Svenska English 中国的

Nanoteknik – en verktygslåda för många praktiska användningsområden

Nanoteknik bygger på partiklar så små att vi inte kan uppfatta dem med blotta ögat. Tekniken förs på nanonivå, alltså där en nanometer är en miljondels millimeter (10-9 m). Så små partiklar finns naturliga i vår omgivning som vulkanaska, lera och marina aerosoler och kan också bildas vid bland annat ofullständig förbränning.

Efter 30 års forskande inom nanovetenskap finns idag över 200 produkter på marknaden som är framtagna med hjälp av tekniken. Sedan länge används partiklarna i färgat glas, men utnyttjas alltmer i färg till däck, målarfärg, cement, UV-filter i solkräm och i smink.

Nanostrukturerade ytor som inte blir smutsiga finns i vissa stekpannor och textilier. Vattenavstötande nanomolekyler avvisar vatten, smuts och bakterier och används i sjukhusutrustning. Vindrutetorkare blir onödiga när bilars framrutor täcks av ett skikt genomskinliga partiklar som är hårda, repsäkra och vattenavstötande.

Nya material med skräddarsydda egenskaper kommer i framtiden att kunna tillverkas genom tekniken. Produkter inom optik, elektronik, energi- och minneslagring kommer att bli mindre, bättre och billigare eftersom mer kapacitet får plats på mindre yta.

Nanotekniken kan ses som en plattform för olika vetenskapsområden, där man utvecklar nya material eller skapar nya egenskaper för material som redan existerar. Teknologin ger nya möjligheter också inom områden som fysik, bioteknik och medicin. Över 30 länder har nationella program för forskning om nanoteknik. Svenska Chalmers, LTH och KTH placerar sig väl i ett internationellt sammanhang.

Chromogenics gör smarta fönster, motorcykelvisir och skidglasögon

Uppsalaföretaget Chromogenics utvecklar en teknik som baseras på tunna plastfolier med inbyggt minne. Skidglasögon och hjälmvisir kan anpassas till mycket varierande ljusförhållanden och fönster med folien minskar behovet av luftkonditionering. Miljövinsten i dessa produkter som snart är ute på marknaden är en minskad energiförbrukning.

Så här går det till: En folie byggs av flera skikt gjorda av olika material som läggs mellan plastfilm. Folien ändrar mörhetsgrad om den utsätts för en svag elektrisk spänning. Detta för att spänningen förflyttar joner från ett skikt till ett annat. Exempelvis kan joner från ett lager nickeloxid som går via en polymer elektrolyt och in i ett skikt av wolframoxid göra att bägge skikten blir mörkare. Om polariteten ändras drivs jonerna åt andra hållet och skikten blir ljusare. En elektronisk styrenhet gör det möjligt att reglera mörkhetsgrad och de önskade optiska egenskaperna läggs in i ett minne. Eftersom elektricitet endast används när mörkhetsgrad ändras blir folien energieffektiv.

Miljövinster i elektronikindustrin

Det svenska företaget Obducat är världsledande inom nanoinprintlitografi (NIL). Med tekniken kan man exakt återskapa strukturer i mikro- och nanostorlek i polyesterfilm från ett original som kan ha tillverkats i en elektronstråleskrivare. Litografiteknik används bland annat för att producera minnesmedia, displayteknik, halvledare och biosensorer. Materialutnyttjandet blir effektivare, energianvändningen lägre när produkter används och avfallsmängderna bli mindre när produkterna skrotas.

Framtiden

Nanoteknik kan göra det möjligt att titta på tv i en fönsterruta.

Multifunktionalitet, d.v.s att samla flera funktioner i samma produkt, kan vara ett sätt att spara miljön. Fönster kan i framtiden exempelvis konvertera ljus till elektricitet, mörkna automatiskt och fungera som display för rörliga bilder. Om organiska polymerkedjor vävs in i ett textilmaterial kan resultatet bli en TV-skärm som kan bäras som tröja eller bli en elektronisk tidning med bilder och text som uppdateras efterhand.

Belysning är intressant ur miljösynpunkt. LED (Light Emitting Diode), som innehåller nanotunna skiktsystem, kommer att spara stora energimängder samtidigt som de ger betydligt starkare ljus än dagens lampor. Ljusdioderna kan bli självförsörjande på elenergi om de kopplas till teknik som samlar in dagsljus för att producera elektricitet på samma sätt som växter använder fotosyntes.

Fler framtida tillämpningar av nanoteknik

  • Redan nu kan bränsleceller stora som frimärken produceras. När tredimensionella nanoytor introduceras kommer kapaciteten att öka och fler ljuseffektiva bränslecellsdrivna motorer kan tillverkas, exempelvis för cyklar.
  • Byggnader kan snart utformas så att energi som strålar ut från dessa kan omhändertas genom tredimensionella energiackumulerande nanokomponenter.
  • Elektriska laddningar produceras när nanotrådar av zinkoxid böjs. Tusentals trådar kan integreras med elektroder och producera el när trådarna rör sig i sidled och upp och ned. Kläder med sådana trådar genererar el som i sin tur kan driva utrustning som övervakar bärarens hälsa eller gör henne synlig i trafiken.
  • Bilens lack samlar in ljus för att ladda batterierna och reglera temperaturen inne i bilen. Överskottsvärme kan ombildas till el genom värmeextraherande pumpar. Säkerhetssystem såsom bromsar kan komma att innehålla nanosensorer för att känsligheten i systemen ska öka.
  • Tennisracketar blir styvare och mer kraftfulla av kolnanorör. Tennisbollar studsar bra i flera veckor om de behandlas med ett lager nanopartiklar på insidan som låter gasen inuti bollen stanna kvar under längre tid.

Artikeln är hämtad från skriften Miljönytta publicerad februari 2008. Uppdaterad februari 2009


Hej! Det växer mossa på Obducats presentation. Present… Visa kommentar

Skrivet av Lennart Holmqvist 2009-02-05.

Obducats presentation har blivit bättre, men mer finns … Visa kommentar

Skrivet av Lennart Holmqvist 2009-02-07.

[...] Läs mer här. [...]

Skrivet av Brist på kyla | Miljöfara 2010-08-11.

Kommer det att bli en fråga om bra eller dålig kvalitet… Visa kommentar

Skrivet av Therese 2012-03-07.

tjena grabbar väldigt bra sida skulle vilja att ni koll… Visa kommentar

Skrivet av alexander JD 2014-01-31.

Fakta om Chromogenics

  • Företaget grundades 2003 efter 20 års forskning och utveckling av professor Claes-Göran Granqvust och hans grupp vid Ångströmslaboratoriet vid Uppsala universitet.
  • Med riskkapital från DuPont Ventures, Innovationsbron Uppsala AB, Uppsala Universitet Holding AB, Industrifonden, Bankinvest och Volvo Technology Transfer byggs produktionen upp i Uppsala.

Fakta om Obducat

  • Obducat grundades 1989. Affärsidén bygger på att utveckla och sälja litografilösningar för produktion och replikering av avancerade mikro- och nanstrukturer för massproduktionssyften såväl för forskning och utveckling.
  • En order år 2006 avseende ett NIL-system avsett att användas vid massproduktion blev det industriella genombrottet.
  • Omsättning är 71 miljoner kronor och resultat -29 miljoner kronor (2008).
  • Antalet anställda är cirka 70 personer (2008).
  • Företagets patentportfölj omfattar fler än 260 ärenden (2008).

Risker med nanoteknik

Med all ny teknik uppstår diskussioner om risker för människor och miljö. Kring nanotekniken betonas exempelvis:

  • Partiklarna sprids på annat sätt än större partiklar. De sedimenterar inte, fastnar på ytor och har stor förmåga att tränga in i material.
  • Nanopartiklar kan passera de naturliga barriärerna och skyddsmekanismerna i människokroppen, såsom mag-tarmkanalen, huden, lungorna och blodhjärnbarriären. Nanosmink tränger igenom huden. Vad händer sedan med partiklarna? Forskare och myndigheter i många länder kartlägger nanotekniken och gör riskbedömningar. Krav på omfattande restriktioner och lagstiftning kommer från olika håll.