ساخت پوشش نانو کامپوزیت جاذب فرابنفش

دهمین دوره از پروژه های دانش‌آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پرشور شما دوستان و علاقه‌مندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده‌اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب، علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه‌ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقه‌مند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.

نام ایده: ساخت پوشش نانو کامپوزیت جاذب فرابنفش جهت محافظت از اماکن تاریخی و باستانی
نام ارائه‌دهنده/دهندگان: سروناز محبتی
زمینه و نوع پروژه: شیمی پلیمر
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: دبیرستان فرزانگان 6 تهران

امروزه به علت تخریب لایه‌ اوزون و وجود حجم روز افزون اشعه‌ فرا بنفش آثار باستانی بیش از پیش در معرض تخریب قرار دارند. اشعه‌ فرابنفش دارای اثرات مخرب زیادی است که از آن جمله می توان به مواردی اشاره کرد. به طور مثال اشعه‌ فرابنفش باعث تخریب DNA موجود در هسته‌ سلول های پوستی شده و هم چنین موجب پیری زود رس پوست می شود. به علاوه 2% آب مروارید که یکی از عوامل کوری در جهان است، در اثر اشعه‌ فرابنفش به وجود می آید و بیش از 90% سرطان های پوستی ناشی از تماس دراز مدت با اشعه‌ فرابنفش است.
 
یکی از راه های حفظ بناهای تاریخی موجود در هسته‌ شهر، همانند بازار بزرگ تهران و بناهای موجود در اصفهان که دارای ارزش و قدمت تاریخی بیشتری هستند این است که باید ابزارهایی در اختیار مالکان و ساکنان آن ها قرار بدهند تا آن ها خود به حفظ یک بنای تاریخی یا بافت تاریخی در شهرهای باستانی تشویق شوند؛ چون نگهداری فضایی که در آن زندگی وجود دارد آسان‌تر است و افرادی که در آن ساکن هستند با آموزش های لازم یاد می گیرند که چرا باید از یک بنای تاریخی محافظت کرد. علاوه بر این روش از مسقف کردن، غیر قابل استفاده کردن، ترمیم مجدد به روش های گوناگون و... برای مرمت آثار باستانی استفاده می کنند.
 
لذا دانش آموزان سعی در تولید پوششی عایق به منظور جلوگیری از جذب و برخورد مستقیم اشعه‌ فرابنفش با آثار باستانی و کاهش در سرعت تخریب آن داشتند که در نتیجه آن سرعت فرسایش این آثار کم شوند. این پوشش علاوه بر فرابنفش، احتمال دارد سبب جذب مواد دیگری مانند گرد و خاک، مواد شیمیایی دست بازدید کنندگان و... شود.

مهارت های کسب شده

آشایی با پلیمرها، آشایی با عوامل مخرب آثار باستانی، اندازه گیری مواد، کار با وسایل آزمایشگاهی و دستگاه ها

کلیدواژه ها: پلیمر، اشعه فرابنفش، آثار باستانی

نام ایده: ساخت فیلتر تصفیه کننده هوا با استفاده از نانوذره دی اکسید تیتانیوم
نام ارائه‌دهنده/دهندگان: حدیث صادقی، کیمیا کریمیان
زمینه و نوع پروژه: نانو
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: دبیرستان فرزانگان 6 تهران

با توجه به اهمیت آلودگی هوا و تأثیر آن بر محیط زیست و زندگی موجودات زنده، در این زمینه پژوهش های زیادی صورت گرفته است و تا به امروز فیلترهای متعددی در زمینه تصفیه هوا ساخته شده که موفق به حذف برخی مواد سمی به روش های مختلف شده‌اند.
 
فناوری نانو موجب بهبود خواص مواد می شود. در مقیاس نانو، ابعاد ماده در خصوصیات آن بسیار تأثیرگذار است و خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تک تک اتم ها و مولکول ها با خواص توده ماده متفاوت است. بنابراین استفاده از نانو ذرات در فیلترهای هوا عملکرد بهتری را نسبت به فیلترهای معمولی خواهد داشت.

نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم به دلیل خواص نوری و کاتالیستی بسیار عالی، کاربردهای بسیار مهمی در صنایع مختلف دارند. این نانو ذرات خاصیت فوتوکاتالیستی دارند و با جذب اشعه فرابنفش واکنش های شیمیایی را کاتالیز می کنند. لازم به ذکر است در صورت استفاده از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم فیلتر نیازی به تعویض نخواهد داشت و می تواند به صورت دائمی به پالایش آلاینده ها بپردازد.

بخشی از آلاینده های هوا در اندازه های زیر 10 و 2/5   میکرومتر و در مقیاس نانو می باشند. هم چنین باکتری ها و میکروب های موجود در هوا نیز از عوامل مهم آلوده کننده‌ آن می باشند. علاوه بر این مواد آلوده کننده هوا بسیار متنوعند. بنابراین ساخت یک فیلتر با کارایی چند گانه که بتواند انواع متفاوتی از مواد آلوده کننده در مقیاس نانو را به خوبی حذف کند بسیار مهم و ضروری است؛ هم چنین آلودگی هوا سبب بسیاری از بیماری ها از جمله بیماری های ریوی و بیماری های قلبی است، به طوری که در برخی از کشورهای توسعه یافته میزان مرگ و میر ناشی از آلودگی هوا بیش از سوانح رانندگی می باشد.

لذا دانش آموزان سعی در ساخت فیلتر تصفیه کننده هوا را داشتند، پیش بینی می شود که این فیلتر توانایی حذف این نوع آلودگی ها را داشته باشد و بتوان از آن ها در محیط های مختلف برای حذف باکتری ها و گازهای سمی مضر برای مانند گازهای ناشی از دود سیگار و.. استفاده کرد.

روش انجام پژوهش به شیوه زیر بود
ابتدا کربن فعال را به صورت پودر درآورده و به همراه محلول نانو ذره یک ساعت اتیر نمودند. سپس آن را بر روی بستر خشک کرده و به صورت فشرده در آوردند. برای بررسی کارایی فیلتر از محیط کشت باکتری استفاده شده است. در صورت کارایی مناسب فیلتر نباید به باکتری ها اجازه عبور دهد و در محیط کشت نباید باکتری رشد کند.

مهارت های کسب شده

انجام جستجوی اینترنتی، طراحی آزمایش، آشنایی با کار آزمایشگاهی، روش سنتز نانو فیبر، اضافه کردن نانوذره، تست عملکرد فیلتر

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: مهدی رحمانی
تنظیم: علی سرمدی