صحبت درباره بیوتکنولوژی و شناخت آن به عنوان یک عرصه هر چند جوان اما گسترده علم، نیازمند بحث طولانی و دقیق می باشد که در صورت امکان و در فرصتهای بعد به آن پرداخته خواهد شد. در اینجا صرفاّ با بیان تعاریفی از آن و بحث اجمالی در باره توانایی های آن سعی می شود به نقش مهندسی شیمی در این عرصه و همچنین نقش بیوتکنولوژی به عنوان یکی از زمینه های اصلی مهندسی شیمی در آینده نه چندان دور پرداخته شود و این دو رشته تخصصی در تعامل با یکدیگر مورد بررسی قرارگیرند.
بیو تکنولوژی (Biotechnology) ، یک کلمه مرکب است که از دو کلمهBio و Technology تشکیل شده است.. Bio به معنای حیات به کارمی رود.برای Technolgy نیز تعارف گوناگونی وجود دارد از جمله:"تکنولوژی ، عالیترین دستاورد عینیت و ذهنیت بشری است.» و یا «تکنولوژی ، تبلور کار انسان در ابزار است.»
هنگامی که آب در روی کره زمین قراردارد، چه درون یک دریاچه باشد، چه درون یک لیوان آب، جاذبه زمین آن را به پایین میکشد و آن را به شکل ظرفی در می‌‌آورد که درون آن قرار دارد.
اما در فضا تاثیرات جاذبه متفاوت است. اشیایی که در مدار زمین قرار دارند، همچنان تحت تاثیر جاذبه قرار دارند، اما در وضعیت سقوط آزاد هستند، یعنی در حالی که به سوی زمین سقوط می‌کند، در حال حرکت مداری، حرکت مداوم جانبی،هستند. این وضعیت عملا باعث ایجاد حالت بی‌وزنی در آنها می‌شود.
قطرات مایعات در فضا در نبود نیروی وزن، تحت تاثیر نیروی کشش سطحی به شکل کره در می‌آیند.
کشش میان مولکول‌ها در سطح آب باعث می‌شود، آنها مانند پوسته‌ای کش‌سان عمل کنند. هر مولکول با کششی مساوی مولکولهای مجاورش را به سوی خود میکشد.
این گروه مولکول‌هایی که مانند آهن‌رباهایی کوچک محکم به سوی هم کشیده میشوند، کوچکترین به صورت کوچکترین سطح ممکن در یک حجم هندسی یعنی به شکل یک کره در می‌آیند
شیمی مدادها و پاکن ها:
پیش از اینکه مدادها برای نوشتن استفاده شوند، مردم از سرب استفاده میکردند. سرب آنقدر نرم هست که طرح کمرنگی از خود باقی بگذارد، اما کربن بصورت زغال یا گرافیت، اثر پررنگ‌تری به جا می گذارد ( ضمن اینکه سمی هم نیست). در عین حال، کاربرد کربن بصورت زغال کثیف اما گرافیت تمیز است.
گرافیت مدادهای ابتدایی، با رشته هایی از جنس های مختلف پیچیده می شدند که بعدها به جای آن از چوب های تو خالی استفاده شد. مدادها در اصل رنگ نشده بودند اما در سالهای 1890که مرغوب ترین گرافیت از چین می آمد، مدادهای زرد رنگ رایج شدند، چون رنگ زرد در چین معرف احترام و نشان اعضای خاندان سلطنتی بود و استفاده از رنگ زرد، نشانه ویژگی ها و برتری های خانوادگی به حساب می آمد. امروزه مدادها در هر رنگی عرضه می شوند اما هنوز هم زرد بیشترین رنگ متداول است. چون رنگ زرد بیشتر به چشم می آیِد و راحت تر دیده می‌شود.
پیش از اختراع پاک کن، نوشته های مدادی به اندازه نوشته های جوهری امروز، دائمی بودند. بعدها توانستند این اثرات را با کشیدن اندکی از نان سفید بر نوشته های مدادی، از بین ببرند. آیا می دانید که ما چگونه از نان به انواع گوناگون پاک‌کن های امروزی رسیدیم ؟آیا می دانید که نان یا پاک کن چگونه نوشته ها را پاک می کنند؟
تاریخ مداد و پاک‌کن:
نویسنده های روم باستان با یک میله ظریف سربی، بر روی پاپیروس می نوشتند که بنام stylus معروف بود. سرب، فلز نرمی است و به این ترتیب stylus علامت کمرنگ و خوانا از خود به جا می گذاشت. در سال 1564 ذخیره بزرگی از گرافیت در انگلستان کشف شد. وقتی مردم متوجه شدند که گرافیت اثری تیره تر از سرب به جا می گذارد و تازه سمی هم نیست، مدادها مورد استفاده قرار گرفتند. مداد درست مثل Stylus ها استفاده می‌شد، با این تفاوت که در آن پوششی برای گرافیت به کار می‌رفت تا دست استفاده کننده، تمیز بماند و در ضمن گرافیت که بسیار ظریف و شکننده بود، سالم بماند.
وقتی که شما علائم مدادی را پاک می کنید، در واقع گرافیت ( کربن ) را پاک می کنید و نه سرب. امروزه پاک‌کن ها در رنگهای مختلف وجود دارند و می‌توانند علائم مدادی و بعضی از انواع خودکارها را پاک کنند. آنها از لاستیک، وینیل، سقز یا مواد مشابه درست می شوند .
پیش از اختراع پاک کن، شما می بایستی از یک قطعه نان سفید استفاده
می کردید ( بعضی از هنرمندان هنوز هم از نان برای کمرنگ کردن اثر زغال یا پاستل استفاده می کنند). ادوارد نعیم؛ مهندس انگلیسی؛ اولین پاک کن را در 1770 کشف کرد. در واقع داستان از اینجا شروع شد که او هنگام پاک کردن یک مطلب، اشتباهی یک قطعه لاستیک را به جای نان برداشت و متوجه خواص آن شد. بعدها او شروع به فروختن پاک کن های لاستیکی کرد. اما لاستیک نیز مانند نان فاسد شدنی بود و به مرور زمان، حالت بدی پیدا می کرد. در نتیجه پاک کن هایی با جنس‌های مرغوب تر به بازار آمد.
در سال 1858، هایمن لیمپن ـ پروانه ثبت پاک کن های متصل به مدادها را دریافت کرد، که امروزه بسیار رایج و متداول است.
پاک کن ها چگونه عمل می کنند؟
پاک‌کن در واقع ذرات گرافیت را از سطح کاغذ بر میدارد. مولکولهای پاک کن چسبندگی بیشتری از مولکولهای کاغذ دارند. بنابراین وقتی پاک کن را بر علائم مدادی می‌کشید، گرافیت ترجیح می دهد که به پاک کن بچسبد و نه کاغذ. بعضی از پاک کن ها، سطح رو یی کاغذ را خراب میکنند و در واقع آنرا نیز برمی دارد. پاک کن های وینیلی از پاک کن های لاستیکی نرم تر هستند اما همین خاصیت را دارند. پاک کن های هنری از لاستیک نرم ـ زبر درست می شوند و علائم را بدون از بین بردن کاغذ پاک می کنند.
تهیه مداد:
این تصویر نشان می‌دهد که چگونه از یک قطعه چوب، مداد تولید می‌شود. مغز مداد های امروزی از نسبتهای مختلف گرافیت و خاک رس درست می‌شود. در صد متفاوت این دو ماده سبب ایجاد مدادهایی با " سختی " های گوناگون می‌شود که معمولا روی مداد نوشته می‌شود. علامت"H " نشان سختی وعلامت"B " نشان میزان مشکی بودن مداد است. "2H " یعنی مداد سختی دو برابر دارد و "HB " یعنی مداد سخت و مشکی.
چگونگی استفاده از رادیو داروها :رادیودارویی که به مریض تزریق می‌شود، باید برای مدت طولانی کافی در عناصر هدف بماند، ولی نه طولانی‌تر از حد ، تا جذب در تشعشع در حداقل باشد. مدت زمانی که در آن ، دارو مفید است، بستگی به نیم عمررادیولوژیکی و نیم عمر بیولوژیکی دارد، یعنی مدت زمانی که دارو در بدن می‌ماند قبل از آنکه بوسیله فرآیندهای متابولیکی از فعالیت افتاده یا از سیستم بدن خارج شود.
نانو کپسول ها:لفظ نانو کپسول شامل هر نانو ذره ای است که دارای یک پوسته و یک فضای خالی جهت قرار دادن مواد مورد نظر باشد. مثال جالب توجه نانو کپسولی که طبیعت ساخته دیواره های سلولهای بدن انسان میباشد. (لیپوزوم ها) کارنانوکپسول برای جابجایی مواد و کنترل و رهایش و محافظت در برابر محیط میباشد (دارها توسط سلولها وارد خون و توسط نانوکپسول ها در بدن جابجا و محافظت می شوند تا به محل مورد توجه برسند). پیچیدگی سیستم زیستی و مکانیسم ساخت نانو کپسول ها – روش وارد نمودن داروها به درون آنها برای ایجاد اثرات فیزیولوژیکی گوناگون همگی زمینه ساز تحقیقات امروزه را فراهم می کند. بطور مثال می توان نانو کپسولهای پلیمری را در اندازه ها و اشکال مشخص تولید کرد و با جایدهی یک مولکول خاص در دیواره این نانو کپسولها آنها را کارکردی کرد. که این یک سیستم داروسارزی هدفمند را طراحی میکنم و وقتی به یک زیست مولکول خاص رسید محتوی نانو کپسول را آزاد می کنم بهترین مثال دارورسانی با نانو کپسول ها – پروتئین هایی هستند که به سرعت در بدن تجزیه می شوند. از کاربردها دیگر نانو کپسولها رسانش مواد شیمیایی جهت مصارف کشاورزی و صنعت مواد آرایشی می باشند.
|
عنوان : پیل سوختی پلیمری با سیستم گرمکن کاتالیزوری در هوای سرد کلمات کلیدی:پیل سوختی، گرمکن، کاتالیزور، بستر کاتالیزور |
وقتی پیل سوختی در معرض هوای سرد زمستانی و دمای زیر صفر درجه قرار بگیرد،آب یخ می زند.و واکنش های لازم در پیل سوختی انجام نمی شود.از این رو لازم است که پیل را توسط گرمکن برقی، حرارت داد تا شروع به کار نماید.راه دیگری که جهت بکار اندازی چنین پیل هایی ارائه شده است استفاده از یک کاتالیزور در چند راهه اکسید کننده می باشد.در صورتی که مقدار کمی سوخت به هوای ورودی به چند راهه اضافه شود،در حضور کانالیزور با اکسیژن واکنش می دهد،و گرمای ناشی از واکنش باعث افزایش دمای پیل سوختی می گردد. مقدار اکسیژن اضافه شده به هوای مصرفی بسیار کم می باشد(حدود 5% حجم مخلوط هوا، تا باعث شعله ور شدن و انفجار آن در داخل پیل نشود و از طرفی دمای پیل از 90درجه سانتی گراد بالاتر نرود).
مخلوط رقیق سوخت و اکسید کننده بوسیله یک پمپ به داخل پیل تزریق می شود. منبع سوخت می تواند تحت فشار در یک سیلندر ذخیره شده باشد و یا اینکه از هیدروژنی که به عنوان پیش سوخت به کار می رود استفاده شود. کاتالیزوری که در ورودی هوا بکار می رود می تواند از فلزات بی اثر یا آلیاژی از فلزات بی اثر (مثل آنچه که در پیل سوختی بکار می رو) باشد. بستر کاتالیزور ، آلومینا و سرامیک های نظیر آن است، بستر می تواند فلز ویا حتی کربن باشد. همچنین کاتالیزور می تواند فلزات واسطه مثل نیکل یا کبالت باشد، بعلاوه بستر می تواند کروی و یا به شکل اسفنج مشبک باشد، با چنین طرحی برای کاتالیزور،در حین عمل پیل سوختی،افت فشار ایجاد نمی شود. همچنین می توان بستر را از بافت های سرامیکی یا کربنی یا پشم شیشه یا الیاف زیر کونیا انتخاب کرد.
» فرستنده : سعیده پشتوان
الکترو اکتیو پلیمرها (EAPs)
در دهه های اخیر، کشف و سنتز نوع جدیدی از پلیمرها که به الکترواکتیوپلیمرها (EAPs) موسومند و دارای خواص فیزیکی و شیمیایی جالبی هستند، توجه بسیاری از محققان را، به خصوص در زمینه های پزشکی، بیومواد، نانودارو و نانومواد، به خود جلب کرده است. اگرچه مواد دیگری از قبیل سرامیک های الکترواکتیو (EACs) دارای برخی از این خواص هستند، اما خصوصیاتی از قبیل سرعت پاسخ گویی سریعتر(نسبت به محرکهای الکتریکی و مکانیکی از قبیل اعمال ولتاژ و یا ایجاد فشار)، چگالی کمتر و حالت های ارتجاعی پیشرفته تر سبب شده EAPs در مقایسه با دیگر مواد الکترواکتیو کاربردهای وسیعتری پیدا کنند.اگرچه عواملی از قبیل نیروهای پاسخ ضعیف(نیروهایی که پس از اعمال محرکهای الکتریکی و مکانیکی دریافت می کنیم) و مقاومت کم(نسبت به دیگر مواد الکترواکتیو، پلیمرها نمیتوانند تنشهای بزرگی را تحمل کنند) EAPs سبب محدودیت هایی در کاربرد آنها شده است، با این وجود، گزارشهای موفقیت آمیزی از کاربرد آنها در ساخت میله های هدایت کنندة جراحی، دست های ماشینی در مقیاس کوچک، جاروب کننده های گردوغبار، بازوهای رباتیک کوتاه و گیرنده ها منتشر شدهاست.
