مطلب پیشنهادی
واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار» (HT-CSURE)
Hooshyar-Tavandar Common Subsidiary Unit for Research & Engineering
واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار» (HT-CSURE)
Hooshyar-Tavandar Common Subsidiary Unit for Research & Engineeringچگونه پنلهای خورشیدی و باتری را انتخاب کنیم؟
محاسبه بارهای عادی یک خانه شامل(کولر،یخچال،روشنایی،
کامپیوترو..) در روز، انتخاب باتری 12 یا 24 ولت و عدم تخلیه بیش از 50%
باتری وتاثیر آن بر محاسبات، کارآیی باتری، اینورتر،شرایط آب
وهوایی(بارانی،برفی،ابری)
نبرد بزرگ آینده: هکرها از هوش مصنوعی استفاده می‌کنند
هکرها از هوش مصنوعی استفاده می‌کنند
29 آذر 1395
کارشناسان
می‌گویند: «تهدید ماشین در برابر ماشین ممکن است در آینده نزدیک به یک
واقعیت ملموس تبدیل شود.» آیا این فرضیه می‌تواند روزگاری به واقعیت تبدیل
شود که ماشین‌های هک‌کننده در مقابل ماشین‌های مدافع بایستند؟
تاکنون مطالب بسیاری درباره مزایا، معایب و تهدیداتی که به واسطه هوش مصنوعی ممکن است آینده ما را در معرض خطر قرار دهد نوشته شده است. اما موضوعی که کمتر به آن پرداخته شده این است که آیا هوش مصنوعی روزگاری در قامت یک هکر این توانایی را به دست خواهد آورد تا به سامانه‌های کامپیوتری حمله کند؟ به طوری که هکرها تنها در نقش یک راهنما در پشت صحنه به فعالیت بپردازند؟ بدون شک در کمتر از ده سال دیگر شاهد حضور الگوریتم‌های هوشمند مخربی خواهیم بود که جایگزین هکرها خواهند شد. در حالی که هوش مصنوعی با شعار راحت‌تر کردن زندگی در حوزه‌های مختلف به ویژه دنیای امنیت پا به میدان گذاشته است، اما این احتمال وجود دارد که در آینده به عنوان یک ابزار نفوذ مورد استفاده قرار گیرد.
ابرکامپیوترهای خطایاب
در ماه آگوست، کنفرانسی تحت عنوان چالش بزرگ سایبری با حمایت سازمان‌های دولتی و نظامی ایالات متحده برگزار شد. در این رویداد نقش و قابلیت‌های هوش مصنوعی در زمینه دفاع سایبری مورد بررسی قرار گرفت. در این رویداد که در نوع خود جالب توجه بود، هفت ابرکامپیوتر در چالشی قرار گرفتند تا هر یک رخنه‌هایی که در نرم‌افزارها وجود دارد را شناسایی کنند و آنها را ترمیم کنند. به لحاظ برنامه‌نویسی این مدل به کارگیری فناوری می‌تواند به یاری شرکت‌های توسعه‌دهنده نرم‌افزارها آماده و نرم‌افزارها را از وجود هرگونه رخنه‌ای که از دید برنامه‌نویسان پنهان مانده است، نجات دهد. این قابلیت فوق‌العاده ابرکامپیوترها دستمایه به وجود آمدن این فرضیه شد که اگر هوش مصنوعی روزگاری در جهت منفی مورد استفاده قرار گیرد این پتانسیل را خواهد داشت تا به عنوان یک ابزار ویران‌گر مورد استفاده هکرها قرار گیرد؟ جواب این پرسش مثبت است.
هوش مصنوعی خوبی و بدی را به یک اندازه مورد حمایت قرار می‌دهد
هکرها این توانایی را دارند تا از این فناوری در زمینه اسکن نرم‌افزارها و شناسایی آسیب‌پذیری‌های ناشناخته استفاده کرده و بهترین شکل از این رخنه‌ها سوء استفاده کنند. جالب‌تر آن‌که هوش مصنوعی این پتانسیل را دارد تا این‌کار را چند مرتبه سریع‌تر و دقیق‌تر از عامل انسانی انجام دهد.
در آینده نزدیک هوش مصنوعی به هکرها اجازه خواهد داد یک استراتژی کامل حمله که شامل برآورد اولیه، تجیهزات موردنیاز و شدت خسارات است را محاسبه کرده و در ادامه یک استراتژی مخرب کامل را در اختیار متقاضیان قرار دهند.
در نتیجه نفوذهای طاقت‌فرسا به زیرساخت‌هایی که به شدت محافظت می‌شوند و بهره‌برداری از این رخنه‌ها که در حال حاضر برای هکرها شبیه به یک کابوس شبانه است، در آینده به متاعی ساده، ارزان و سرشار از سود تبدیل خواهد شد. در حالی که دنیای فناوری به شدت روی طراحی و ساخت ماشین‌های خودران و روبات‌های هوشمند متمرکز شده است، اما در مقابل تمامی کارشناسان امنیتی به خوبی از خطراتی که به واسطه هوش مصنوعی بشریت را تهدید می‌کنند، اطلاع دارند.
دیوید ملسکی، معاون مدیر بخش تحقیق و پژوهش شرکت GrammaTech در این ارتباط گفته است: «فناوری همواره ترسناک است.» شرکت ملسکی یکی از شرکت‌های حاضر در این رویداد بود که ابرکامپیوتر این شرکت موفق شد رخنه‌های بزرگی را در نرم‌افزارها شناسایی کند. این شرکت سعی می‌کند فناوری‌هایی را طراحی کند که به شرکت‌های تولید کننده تجهیزات اینترنت اشیا و همچنین تولیدکنندگان مرورگرهای اینترنتی کمک کند، محصولات ایمن‌تری را تولید کنند. ملسکی در این ارتباط گفته است: «شناسایی رخنه‌ها و آسیب‌پذیری‌ها همانند یک شمشیر دو لبه است. ما در نظر داریم این فرآیند شناسایی را خودکارسازی کنیم.»
مطلب پیشنهادی
هکرها همانند سازمان‌های بزرگ قادر به تولید الگوریتم‌های هوشمند مخرب هستند
کارشناسان امنیتی هشدار داده‌‌اند که نیمه تاریک فناوری همواره در کنار ما قرار دارد. هر کاربری این قابلیت را در اختیار دارد تا هوش مصنوعی را به عنوان یک ابزار تهاجمی مورد استفاده قرار داده و آن‌را کنترل کند. ملسکی در این ارتباط گفته است: «به بدافزارهایی توجه کنید که تجهیزات صنعتی را مورد نفوذ قرار می‌دهند. برای یک لحظه تصور کنید بدافزاری همچون استاکس‌نت به صورت خودکار زیرساخت‌ها را مورد تهاجم قرار دهد. دامنه خسارات وارد شده غیر قابل تصور خواهد بود. این یک هشدار جدی است.»
تومر واینگارتن، مدیرعامل شرکت امنیتی SentinelOne گفته است: «دوست ندارم یک ایده اولیه در اختیار کسی قرار دهم. اما فناوری‌هایی که امروزه به صورت غیر محسوس در اینترنت برای شناسایی آسیب‌پذیری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، ممکن است در آینده به عنوان یک ابزار تهاجمی به ما حمله کنند.»
مطلب پیشنهادی
آینده تاریک به آرامی در حال شکل‌گیری است
نشانه‌های عملیاتی شدن این چنین تهدیداتی به آرامی در حال شکل‌گیری است. هکرهایی که در بازارهای زیرزمینی سرویس‌های مخرب را اجاره می‌دهند، سایت‌هایی که از رابط‌های کاربری جذاب فریبنده استفاده می‌کنند و تنها با چند دستور ساده قادر هستند سامانه‌های کامپیوتری را به یک باج‌افزار خطرناک آلوده کنند، تنها چند نشانه کوچک از شکل‌گیری این تهدیدات خودکار است. واینگارتن در این ارتباط گفته است: «این احتمال وجود دارد که در آینده این سرویس‌ها و ابزارهای مخرب با فناوری هوش‌مصنوعی ترکیب شوند و از پایه قادر به پیاده‌سازی یک استراتژی حمله، اجرا و برآورد خسارات جانبی شوند. در این مرحله است که مجرمان سایبری همانند همتایان خود در جبهه مخالف طعم خوش به کارگیری هوش مصنوعی در بعد مخرب را تجربه خواهند کرد.»
هکرها هر زمان تشخیص دهند هوش مصنوعی را به خدمت می‌گیرند
شرکت امنیتی Cylance از جمله شرکت‌هایی است که از الگوریتم یادگیری ماشینی برای متوقف کردن فعالیت بدافزارها استفاده می‌کند. این شرکت نمونه‌های اولیه بدافزارها را دریافت می‌کند و یک مدل ریاضی را بر مبنای آنها ایجاد می‌کند. در ادامه این مدل می‌تواند رفتار عادی و غیرعادی یک سامانه را تشخیص داده و یک تهدید را دفع کند. جان میلر کارشناس ارشد این شرکت در این ارتباط گفته است: «ما همواره یک احتمال را در اختیار مشتریان خود قرار می‌دهیم که نشان می‌دهد یک فایل رفتار مسالمت‌آمیزی دارد یا مخرب است. یادگیری ماشینی در 99 درصد موارد به خوبی قادر به شناسایی تهدیدات بوده است. ما همواره در حال جمع‌آوری نمونه‌های اولیه هستیم، به دلیل اینکه هرچه مدل با داده‌های بیشتری آموزش ببیند، با دقت بیشتری تهدیدات را شناسایی می‌کند.»
پیاده‌سازی مدل‌های دفاعی مبتنی بر یادگیری ماشینی هزینه‌بر هستند
میلر در این ارتباط گفته است: «ما برای آن‌که بتوانیم این مدل‌های یادگیری ماشینی را پیاده‌سازی کنیم هر ماه نزدیک به نیم میلیون دلار هزینه می‌کنیم. این هزینه‌ای است که بابت سرویس‌های رایانشی ابری آمازون باید پرداخت شود. در حالی که پرداخت این هزینه در مقطع فعلی برای بسیاری از هکرها امکان‌پذیر نیست، اما در آینده هزینه‌های مربوط به محاسبات ابری به شکل چشم‌گیری کاهش پیدا خواهد کرد.»
هکرها هر زمان تشخیص دهند از هوش مصنوعی استفاده می‌کنند
میلر می‌گوید: «شاید تعجب کنید که چرا هکرها هنوز از هوش مصنوعی استفاده نکرده‌اند. جواب مشخص هست. هنوز نیازی به این کار نیست. ارسال ایمیل‌های فیشینگ، گذرواژه‌های ضعیف، سامانه‌های آسیب‌پذیر، نرم‌افزارهای آلوده به درب‌های پشتی همگی به سادگی در اختیار هکرها قرار دارند. امروزه اگر بخواهید به یک سامانه نفوذ کنید این‌کار به سادگی هرچه تمام‌تر انجام می‌شود. اما زمانی که شرکت‌ها به طور کامل از هوش مصنوعی در زمینه طراحی نرم‌افزارها استفاده کنند و همچنین محاسبات کوانتومی به میدان وارد شوند، آن‌گاه هکرها نیز به سراغ هوش مصنوعی خواهند رفت.»
==============================
شاید به این مقالات هم علاقمند باشید:
برچسب:
زبان مصنوعی با حساسیتی ۱۰ هزار برابر نسبت به زبان طبیعی ساخته شد
پژوهشگران
کره‌ای با استفاده از نانولوله کربنی، گرافن و پروتئین استخراج شده از
بدن انسان، موفق به ساخت زبانی مصنوعی شدند که حساسیتی ۱۰ هزار برابر نسبت
به زبان طبیعی در چشیدن مزه‌ها دارد.
به گزارش مهر به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، محققان دانشگاه ملی سئول موفق به ارائه یک زبان زیست الکترونیکی شدند که قادر است دو مزه شیرینی و شوری را از هم تفکیک کند. این دستگاه در واقع نوعی زبان مصنوعی است که قابلیت چشیدن دارد.
این زبان مصنوعی می‌تواند حساسیتی ۱۰ هزار برابر بیشتر از زبان طبیعی در تشخیص مزه شیرینی داشته باشد. این ویژگی موجب شده تا بتوان از این ابزار برای ساخت دستگاه‌های دقیق تولید و نظارت بر تولید مواد غذایی استفاده کرد.
برخی متخصصان معتقدند که این زبان مصنوعی قادر است با دقت و ظرافتی که دارد، جایگزین آزمایش غذا توسط انسان شود. یعنی دیگر نیاز نیست برای آزمایش غذا از مزه کردن انسان استفاده شود.
محققان برای تولید این زبان مصنوعی اطلاعات DNA را از پروتئین گیرنده‌های تست غذا استخراج کردند. آنها روی گیرنده‌هایی متمرکز شدند که قادر به تشخیص شیرینی از شوری است.
این اطلاعات وارد یک سلول جداگانه شد؛ سلولی که روی سطح گرافن قرار دارد. یک نانولوله کربنی که هدایتی بالاتر از مس دارد، نقش انتقال دهنده جریان الکتریکی را به عهده دارد. زمانی که مزه مورد نظر در محیط وجود داشت، جریان روی گرافن تغییر کرده و ایجاد یک سیگنال الکتریکی می‌کند که نشان دهنده وجود عامل مزه در محیط است. در حال حاضر در برخی از حسگرها از گرافن استفاده می‌شود.
این گروه میزان تغییر جریان حاصل از حضور عامل مزه را اندازه‌گیری و از آن برای ساخت زبان مصنوعی استفاده کردند.
متخصصان این حوزه معتقدند که این زبان نسبت به حسگرهای چشایی که پیش از این ساخته شده، بهبودهای بسیاری داشته است. دو سال قبل، یک زبان مصنوعی ساخته شده که ۱۰۰ برابر حساس‌تر از زبان انسان است، اما این حسگر جدید از حسگر پیشین ۱۰۰ برابر حساس‌تر است. محققان معتقدند که این زبان به زودی می‌تواند مسیر خود را در کاربردهای تجاری و صنعت افزودنی‌های غذایی پیدا کند.
به گزارش مهر به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، محققان دانشگاه ملی سئول موفق به ارائه یک زبان زیست الکترونیکی شدند که قادر است دو مزه شیرینی و شوری را از هم تفکیک کند. این دستگاه در واقع نوعی زبان مصنوعی است که قابلیت چشیدن دارد.
این زبان مصنوعی می‌تواند حساسیتی ۱۰ هزار برابر بیشتر از زبان طبیعی در تشخیص مزه شیرینی داشته باشد. این ویژگی موجب شده تا بتوان از این ابزار برای ساخت دستگاه‌های دقیق تولید و نظارت بر تولید مواد غذایی استفاده کرد.
برخی متخصصان معتقدند که این زبان مصنوعی قادر است با دقت و ظرافتی که دارد، جایگزین آزمایش غذا توسط انسان شود. یعنی دیگر نیاز نیست برای آزمایش غذا از مزه کردن انسان استفاده شود.
محققان برای تولید این زبان مصنوعی اطلاعات DNA را از پروتئین گیرنده‌های تست غذا استخراج کردند. آنها روی گیرنده‌هایی متمرکز شدند که قادر به تشخیص شیرینی از شوری است.
این اطلاعات وارد یک سلول جداگانه شد؛ سلولی که روی سطح گرافن قرار دارد. یک نانولوله کربنی که هدایتی بالاتر از مس دارد، نقش انتقال دهنده جریان الکتریکی را به عهده دارد. زمانی که مزه مورد نظر در محیط وجود داشت، جریان روی گرافن تغییر کرده و ایجاد یک سیگنال الکتریکی می‌کند که نشان دهنده وجود عامل مزه در محیط است. در حال حاضر در برخی از حسگرها از گرافن استفاده می‌شود.
این گروه میزان تغییر جریان حاصل از حضور عامل مزه را اندازه‌گیری و از آن برای ساخت زبان مصنوعی استفاده کردند.
متخصصان این حوزه معتقدند که این زبان نسبت به حسگرهای چشایی که پیش از این ساخته شده، بهبودهای بسیاری داشته است. دو سال قبل، یک زبان مصنوعی ساخته شده که ۱۰۰ برابر حساس‌تر از زبان انسان است، اما این حسگر جدید از حسگر پیشین ۱۰۰ برابر حساس‌تر است. محققان معتقدند که این زبان به زودی می‌تواند مسیر خود را در کاربردهای تجاری و صنعت افزودنی‌های غذایی پیدا کند.
سرمایه‌گذاری روی تراشه‌های مغزی از مرز 60 میلیون دلار گذشت
نبوغ انسانی به دنبال کشف اسرار مغز
28 مهر 1395
پژوهش‌های
گسترده‌ای در جهت پیدا کردن راه درمانی برای یکسری معضلات مغزی در جریان
است که در این میان دو حوزه کاربردی مورد توجه ویژه دانشمندان قرار دارند.
بازگرداندن توانایی‌های جسمانی به افرادی که دچار مصدومیت‌های فیزیکی
شده‌اند و بازگرداندن خاطرات از دست رفته افراد از مهم‌ترین پژوهش‌هایی است
که دانشمدان در حال پیدا کردن راه درمانی برای آنها هستند.
تحقیقات مرتبط با مغز عمدتا از سوی مراکز نظامی یا پژوهشکده‌هایی که بودجه مالی آنها از سوی نهادهای نظامی است، انجام می‌شود. در این میان رابط مغزی انسان و ماشین بیش از پیش مورد توجه دنیای فناوری قرار گرفته است. طراحی تراشه‌ای که ابعاد آن در حد یک سانتی‌متر مربع بوده و قادر باشد اطلاعات را میان دنیای دیجیتال و مغز انسان مبادله کند، در آینده نزدیک تحولات اساسی را در حوزه مغز و اعصاب به وجود خواهد آورد. این رابط مغزی که NESD سرنام Neural Engineering System Design نامیده می‌شود،. تراشه جدیدی است که 60 میلیون دلار به مدت چهار سال برای آن هزینه شده و قرار است در مغز انسان کاشته شود. این تراشه به منظور بازگرداندن توانایی‌های حرکتی به افرادی که دچار مصدومیت‌های فیزیکی شده‌اند، مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
مطلب پیشنهادی
در حال حاضر، بهترین رابط عصبی که در اختیار افراد ناتوان قرار دارد، نوع خاصی پروتز کاشتنی است که دارای محدودیت بوده و تنها به صد سلول عصبی متصل شده و اطلاعات را از آنها دریافت می‌کند. اما رابط جدید که به عنوان پلی میان مغز و کامپیوتر به ایفای نقش می‌پردازد، قادر است به میلیون‌ها سلول عصبی و مجزا به صورت بلادرنگ متصل شود. این تراشه در نقش یک مترجم ظاهر شده و قادر است زبان الکتروشیمیایی که سلول‌های عصبی از آن استفاده می‌کنند را به زبان قابل فهم کامپیوترها (کدهای باینری) تبدیل کند.
مطلب پیشنهادی
در نمونه دیگری دانشمندان به سراغ مشکل رایج دیگر مغز یعنی ضربه مغزی رفته‌اند. این مشکل که عمدتا در ارتباط با تصادفات رانندگی یا ضربات ناگهانی شدید رخ می‌دهد، هر ساله بر سلامت حداقل هزاران انسان در سراسر دنیا تاثیر منفی می‌گذارد. این صدمات در دراز مدت نه تنها باعث می‌شوند مردم در بازیابی خاطرات خود دچار مشکل شوند، بلکه توانایی مغز در به خاطرسپاری خاطرات جدید را با محدودیت روبرو می‌کند. با توجه به آن‌که مغز اساس پیکره انسانی را شکل می‌دهد، سازمان‌ها و موسسات پژوهشی مختلف بر آن شدند تا روش‌های درمانی مختلف و مؤثری برای کاهش عوارض بلندمدت این مشکل را ابداع کنند.
مطلب پیشنهادی
نزدیک به یک سال پیش یکی از سازمان‌های بزرگ و نظامی ایالات متحده اعلام کرد، آماده است فرآیندهای آزمایشی پروژه "بازگرداندن حافظه فعال" سرنام Restoring Active Memory را به مرحله اجرا در آورد. این پروژه به منظور شتاب‌بخشی به توسعه فناوری‌ها و مقابله با مخاطراتی که بهداشت عمومی را تهدید می‌کنند، شکل گرفت. به طوری که بتواند به افرادی که دچار ضایعه های مغزی شده‌اند کمک کند. این پروژه درست همانند یک مکانیزم ارتباطی میان خاطرات و آسیب‌هایی که به مغز وارد می‌شود، فعالیت خواهد کرد. این پروژه تحقیقاتی سعی دارد به این پرسش پاسخ دهد که چگونه سلول‌های عصبی خاطرات کدگذاری شده را تعریف می‌کنند و چگونه دانش لازم برای یادآوری آگاهانه خاطرات در قالب کلمات، حوادث، زمان و مکان را به دست می‌آورند. خاطرات در مغز توسط پروتنینی به نام mRNA تولید می‌شوند. این پروتئین نورون‌های مغز را به یکدیگر متصل کرده و در نتیجه باعث شکل‌گیری خاطرات می‌شود. اکنون دانشمندان موفق شده‌اند روش جدیدی برای تحلیل و رمزگشایی این سیگنال‌های عصبی پیدا کنند. دانشمندان اعلام کرده‌اند که این تراشه در نهایت قادر است به افرادی که دچار بیماری آلزایمر شده‌اند کمک کند.
برچسب:
- مغز - کاشتنی - تراشه - آسیب پذیری - NESD - Restoring Active Memory
معرفی آئروژل‌ها؛ خواص و کاربرد
(قسمت اول)
آئروژل
ها (Aerogel) نانو موادی هستند که پتانسیل زیادی برای کاربردهای مختلف
دارند و به خاطر پیشرفت فناورانه و رقابت پذیری بازار مقوله ای چالش
برانگیز می باشند.
از لحاظ فنی و فناورانه آئروژل ها در حوزه های مختلف می توانند کاربرد داشته باشند که عبارتند از: میکروالکترونیک، مهندسی برق، در کشاورزی و داروسازی، در صنعت نفت و گاز یا در مهندسی معماری و ... . در این مطلب قصد داریم به معرفی، خواص و کاربردهای آئروژل ها بپردازیم.
آئروژل ها از مواد خاص به شمار می روند که خواص خیره کننده ای در مقابل حرارت نشان می دهند. آئروژل ها را می توان به عنوان موادی با پایین ترین چگالی نسبت به هر ماده شناخته شده دیگر تعریف نمود. این مواد بسیار سبک با ساختار نانو می باشند. در واقع آئروژل ها مواد جامد متخلخلی هستندکه از طریق یک فرایند سل-ژل (Sol-Gel) همراه با یک مرحله خشک کردن ویژه بدست می آیند. در اثر یکپارچگی، مواد متخلخل از نظر ریخت شناسی ، مشابه با رشته های مرواریدی هستند. این مواد نسبت جرم به سطح کوچک در محدوده 300-1000گرم برمترمربع دارند و هدایت حرارتی پایین دارند.
معرفی آئروژل ها
واژه ی آئروژل از دو کلمه هوا Air و ژل Gel تشکیل شده است، ژل شامل دوجزء است: 1-چارچوب ژل 2-ماتریس پرکننده آن. درمورد آئروژل پرکننده آن هواست.
آئروژل ها مواد جامد با تخلخل بالا (منافذ باز زیاد) ، مساحت سطح داخلی بالا و هدایت گرمایی پایین هستند، به همین دلیل دارای خصوصیات استثنایی و منحصر به فردی هستند. این مواد سرعت صوت پایین (عایق صوتی) و گذردهی اپتیکی یا نوری بالا دارند و به دلیل داشتن چگالی پایین به عنوان سبک ترین مواد جامد شناخته می شوند. آئروژل ها شامل نانوذراتی هستند که در یک شبکه سه بعدی با درجه تخلخل بالا قرار دارند.
این حفره ها قطرهای متفاوتی دارند و از چند نانومتر تا چند میکرومتر متغیر است. اندازه قطر حفره های مذکور معمولا در حد 10 نانومتر است. تقریبا 95 درصد حجم آئروژل ها را تخلخل یا حفره ها تشکیل می دهند.
آئروژل ها با نام بخار یخ زده، بخار جامد یا بخار آبی نیز نامیده می شوند. علت نامگذاری آئروژل ها به بخار آبی این است که آئروژل ها خاصیت عبور دهی نوری و پخش نور را دارا هستند. آئروژل ها بسیار متنوع هستند. آئرو ژل های ساخته شده از کوارتز، سیلیکا آئروژل نامیده می شوند. سیلیکا آئروژل حاوی ذراتی به قطر 2-5 نانومتر هستند. این ترکیبات دارای نسبت سطح به حجم بسیار بالا و مساحت سطح ویژه بالا هستند. تولید سیلیکا آئروژل ها کاربرد های فراوانی دارد مانند حامل های دارو. آئروژل های کربنی و آئروژل های کامپوزیتی با اجزایی شامل فلزات و پلیمر ها نیز مورد توجه هستند.
یکی
از مشخصات بارز آئروژل ها، سبکی و شکندگی آنهاست. در عین‌حال این مواد به
اندازه کافی محکم هستند که بتوان آنها را با دست حمل کرد. قدرت فشردگی،
قدرت کششی و الاستیسیته (Elasticity) آنها بسیار پایین است
خواص آئروژل ها
خواص عایق بودن آئروژل ها: آئروژل ها بهترین مواد عایق حرارتی شناخته شده هستند. آئروژل ها کمترین میزان هدایت گرمایی را نسبت به دیگر عایق ها دارند. آئروژل‌ها اگر چه بسیار ترد هستند، می توانند بسیار شفاف ساخته شوند. هدایت پایین آئروژل ها از بافت متخلخل آنها سرچشمه می گیرد.
سیلیکا آئروژل ها در پنجره های عایق کاربرد دارند که مانع از ورود و خروج گرما می شوند.
از جمله مزایای دیگر آئروژل ها آتشگیر نبودن آن هاست. این عایق ها در سیستم های گرمایش و سرمایش، باتری های با کاربرد دمای بالا، عایق لوله ها، مخازن تحت گرما و سرما، لوله اگزوز ماشین، به عنوان پوشش جاذب انرژی خورشید در سلول های خورشیدی جهت ذخیره سازی انرژی و... می توانند به کار برده شوند.
خواص نوری : خواص نوری آئروژل ها به شرایط تولید آنها بستگی دارد. این مواد در روشنایی به رنگ زرد و در تاریکی به رنگ آبی دیده می شوند. روش های مختلف حذف حلال، حذف آب یا رطوبت از ساختار آئروژل و شرایط واکنش از جمله پارامترهای مهم و موثر در خاصیت نوری آئروژل ها مطرح هستند.
خواص اکوستیک (صوتی) : ساختار شبکه ای ویژه آئروژل ها در کارایی آکوستیک آن ها بسیار موثر است و تا حدودی به خواص الاستیکی آن ها نیز بستگی دارد. سرعت سیلیکا آئروژل در حدود 100-300 m/s است که کمترین مقدار در میان مواد جامد معدنی است. این مقدار در شیشه کوارتز 500m/s است.
هدایت گرمایی : هدایت گرمایی آئروژل ها تابعی از پارامترهای زیر است: 1-انتقال گرما بوسیله فازجامد 2-انتقال گرما بوسیله فازگازی 3-انتقال گرما بوسیله بازتابش. هدایت گرمایی فاز جامد با افزایش چگالی ،افزایش می یابد در حالی که هدایت گرمایی فاز گازی با افزایش چگالی کاهش می یابد و انتقال گرما از طریق تشعشع مستقل از چگالی آئروژل است. کمترین مقدار هدایت گرمایی آئروژل ها در چگالی 0.15 میلی‌گرم بر سانتی متر مکعب است. با توجه به مقدار کم ماده جامد و ساختار غیرمستقیم آئروژل هدایت جامد و گاز به شکل بارزی محدود می شود. در دماهای بالا عبور تابش قابلیت عایق حرارتی آئروژل را کاهش می دهد.
شیمی یکپارچگی آئروژل ها
خواص شیمیایی آئروژل ها به طبیعت گروه های سطحی بستگی دارد که تعیین کننده طبیعت آب دوست/آب گریز بودن آن هاست. از نظر شیمی تقویت خواص فیزیکی سیلیکا آئروژل ها بدون از بین رفتن دیگر خواص آنها لازم و ضروری است، بویژه وقتی که از اینها در ابر عایق ها حرارتی و ... استفاده می شود. شفافیت سیلیکا آئروژل ها مزیت مهم آنها در کاربردهای مختلف است.
برای این منظور دو فرایند قبل از خشکاندن آئروژل صورت می گیرد:
1- شستن ژل مرطوب با محلول اتانول و آب
2- مرحله پیرسازی (Aging) یعنی قرار دان ژل شسته شده در تماس با محلول اتانولی که شامل پیش ماده سیلیکونی مثلا تترامتیل ارتوسیلیکات است. با این فرایندها بدون اینکه خواص تراوایی آئروژل ها از بین برود، سختی آنها افزایش می یابد.
شیمی آبگریزی آئروژل ها
سیلیکا آئروژل ها خواص آبگریزی (Hydrophobicity) زیادی از خود نشان می دهند. ساختارهای آبگریز آئروژلی بوسیله Schwertfeger از متیل تری متوکسی سیلان و تترامتوکسی سیلان در شرایط بازی سنتز شدند و در متانول فوق بحرانی خشک شدند. در این روش خشکاندن با حرارت بالا منجر به آب گریز شدن سطح آئروژل ها می شود. آئروژل هایی که از 20 درصد متیل تری متوکسی سیلان تشکیل شده اند روی آب شناور می مانند وبنابراین آبگریز هستند. آبگریز کردن سیلیکا آئروژل بوسیله متیل تری-متوکسی سیلان در شکل 1 نشان داده شده است.
خواص مکانیکی آئروژل ها: یکی از مشخصات بارز آئروژل ها، سبکی و شکندگی آنهاست. در عین‌حال این مواد به اندازه کافی محکم هستند که بتوان آنها را با دست حمل کرد. قدرت فشردگی، قدرت کششی و الاستیسیته (Elasticity) آنها بسیار پایین است و بزرگی این خواص وابسته به بهم پیوستگی شبکه آئروژل و دانسیته پایین آن است. شکنندگی،انعطاف پذیری وپایداری ابعادی ازجمله پارامترهای مهم درخواص مکانیکی آئروژل هستند.
طی فرایند پیرسازی (Aging)، ژل های در محلول های الکوکسید قرار می گیرند و شبکه محکم تری می یابند. این فرایند، ژل ها را در مقابل فشار موئینگی مقاومتر می سازد و خواص مکانیکی آنها را بهبود می بخشد.
ادامه دارد...
مریم نایب زاده
بخش دانش و زندگی تبیان