

5-4-7-2-جاذب‌هاي صوتي................................................................................................................... 88

6-4-7-2-رنگ‌هاي دريايي..................................................................................................................... 88

7-4-7-2- جاذب‌هاي انرژي موج دريا و نور آفتاب......................................................................... 88

8-4-7-2-نانوفيلتراسيون........................................................................................................................ 89

9-4-7-2-نانومورفولوژي.......................................................................................................................... 89

10-4-7-2-تحول در فناوري پيل سوختي........................................................................................ 89

11-4-7-2- باتري‌هاي با ذخيره انرژي بسيار بالا............................................................................ 89

12-4-7-2- گرافيت و سراميک........................................................................................................... 90

5-7-2-جايگاه صنايع دريايي و فناوري‌نانو در ايران........................................................................ 90

8-2- صنعت نفت...................................................................................................................................... 91

9-2- صنایع خودرو................................................................................................................................... 92

1-9-2-عوامل اصلی رقابت در صنعت خودروسازی........................................................................ 94

۲-۹-۲-کاربردهای فناوری‌نانو در صنعت خودروسازی.................................................................... 95

10-2-الکترونیک....................................................................................................................................... 97

فصل سوم -نانو الکترونیک....................................................................................................................... 99

1-3 -آشنايی با نانو الكترونيك.............................................................................................................. 100

1-1-3-وسایل نانو الکترونیک................................................................................................................ 102

1-1-1-3-نانو لوله‌ها................................................................................................................................. 102

2-1-1-3-حلقه بنزني.............................................................................................................................. 103

3-1-1-3—پليمرها.................................................................................................................................. 103

4-1-1-3- DND................................................................................................................................... 103

2-3-چشم انداز فناوری نانو الکترونیک............................................................................................... 106

1-2-3-مشخصه یابی لایه نازک قطعات الکترونیکی107..............................................................

2-2-3-وسعت فناوری نانو الکترونیک................................................................................................. 107

3-3-کاربرد نانوالکترونیک در صنعت................................................................................................... 109

1-3-3-نمونه هايي از کاربرد فن آوري نانو در الکترونيک............................................................. 110

۱-1-3-3-کربن نانو تيوب ها (carbon nanotubes)............................................................. 110

2-1-3-3- نانو ترانزيستورها (nanotransistors)..................................................................... 110

3-1-3-3- محاسبه گر ها در مقیاس نانو ( nanocomputers)............................................ 111

4-1-3-3- MRAMها ( Magnetic Random Access Memories ).................. 111

5-1-3-3- ۶۰ C...................................................................................................................................... 111

2-3-3-کارهایی که باید در راستای پیشرفت این علم انجام شود............................................... 111

4-3- جهانی شدن صنعت الکترونیک................................................................................................. 113

1-4-3-مفهوم جهانی شدن.................................................................................................................... 113

2-4-3-پیامد های جهانی شدن............................................................................................................ 114

1-2-4-3-تجارت الكترونيك.................................................................................................................. 115

1-1-2-4-3-تاريخچه ي تجارت الکترونيک...................................................................................... 116

5-3-نتيجه‌گيري........................................................................................................................................ 120

فصل چهارم نانو حسگر ((NANO SENSOR))..................................................................... 122

1-4-حسگرها(sensors) وانواع آن.................................................................................................... 123

1-1-4حسگرچیست؟............................................................................................................................... 123

1-1-1-4-ساختارکلی یک حسگر........................................................................................................ 123

2-1-1-4-خصوصیات حسگرها............................................................................................................. 124

2-1-4 -انواع حسگرها............................................................................................................................. 124

1-2-1-4-حسگرهای آنالوگ................................................................................................................. 125

2-2-1-4-حسگرهای ديجيتال.............................................................................................................. 125

3-2-1-4-انواع حسگر ها در ربات....................................................................................................... 125

1-3-2-1-4-حسگرمحیطی................................................................................................................... 125

2-3-2-1-4- حسگر بازخورد................................................................................................................ 126

3-3-2-1-4- حسگر فعال...................................................................................................................... 126

4-3-2-1-4- حسگر غیرفعال............................................................................................................... 126

4-2-1-4-حسگر فاصله........................................................................................................................... 127

1-4-2-1-4-حسگر تماسی ( Contact )...................................................................................... 127

2-4-2-1-4-حسگرهای مجاورتی(Proximity)........................................................................... 127

1-2-4-2-1-4-حس کردن استاتیک................................................................................................. 128

2-2-4-2-1-4-حس کردن حلقه بسته............................................................................................. 128

3-2-4-2-1-4-حسگرهاي دوربرد ( Far away)........................................................................ 129

4-2-4-2-1-4-حسگر نوري (گيرنده-فرستنده)............................................................................. 129

2-4-کاربردحسگرها................................................................................................................................... 131

1-2-4-حسگرهای بدنه (Body Sensors).................................................................................. 131

2-2-4-حسگر جهت‌یاب مغناطیسی(Direction Magnetic Field Sensor)............ 131

3-2-4-حسگرهای فشار و تماس (Touch and Pressure Sensors)........................... 131

4-2-4-حسگرهای گرمایی (Heat Sensors).............................................................................. 132

5-2-4-حسگرهای بویایی (Smell Sensors).............................................................................. 132

6-2-4- حسگرهای موقعیت مفاصل.................................................................................................... 133

1-6-2-4-انکدرهای مطلق...................................................................................................................... 133

2-6-2-4-انکدرهای افزاینده.................................................................................................................. 134

7-2-4-آشنایی بادو نمونه از حسگرها................................................................................................. 134

1-7-2-4-حسگر تشخیص مانع ( دیواره ) سه مرحله ای با حساسیت فوق العاده - مادون قرمز 134

2-7-2-4حسگر آلتراسونیک.................................................................................................................. 137

3-4- نانوحسگرها....................................................................................................................................... 140

1-3-4-انواع نانو حسگرها....................................................................................................................... 140

1-1-3-4-استفاده از نقاط کوانتومی درتولید نانو حسگرها........................................................... 140

2-1-3-4-استفاده ازنانولوله ها درتولید نانوحسگرها........................................................................ 141

1-2-1-3-4-نانولوله های کربنی به عنوان حسگرهای شیمیایی................................................. 141

2-2-1-3-4-نانولوله های کربنی به عنوان حسگرهای مکانیکی.................................................. 142

3-2-1-3-4-استفاده ازنانو ابزارها درتولید نانوحسگرها.................................................................. 142

4-4-کاربردهای نانو حسگر...................................................................................................................... 143

1-4-4- ساخت بینی الکترونیکی با.نانو حسگر................................................................................. 143

1-1-4-4-سيستم تأمين امنيت........................................................................................................... 147

1-1-1-4-4-مبارزه با قاچاق، مواد مخدر و تروريسم..................................................................... 147

2-1-1-4-4-جايگزيني سگ هاي جستجوگر................................................................................... 148

3-1-1-4-4-تجهيزات ربات هاي رزمي.............................................................................................. 148

1-3-1-1-4-4-سيستم تأمين گاز...................................................................................................... 148

4-1-1-4-4-دريافت کننده هاي سيگنال هاي حفاظتي............................................................... 149

5-1-1-4-4-کنترل کننده محل کار................................................................................................... 149

6-1-1-4-4-سيستم فوق العاده سريع اعلام حريق149..............................................................

7-1-1-4-4- بيني الکتروني وجرم شناسي...................................................................................... 149

2-4-4-نانو حسگرها و کنترل آلودگی هوا......................................................................................... 150

1-2-4-4- مبارزه با انتشار گازهای سمی........................................................................................... 150

3-4-4-کاربرد نانو سنسورها در نمودارگيري و اندازه گيري در حين حفاري صنايع بالادستي نفت 151

4-4-4-نانوحسگر و پزشکی.................................................................................................................... 153

1-4-4-4-تولید نانوحسگرهاي زیستی نوری..................................................................................... 154

2-4-4-4-کاربرد حسگرهاي زيستي.................................................................................................... 155

5-4-4-استفاده از نانوحسگرهاي نوري براي بررسي تغييرات سلولي......................................... 157

6-4-4- پتانسیل نانو سنسورها و تحقیقات در صنعت کشاورزی و غذا..................................... 158

1-6-4-4- نانو حسگر و صنایع غذایی................................................................................................ 159

2-6-4-4-بینی الکترونیکی در صنایع غذایی................................................................................... 159

7-4-4-نانوسنسورها و AFM هاي جديد......................................................................................... 161

8-4-4- انگشت هوشمند توسط نانو حسگر ها ساخته شد........................................................... 162

9-4-4-کاربرد نانو سنسورها در بخش لرزه‌نگارى ( Seismic ) صنايع بالادستى نفت. 162

5-4-جذابیت‌های نانوحسگرها................................................................................................................ 166

6-4-آینده نگری........................................................................................................................................ 167

فصل پنجم-درآخر................................................................................................. 168

1-5- نانوتکنولوژی بخشی از آینده نیست، بلکه تمام آینده است............................................... 169

2-5-الگوي «منحني S»......................................................................................................................... 169

1-2-5- طفوليت........................................................................................................................................ 170

2-2-5- رشد.............................................................................................................................................. 170

3-2-5- بلوغ............................................................................................................................................... 171

4-2-5-زوال................................................................................................................................................ 171

3-5-جايگاه ايران....................................................................................................................................... 172

1-3-5-جايگاه ساير كشورهاي صنعتي............................................................................................... 173

4-5-نگاه از زاويه فوايد و مضرات.......................................................................................................... 174

5-5-راهبردهايي براي توسعه اصولي................................................................................................... 177

6-5-اقدامات انجام شده در ايران.......................................................................................................... 178

7-5-جمع‎بندي نهايي بحث.................................................................................................................... 179

8-5-نتيجه گيري وپيشنهاد.................................................................................................................... 180

منابع و مآخذ............................................................................................................................................... 183