Nanoteknoloji ve uygulama alanları Betül KURT

1. BETÜL KURT
ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ
121125062
NANOTEKNOLOJİ VE
UYGULAMA ALANLARI

2. İçerik
 Nanoteknolojinin tanımı
 Nanoteknolojinin tarihçesi
 Nanoteknolojinin hedefleri
 Uygulama alanları
 Türkiye’ de nanoteknoloji
 Ekler

3. Nanoteknoloji nedir ?
Nano kelimesi, Yunanca "nannos" kelimesinden gelir ve
"küçük yaşlı adam veya cüce" demektir. Günümüzde
nano, teknik bir ölçü birimi olarak kullanılır.
Nanoteknoloji maddeyi atomik ve moleküler seviyede
kontrol etme bilimidir. 1 nm , metrenin milyarda biridir.
(10-9 ) Her bir nm sadece 3 ile 5 atom genişliğindedir
,yani ortalama bir insan saç kalınlığından yaklaşık
40,000 kez daha küçüktür.

4.  Nanoteknoloji, birbiriyle iç
içe geçen disiplinlerin
teknolojiyle birleşerek aldığı
isimdir.
 Fizik, malzeme bilimi,
elektronik, kimya, biyoloji
gibi bilim dallarından
araştırmacılar, nanoteknoloji
çalışmaları yapmaktadır.

5. NANOTEKNOLOJİNİN TARİHÇESİ
 60`lar-Feynman
 Nanoteknoloji vizyonunun ortaya
çıkışını, 1959 yılında fizikçi Richard
Feynman’ın malzeme ve cihazların
moleküler boyutlarda üretilmesi ile
başarılabilecekleri üzerine yapmış
olduğu ünlü konuşmasına kadar
dayandırabiliriz(There is Plenty of
Room at the Bottom).
 Bu konuşmasında Feynman
minyatürize edilmiş enstrümanlar ile
nano yapıların ölçülebileceği ve
yeni amaçlar doğrultusunda
kullanılabileceğinin altını çizmiştir.

6. 90’lar – Fullerene - Karbon
Nanotüpler -Drexler
 1990’ların başında Rice Üniversitesinde
Richard Smalley öncülüğündeki araştırmacılar
60 karbon atomunun simetrik biçimde
sıralanmasıyla elde edilen futbol topu
şeklindeki “fullerene” molekülleri
geliştirilmiştir.
 Elde edilen molekül 1 nanometre
büyüklüğünde ve çelikten daha güçlü,
plastikten daha hafif, elektrik ve ısı geçirgen bir
yapıya sahipti. Bu araştırmacılar 1996 yılında
Nobel Kimya ödülünü aldılar.
 1991 yılında da Japon NEC firması
araştırmacılarından biri olan Sumio Iijima,
karbon nano tüpleri bulmuştur. Karbon nano
tüpler, fullerene molekülünün esnetilmiş bir
şekli olup benzer şekilde önemli özelliklere
sahiptir.

7. KARBON NANOTÜPLERİN
ÖZELLİKLERİ
 Düğüm yapılabilecek kadar esnek
malzemelerdir.
 Isıl iletkenlikleri, en iyi ısıl iletken
olan elmasın 2 katıdır.
 En iyi yüksek mukavemetli çelik
alaşımından 30 kat daha güçlüdür.
 Bakır telden 1000 kat daha fazla
elektrik taşıyabilir.
 Yoğunluğu, en hafif malzemelerden
olan alüminyumun yarısı kadardır.

8. 2000’ler
 1999 yılında ABD’ de Bill Clinton hükümeti nanoteknoloji
alanında yürütülen araştırma, geliştirme ve ticarileştirme
faaliyetlerinin hızını artırma amacını taşıyan ilk resmi
hükümet programını, Ulusal Nanoteknoloji adımını (National
Nanotechnology Initiative) başlattı.
 2001 yılında Avrupa Birliği, Çerçeve Programına
Nanoteknoloji çalışmalarını öncelikli alan olarak dahil etti.
 Japonya, Tayvan, Singapur, Çin, İsrail ve İsviçre benzer
programlar başlatarak 21. yüzyılın ilk küresel teknoloji
yarışında önlerde yer almak için çalışmalarına hız verdi.

9. Nanoyapıların elde edilmesinde iki ana yöntem
bulunmaktadır:
 1- Bottom-up: Aşağıdan yukarıya yaklaşımı
(küçükten büyüğe), moleküler nanoteknolojiyi
belirtir ve organik veya inorganik yapıları,
maddenin en temel birimi olan atomlardan
başlayarak atom atom, molekül molekül inşa
edilmesi yöntemini ifade eder.
 2- Top-down: Yukarıdan aşağıya yaklaşımı
(büyükten küçüğe), makineler, asitler ve benzeri
mekanik ve kimyasal yöntemler kullanılarak nano
yapıların fabrikasyonu ve imal edilmesi
yöntemlerini ifade eder.
Teknolojinin bugünkü seviyesi sebebi ile yapılan

10. Nanoteknolojinin Amaçları
 Nanometre ölçekli yapıların analizi,
 Nanometre boyutunda yapıların
fiziksel özelliklerinin anlaşılması,
 Alışılandan farklı ve üstün
malzeme özellikleri/üretim
süreçlerinin elde edilmesi
 Daha dayanıklı, hafif ve hızlı yapılar
 Daha az malzeme ve enerji kullanımı

11. Nanoteknoloji ve Uygulama
Alanları
1-Havacılık Ve Uzay Araştırmaları
2-Nano Elektronik Ve Bilgisayar Teknolojileri
3-Malzeme Ve İmalat Sektörü
4-Tıp Ve Sağlık Sektörü
5-Tekstil Sektörü
6- Çevre Ve Enerji
7- Bioteknoloji Ve Tarım
8- Savunma

12. Havacılık ve Uzay Araştırmaları:
 Çekme direnci çelikten kat kat yüksek
nano tüpler sayesinde dünya yüzeyinden
atmosfere kadar yükselebilecek yapılar
inşa edilmesi potansiyel uygulama
alanları içinde yer alabilir. Böylece uzay
araştırma maliyetlerinin büyük bir
kısmını meydana getiren fırlatma
maliyetleri düşürülebilir.
 Uzay asansörü: Bir uzay asansörünün
karbon nanotüpler ile oluşturulabileceği
fikri ilk kez 1950 yılında öne sürüldü.
Şimdi ise Yıllık Uzay Asansörü
Konferansında bir Japon firması 2050
yılında bir uzay asansörü inşa etmeyi
planladığını duyurdu

13. Nano Elektronik ve Bilgisayar
Teknolojileri
Kalıcı bilgisayar belleği:
Nanoboyutlu yapıların veri depolama kapasitesi mevcut hafıza
aygıtlarından 10 – 100 kat daha fazladır.
Nanoelektronik diyotlar ve transistörlerden entegre devre.
Karbon nanotüp transistörler geleceğin ultra hızlı ve küçük
bilgisayarlarının yapıtaşlarıdır.

14. Malzeme ve İmalat Sektörü
 Malzemelerin atomik ve moleküler boyutlardan başlayarak inşa
edilmesi, konvansiyonel metodlar ile elde edilen malzemelere oranla
daha sağlam ve hafif maddelerin ortaya çıkmasını sağlayacaktır.
Örn: Wilson markası tarafından üretilen Double core tenis topunun iç
kısmı Air D-Fence marka kauçuk ile kaplanarak hava basıncının topun
içine hapsedilmesini sağlamıştır. Bu kaplama topun en az 2 kat daha
fazla zıplamasını ve topun ömrünün uzamasını sağlamıştır.

15.  Son yıllarda tıp biliminin karşılaştığı en önemli
hastalıklar arasında gösterilen kanser ve kanserli
hücrelerin yok edilmesi sorununa UNAM’dan
umut veren çözümler geliyor.
 UNAM nanobiyoteknoloji grubundan Yrd. Doç.
Dr. İhsan Gürsel tarafından geliştirilen yeni bir
yöntemle hem kanserli dokuların tamamen
öldürülmesi hem de bağışıklık sisteminin
uzunca bir süre alarmda kalması sağlandı.
Nanometre boyutundaki kesecikler içerisine
yerleştirilen bazı nükleik asitler, bağışıklık
sistemini alarma geçirerek, kanserli dokuları
yüzde 91 oranında ortadan kaldırabiliyor.
Şimdilik farelerde yapılan bu deneyler kanser
aşısını arayan bilim dünyası için yeni bir ışık
oldu.
TIP ALANINDA NANOTEKNOLOJİ

16.  Ameliyat yapabilen, vücuda enjekte edilecek
nanorobot geliştirildi
 Nanorobotlar; nanometre boyutlarında oldukları için
bir DNA molekülünden daha küçükler ve hücre içine
rahatlıkla girebilirler. Bu sayede hücresel düzeydeki
bozuklukları tedavi etmek amacıyla
kullanılabilecekler. Nanorobotların gelecekte şırınga
ile taşıdığı sıvıyı hücre içine aktarabilmesi sayesinde
ilaçların sağlıklı hücreleri etkilemelerinin öne
geçilecek ve yan etkileri ortadan kalkacaktır.

17. Çevre ve Enerji:
 Nano kompozitlerin yaygın olarak kullanılması ile daha yüksek
verimliliğe sahip motorların ve dolayısı ile daha temiz, çevre dostu
ulaşım sistemlerinin kurulması mümkün olacaktır.
Örneğin akaryakıtta nanoteknoloji ;
Ağustos 2006, Petrol Ofisi – Oxonico şirketi EnviroxTM (Dizel
Katalizörü) üretti.
 Yanma prosesini modifiye eder, karbonun yanma sıcaklığını
düşürür (karbonun yanması motorun temizlenmesini sağlar)
 Yakıt tüketimini azaltır (yakıtta %10 tasarruf sağlar)
 Zararlı egzoz emisyonlarını azaltır

18. Su ve kir tutmayan kendi kendini temizleyen
akıllı yüzeyler
 Örneğin, yaprağı hiç ıslanmayan ve kirlenmeyen
lotus çiçeğinin özelliğinden yararlanılarak
kirlenmeyen, ıslanmayan kaşıklar , çatallar,
tabaklar, elbiseler üretilebilecektir

19. Bioteknoloji ve Tarım
 Tıp ve sağlık sektörlerinde uygulanabilecek teknolojilerin genişletilmesi ile ;
bioteknoloji, ilaç ve tarım sektörleri ürünlerinde bu teknolojiler uygulanacaktır.
Moleküler gıda sentezi ile kıtlık ve açlığın önlenmesi mümkün olabilir.
 Örneğin bitkileri böceklere karşı korumak için moleküler seviyede kimyasalların
geliştirilmesi hayvanlar ve bitkilerin genlerinin hayvanlar için ilaçların, DNA
testleri için nanoölçekte kontrol yöntemlerinin geliştirilmesi sağlanabilir

20. Savunma Sektörü
Akıllı üniforma:
• Düşman askeri lazer silahıyla nişan
aldığında haber verecek,
• Enerjiye ihtiyacı olduğunda güneş pili
gibi çalışacak,
• Zehirli biyolojik ve kimyasal gazları
tespit edecek,
• Gece karanlığında kendi askeri
tarafından tanınabilecek,
• Aynı zamanda çok hafif ve ucuz
olacak

21. Tekstil Sektörü
 Tekstil ürünlerine farklı özellikler kazandırmak için
kimyasal maddelerin; sentetik lif yapısına
eklenmesi, kumaş yüzeyine apre işlemleri
sırasında eklenmesi ve nano lif polimer
çözeltisine katılarak kumaş yüzeyinin kaplanması
gibi yöntemler uygulanabilir..

22. Spor Tekstili
 Kayak giysileri,dağcılık giysileri, sörf-yelken-yüzme
sporlarına ait giysilerin yapımında yararlanılır. Bu
giysilerin özellikleri;
 Vücudun terini atabilen, nefes alabilen çabuk kuruyan
, ince olmasına karşın kışın sıcak tutabilen, yazın
serin tutan, yüksek konforlu sportif giysiler olmalarıdır.
• Micheal PHELPS’in
olimpiyatlarda dünya rekorunu
kırdığı mayo; nano teknoloji
tarafından geliştirildi(2008
olimpiyatları)
• Ancak bu mayoların
yarışmalarda kullanılması 2010
yılında yasaklandı.

23. Koruyucu Tekstiller
 İtfaiye/yangınla mücadele için yanmaz giysiler;

24. Uygulama Halinde Olan Teknolojik
Ürünler
Sileceksiz Cam
 Leonardo Fioravanti tarafından tasarlanan bu
ürün dört katmandan oluşmakta. Birinci
katman(havayla temas halindeki), güneş
ışınlarını filtreliyor ve suyu uzaklaştırıyor. İkinci
katman cam üzerindeki tozların kenarlara doğru
itilmesini sağlıyor. Üçüncü katman, cam
üzerindeki tozu algılayıp ikinci katmanın
harekete geçmesini sağlıyor. Ve son olarak
dördüncü katman ise tüm bu mekanizmanın
elektrik enerjisini sağlıyor. Nanoteknoloji ürünü
olan bu yeni tasarım seri üretimi 5 yıl içerisinde
başlayacak gibi gözüküyor, ancak çalışan bir
örneği Hidraadlı bu prototipde kullanılmış.

25. Karbon Nanotüpler Bu Sefer Ayakkabı
Altlığında
 Adidas, Lone Star adını verdiği, dünyanın ilk
karbon nanotüple kuvvetlendirilmiş tabana sahip
ayakkabısını geliştirdiklerini duyurdu. Daha önce
tenis raketi, beyzbol sopası gibi ürünlerde
kullanılan karbon nanotüpler, bu sefer ayakkabı
altlığında kullanılmış oldu.

26. Nanoteknolojik pil
Küçültülmüş yazılar

28. Türkiyede Nanoteknoloji
 Türkiye,
nanoteknoloji
konusunda
yapılan yayın
açısından
23’üncü, patent
sayısı açısından
24’üncü, patent
başına düşen
yayın sayısı
açısından ise
23’üncüsırada yer
alıp istikrarlı bir
tablo çiziyor.
Türkiye’nin gerek
patent, gerekse
yayın sayısında
istenen
seviyelerde

29. Leonardo da Vinci
 İtalyan sanatkar ve bilgini. Döneminin
önemli
bir düşünürü , mimarı, mühendisi, muc
idi, matematikçisi, anatomisti, müzis
yeni, heykeltıraşı, botanisti,jeoloğu, ka
rtografı, yazarı ve ressamıdır. En
tanınmış yapıtları Mona Lisa (1503-
1507) ve Son Akşam Yemeği'dir
(1495-1497).Rönesans sanatını
doruğuna ulaştırmış, yalnız sanat
yapısına değil, çeşitli alanlardaki
araştırmaları ve buluşlarıyla da
tanınan, dünyanın gelmiş geçmiş en
büyük sanatçılarından ve
dehalarından biri kabul edilir.

30.  Leonardo, Floransa’ya yakın Venici
köyünde dünyaya gelmiştir. Babası
memur annesi hizmetçi bir kadındır. İlk
çocukluk yıllarını büyükannesinin
yanında geçirmiştir. Okulda çetin
matematik problemlerini çözerek üstün
zekasını kanıtlamıştır. Düşünce ve
projeleriyle yaşadığı dönemin çok
ilerisindedir. Bir çok girişimleri çeşitli
nedenlerle yarım kalmış ya da çoğu
kez gerçekleşme olanağı bulamamıştır.
Leonardo’nun projeleri çizdiği pek çok
araç , makine ya da düzenek daha
sonra ve günümüzde gelişmiş biçimiyle
modern yaşamın birer parçası
olmuştur.

31.  Bilime en önemli katkısı ,insan anotomisine ilişkin
ayrıntılı çizimleridir. Sağ koluna felç inen Leonardo da
Vinci, resimden çok bilimsel çalışmalara ağırlık verdi.
Leonardo 2 Mayıs 1519’da Amboise’daki evinde 67
yaşında öldü.

32. Balon Zeplin
 Bir cismin havaya yükselebilmesi
için havadan daha hafif olması
gerektiği ve sıcak havanın da soğuk
havadan daha hafif olduğu
düşüncesinden yola çıkarak balonu
bulan, Fransız Etienne ve Joseph
Montogolfier Kardeşlerdir.
Montgolfier Kardeşler, ipek bir
balonu sıcak havayla doldurdular,
sonra bunu serbest bıraktıklarında
balonun yükseldiğini
gördüler. Bununla ilgili birçok
deneyler yaptılar. 5 Haziran 1783’te
de ilk sıcak hava balonunu
uçurmayı başardılar. Bu balon,
insanın uçurduğu ilk araçtı ve 2,5

33.  Sıcak hava balonlarının çalışması çok basit bir ilkeye
dayanıyor: Sıcak hava ısınınca yükselir.
 Balon ana gövdesini oluşturan ve yanmaz kumaşlardan
yapılan kısmın içi sıcak havayla dolduruluyor. Balonun ana
gövdesinin altında, yolcuların ve havayı ısıtmaya yarayan
yakıtın yer aldığı bir sepet bulunuyor. Gövdenin tepesinde
yer alan ve paraşüt valfı olarak adlandırılan bir delikle,
balonun içindeki hava kontrol edilebiliyor. Yolcu sepetinin
üzerinde bulunan havayı ısıtan mekanizmanın ateşleyici
bölümü ve deliği açıp kapatmaya yarayan ipler yardımıyla,
balonun alçalıp yükselmesi sağlanıyor. Balonun
yükselmesi istendiğinde, ateşleyiciyi çalıştıran ip çekiliyor
ve ateş balonun gövdesindeki havayı ısıtarak
yükselmesine neden oluyor. Eğer balonun alçalması
istenirse, tepedeki deliği kontrol eden ip yardımıyla delik
açılıyor ve sıcak havanın balonun tepesinden uçup
gitmesine izin veriliyor. Gövdesindeki hava soğuyunca
balon yeniden alçalmaya başlıyor

34.  Balon yalnızca aşağı ve yukarı doğru
hareket edebiliyorsa bir balon nasıl
ilerliyor diye sorabilirsiniz. Bu sorunun
yanıtı rüzgarda gizli. Balona yön veren
şey, rüzgar. Atmosferin farklı
yüksekliklerinde rüzgarlar farklı
yönlere eserler. Balonu yönlendiren
kişi alçalarak ya da yükselerek gitmek
istediği yöne doğru esen bir rüzgar
yakalamaya çalışır. Çok usta balon
pilotları bile sıcak hava balonlarını tam
anlamıyla kontrol edemez. Kimi
zaman rüzgarlar istenmeyen yönden
esebilir. Bu nedenle genelde ekipten
birinin balonu yerden bir otomobille
izlemesi ve nereye indiğini kontrol
etmesi daha güvenli olur. Bunun
yanında uçuştan önce hava
durumunun kontrol edilerek ve
rüzgarların yönlerinin saptanması ve
esiş hızlarının ölçülmesi de gerekir.
 Sıcak hava balonları geçmişte keşif,
gözetleme ve askeri görevlere hizmet
etmiştir. Günümüzdeyse daha çok
turistik amaçlarla kullanılıyor.

35. BENİ DİNLEDİĞİNİZ
İÇİN TEŞEKKÜRLER 