نانو فیلترها - نانو سنسورها و مواد

فیلترها بر اساس اندازه منافذشان دسته‌بندی می‌شوند و بر این اساس به میكروفیلترها آلترافیلترها و نانوفیلترها دسته‌بندی می‌شوند. نانوفیلتراسیون در اصل فیلتراسیون با فشار پایین‌تر از اسمز معكوس است، بنابراین قیمت تمام‌شده نانوفیلترها و انرژی مصرفی كمتر است.
نانوفیلترها علاوه بر بازیابی عناصری مثل نمك و كلسیم از آب، قادر به بازیابی ویروس‌ها و باكتری‌ها نیز می‌باشند بنابراین می‌توانند در رفع، آلودگی‌های آب‌های ذخیره نوشیدنی انسان‌ها و آب‌های كشاورزی استفاده شوند.
نانوفیلترها می‌توانند به فیلتراسیون سریع خون كمك فراوانی كنند. در حال حاضر مسمومیت خونی یكی از مشكلات جدی در جهان است و خطر عفونت در واحدهایی كه نیاز به مراتب شدیدتری دارند بیشتر است، چون مریض‌ها آسیب‌پذیرترند. اگر مسمومیت خونی اتفاق بیافتد باید خون هرچه سریع‌تر از عامل مسمومیت پاك شود.
برای تشخیص عامل عفونت پلاسما و Endo toxin باید از هم جدا شوند تا عامل عفونت شناسایی شود. با استفاده از نانوفیلترها می‌توان در یك مرحله پلاسما و Endo toxin را جدا كرده و عامل مسمومیت را شناسایی كرد و علاوه بر این خون را تمیز كرد.
علاوه بر این نانوفیلترها می‌توانند در جداسازی‌های بیولوژیكی باكتری، ویروس، اسیدنوكلوئیك تصفیه DNA ، جذب پروتئین‌ها و اسیدنوكلوئیك‌ها، سوبسترا برای كشت Batch ، آلترافیلتراسیون محصولات آشامیدنی و غذایی و استریلیزه كردن سرم‌های پزشكی و سیالات بیولوژیكی استفاده شوند.
نانوتكنولوژی با ساخت سنسورها در ابعاد كوچك ما را قادر خواهند ساخت كه بتوانیم بسیاری از پارامترها را با دقت بیشتری ارزیابی كنیم. با استفاده از مولكول‌های بیولوژیكی قادر خواهیم بود كه نانوسنسور بسازیم. نانوسنسورها كاربردهای بسیاری در سه حوزه مهم نانوبیوتكنولوژی (پزشكی، كشاورزی و صنایع غذایی) دارند كه شامل :
▪ آشكارسازی عوامل و كمیت‌های شیمیایی و بیولوژیكی
▪ توالی‌سنجی DNA
▪ در تشخیص بیماری‌ها و تولید داروها
▪ در آزمایش‌های مؤثر و سریع بر روی داروهای جدید
▪ سیستم‌های كنترلی قابل حمل و نقل برای حفظ سلامت محصولات كشاورزی و غذایی در انبارها و حمل و نقل و انتقال
▪ سیستم‌های مجتمع نانوسنسوری برای اندازه‌گیری، گزارش‌دهی و كنترل هوشمند گیاهان یا دام‌ها
▪ بیوسنسورهای دقیق‌تر برای شناسایی پروتئین‌ها
▪ آشكارسازی سریع عوامل بیماری‌زا
مواد هوشمند، مواد واكنشی ( Reactive Ma t erial ) كه در تركیب با حسگرها و تحریك‌كننده‌ها و شاید هم كامپیوترها به شرایط و تغییرات محیطی پاسخ مناسب می‌دهند، پلیمرهای هوشمند نمونه‌هایی از این دسته مواد هستند. از این پلیمرها می‌توان در ساخت مواد بسته‌بندی جدید برای محصولات غذایی استفاده كرد، این مواد می‌توانند به مصرف‌كننده هشدار بدهند كه غذا یا محصولات كشاورزی فاسد شده است. لوازم آرایشی جز صنایع چندمیلیون دلاری است كه از این سری مواد هوشمند سود خواهند برد.
● ماشین‌های نانوتكنولوژی :
بعضی از كارشناسان مفهوم ساخت و تولید مولكولی را كه در آن اشیاء اتم به اتم (یا مولكول به مولكول) ساخته می‌شوند، را ابداع كرده‌اند. با استفاده از این روش و بلوك‌های سازنده می‌توان ماشین مولكولی را تولید كرد. ماشین‌های مولكولی كه از آنها با عنوان نانوروبات یاد می‌شود می‌توانند كاربردهای زیادی داشته باشند.
نانوروبات‌ها قادرند اطلاعات بسیاری را برای ما فراهم كنند به عنوان مثال در علوم پزشكی با استفاده از نانوروبات‌ها، قادر به انجام جراحی‌هایی خواهیم بود كه اكنون بدون اثرات نامطلوب مانند بیهوشی طولانی و اثرات جراحی بر روی بدن بیمار امكان‌پذیر نیستند. این نانوروبات‌ها همچنین قادر خواهند بود كه جریان‌های نامطلوب را از رگ‌های بدن پاك كنند و به این ترتیب از سكته‌های قلبی كه بر اثر بسته‌شدن رگ‌ها ایجاد می‌شوند، جلوگیری می‌شود. نانوربات‌ها می‌توانند بدون ایجاد عوارض جانبی در بدن حضور داشته باشند و با مونیتورسازی دائم وضعیت سلامت انسان علاوه بر درمان بیماری‌ها به پیشگیری نیز كمك كنند.
نانوربات‌ها می‌توانند برای ثبت برخی پارامترهای مهم فیزیكی یا بیولوژیكی برای محافظت مواد غذایی یا محصولات كشاورزی نیز استفاده شوند.
همچنین با استفاده از نانوربات‌ها می‌توان سلامت محصول یا دام را به طور مرتب بررسی كرد.
مسیرهای بیوتكنولوژیكی نانوتكنولوژی (نانوبیوتكنولوژی) زمینه‌های تحقیقاتی وسیعی را هموار می‌سازد و می‌توانند به لحاظ هزینه كمتر تحقیقات انتخاب مناسبی برای سرمایه‌گذاری كشورهای در حال توسعه باشد.
در حال حاضر فرصت‌های تجاری صنعتی و تولیدی كوتاه‌مدت مورد علاقه سرمایه‌گذاران می‌تواند مربوط به تولید نانوبیوذرات باشد، چون علاوه بر كاربردهای وسیعی كه به بخش‌هایی از آن در این گزارش اشاره شد، تكنولوژی تولید ساده‌تری دارند، همچنین ارزان‌ترند و در حال حاضر در بسیاری از كشورها به مرحله تولید انبوه رسیده‌اند.
فرصت‌های میان‌مدت می‌تواند شامل تولید نانوبیوسنسورها، نانوفیلترها و نانومواد هوشمند باشد اما فرصت‌های تجاری بلندمدت یا سرمایه‌گذاری‌های طولانی‌مدت را باید به نانوماشین‌ها و نانوربات‌ها اختصاص داد.
البته در كنار سرمایه‌گذاری در بخش صنعت باید به سرمایه‌گذاری در زمینه تحقیقات نیز توجه كرد چون اولویت‌هایی كه توسط بخش R&D معین می‌گردد می‌تواند راهگشای بخش صنعت باشد.
بنابراین در سرمایه‌گذاری‌های بلندمدت و میان‌مدت حتماً باید بر روی تحقیقات نانوبیوتكنولوژی نیز تأكید شود. با گسترش آزمایشگاه‌های اختصاصی نانوتكنولوژی و مراكز تحقیقاتی درنهایت می‌توان به راهكارهای مناسب توسعه این فناوری نوین دست یافت.
● كاربرد فناوری نانوكامپوزیتها در صنعت
▪ چکیده:
فناوری نانو، فناوری ایجاد ساختار ملکولی موردنظر با دقت اتمی است. از آنجایی که کلیه محصولات و فراورده های مادی از قرار گرفتن اتمها با نظم خاصی در کنار یکدیگر به وجود می آیند، فناوری نانو به صورت بالقوه امکان تولید کلیه فراورده های مورد نیاز بشر را فراهم می آورد.
علم پلیمر فقط علم پایه برای کاربردهای صنعتی و تامین کالاهای مصرفی برای مصرف کنندگان نیست، بلکه این علم نقشی اساسی در پیدایش مفاهیم جدید در حوزه های مختلف علوم دارد. مسایل مربوط به فرایندهای شناسایی ملکولی، فرایند تبادل اطلاعات بین ملکولی و پروتئین ها، مشکلات کنونی علم پلیمرها هستند.
مقیاس نانو از سالها پیش در زندگی بشر وجود داشته است ولی قرن حاضر زمانی است که بشر توانسته است فناوری نانو را بهتر بشناسد و با رویکردی جدید، بیشتر از گذشته آنرا تحت کنترل خود در آورد و به عنوان یک انقلاب بزرگ در ساختن مواد و سیستمها مطرح شده و این انقلاب در دنیای پلیمرها نیز اتفاق افتاده است.
تاثیر فناوری نانو در پلیمرها از دو طریق اصلی است:
۱) نانوپلیمرها: پلیمرهایی با استفاده از مونومرهای نانویی و کنترل نانویی و کنترل توسط پلیمریزاسیون آنها.
۲) نانوکامپوزیتهای پلیمری: استفاده از پلیمر به عنوان پایه در کامپوزیتها و تاثیر فاز دوم در ابعاد نانو بر روی پلیمر به منظور تشکیل کامپوزیت.
تاثیر فناوری نانو بر پلیمرها بیشتر از طریق نانوکامپوزیتهای پلیمری صورت میگیرد زیرا این مواد به طور همزمان مقاومت بالا و شکل پذیری از خود نشان میدهند، خواصی که معمولا در یکجا جمع نمیشوند. همچنین دارای کاربرد و خواص بسیاری هستند که تعدادی از آنها بیان میشود. یکی از کاربردهای نانوکامپوزیتهای پلیمری، جایگزینی مواد شیشه است و میتوان شیشه آلی مقاوم در برابر شکستن و یا مواد جاذب ضربه برای صنعت اتومبیل تولید کرد.
گذشته از این، بکار بردن این مواد در تکنولوژی الیاف، باعث ایجاد تولیدات جدیدی در منسوجات خواهد شد. همچنین این مواد میتوانند جایگزین مناسبی برای فلزات باشند.
▪ تاریخچه کامپوزیت:
كامپوزیتها یا مواد مركب، از جمله مواد مهندسی و ساختمانی جدیدی هستند كه در توسعه و كاربرد آنها متخصصین فراوانی از رشته های مختلف مانند متالورژی‏‏، سرامیك، پلیمر و غیره سهم به سزایی دارند. استفاده از این مواد، ایده جدیدی نیست، به عنوان مثال چینی ها و مصریان قدیم از جمله تمدنهای باستانی بوده اند كه برای اولین بار از مخلوط كاه وگل و شن برای بناسازی استفاده كرده اند تا اینكه استحكام گل افزایش پیدا كند. مصریان با چسباندن لایه های نازك چوب و پارچه به یكدیگر و با استفاده از طناب، قایقهای خود را در برابر متورم شدن در آب تقویت می كرده اند .
استفاده از كامپوزیتهای مدرن، در حقیقت از اوائل ۱۹۴۰ شروع شد كه برای اولین بار از الیاف شیشه جهت تقویت پلاستیكهای مصرفی در ساخت پوشش پلاستیكی آنتن رادار هواپیما استفاده شد. در پی آن اولین کامپوزیت فایبرگلاس- پلاستیك در سال۱۹۴۲ ساخته شد و طی جنگ جهانی دوم و بلافاصله پس از كاربرد پلاستیكهای تقویت شده با الیاف در هواپیماسازی، كامپوزیتها موارد استفاده بیشتری یافتند و از سال ۱۹۵۶ صنایع فضایی نیز استفاده وسیع از آنها را آغاز كرند.
واژه كامپوزیت composite)) از كلمه انگلیسی to compose به معانی تركیب كردن، ساختن و مخلوط كردن مشتق شده است. كامپوزیت از تركیب و اختلاط چند ماده حاصل میشود. در اینجا منظور تركیب و اختلاط فیزیكی است نه شیمیایی، بهطوری كه اجزای تشكیل دهنده، ماهیت شیمیایی و طبیعی خود را كاملا حفظ میكنند.▪ كامپوزیتها و اجزای آن:
کامپوزیتها موادی هستند که خصوصیات زیر را داشته باشند:
الف- جامد (تركیبات مایع از نظر خواص مكانیكی فاقد ارزش اند.)
ب- مصنوعی (كامپوزیتهای طبیعی مانند چوب و استخوان مدنظر نیستند.)
ج- متشكل از دو یا چند جزء (یا فاز) كه از نظر شیمیایی یا فیزیكی كاملا متفاوتند و به صورت منظم یا پراكنده كنار هم قرارگرفته اند و لایه مشتركی بین آنها وجود دارد و یا خواص مكانیكی یكی از فازها نسبت به فاز یا فازهای دیگر متفاوت است.
۱) زمینه ها:
با توجه به اینکه کامپوزیتها ترکیب دو یا چند ماده در همدیگر هستند، میتوان گفت که یکی از این فازها باید در برگیرنده فازهای دیگر باشد، به چنین فازی که درصد حجمی و وزنی آن از دیگر فازها بیشتر است و بصورت پیوسته میباشد زمینه یا ماتریس گفته میشود. این زمینه ها در مواد مرکب صرفنظر از اینکه توسط الیاف تقویت میشوند، خود نیز نقش چسباندن الیاف به یكدیگر جهت انتقال تنشهای وارد به فاز الیاف، محافظت از الیاف در برابر عوامل مكانیكی و جوی همچون رطویت را نیز به عهده دارند. فلزات، سرامیكها و پلیمرها به ویژه پلاستیكها از جمله پرمصرفترین مصالح موجودند و به این جهت این مواد مورد استفاده در كامپوزیتها را تشكیل میدهند.
با توجه به خواصی که ما از کامپوزیتها انتظار خواهیم داشت، زمینه های مختلفی در كامپوزیتها بکار میروند. از جمله زمینه ها عبارتنداز: زمینه های فلزی (مقاومت به ضربه بالا)، زمینه های سرامیكی (مقاومت حرارتی بالا) و زمینه های پلیمری(مقاومت شیمیایی بالا).
۲) تقویت کننده ها:
علاوه بر زمینه ها به دسته ای از تقویت کننده ها نیاز است که در ذیل انواع آن آورده شده است:
الف) تقویت کنندههای ذره ای:
تقویت کننده‌های ذره‌ای یا پرکننده‌ها، ذرات جامد از نوع معدنی یا آلی هستند که از نظر ساختاری و ترکیب شیمیایی از یکدیگر متمایز می‌شوند. این ذرات دارای ابعاد کوچکی در سه بعد هستند به‌همین خاطر به آنها ذره گفته می‌شود.
تقویت، معانی مختلفی دارد از جمله ممكن است واژه تقویت به¬عنوان مثال به افزایش همزمان استحکام کششی و مدول اطلاق شود.
ب) تقویت‌کننده‌های لیفی یا رشته‌ای:
تقویت‌کننده‌های رشته‌ای ممکن است به شکل الیاف و به‌صورت پیوسته یا منقطع وجود داشته باشند. اکثر مواد در شکل لیفی خود محکمتر و سفت‌تر از دیگر اشکال خود هستند و به این دلیل تقویت‌کننده‌های لیفی مصرف بیشتری دارند. الیاف شیشه با دانسیته بسیار کم، استحکام بسیار بالا و سفتی بسیار زیاد دارند.
ج) تقویت‌كننده‌های ورقه‌ای یا سطحی:
نوع دیگری از تقویت‌كننده‌ها وجود دارد كه بصورت ورقه‌ای است و استحكام فوق‌العاده‌ای نسبت به تقویت‌كننده‌های لیفی و ذره¬ای از خود نشان می‌دهد. علت اصلی آن، قرار گرفتن این تقویت‌كننده‌ها در دو محور اصلی است. در حالی كه در تقویت‌كننده‌های رشته‌ای، زمینه فقط از یك طرف تقویت می‌شود.
● نانوكامپوزیت:
فناوری نانو و تولید مواد در ابعاد نانومتری موضوع جذابی برای تحقیقات است كه در دههٔ اخیر توجه بسیاری را به خود معطوف داشته است. نانوكامپوزیت‌ها نیز به‌عنوان یكی از شاخه‌‌های این فناوری جدید، اهمیت بسیاری یافته است و یكی از زمینه‌هایی است که کاربردهای صنعتی پیدا کرده است. تلاش‌های اولیه موفقیت‌آمیز در تهیه نانوکامپوزیتها به دهه‌های شصت و هفتاد قرن بیستم میلادی باز می‌گردد. اما در ۱۹۸۰ با تهیه نانوکامپوزیت‌هایبر پایه نایلون۶-خاك‌رس به‌صورت تجاری به‌وسیله شركت تویوتای ژاپن، تحقیقات برای ساخت این مواد شدت و سرعت بیشتری پیدا كرد و شركت‌های یوبی، یونی‌كیتا، هانی‌ول و بایر نیز نانوكامپوزیت‌هایی را بر پایه نایلون۶ ارائه نمودند كه عمده كاربرد آنها در خودروسازی و صنایع بسته‌بندی بود. از آن به بعد تعداد دیگری از شركت¬ها، نانوكامپوزیت‌ها را به‌منظور كاربردهای تجاری مورد مطالعه قرار دادند و در اواخر سال ۲۰۰۱ میلادی شركت‌های جنرال موتورز و باسل اولین كاربرد نانوكامپوزیت‌های بر پایه اولفین‌های گرما‌نرم را در قطعات خارجی اتومبیل ارائه نمودند.
۱) تعریف نانوکامپوزیت‌ها:
نانوكامپوزیت‌ها شامل تركیب ذرات در حوزه مولكولی یا نانو در زمینه پلیمری، فلزی یا سرامیكی می‌باشد. در همه موارد مشاهده می‌شود كه مقدار نانوذرات در این زمینه‌ها می‌تواند به‌طور كامل خواص این مواد را تغییر دهد این نانوذرات به‌عنوان تقویت‌كننده زمینه و همچنین تغییردهنده رفتار الكتریكی مواد پایه به‌كار می‌روند.
باید توجه كرد كه تنها با اضافه كردن نانوذرات به یك زمینه به خواص فوق‌العاده‌ای نمی‌رسیم بلكه در این تركیب باید شرایطی را رعایت كرد. مثلا فرض كنید یكسری ورق‌های پركننده‌ای را به كامپوزیت‌ها اضافه كرده باشیم، اگر ورق‌های كوچك معدنی به‌صورت متراكم به هم چسبیده باشند رفتارشان خیلی متفاوت از مواد كامپوزتی معمولی نمی‌باشد.
اما به‌عنوان یك تعریف، نانوكامپوزیت، مواد مركبی هستند كه لااقل یكی از اجزاء تشكیل‌دهنده آنها دارای ابعادی در محدوده نانومتری، در محدودهٔ nm۱۰۰- ۱، باشد؛ اما یكسری پودرهای نانوكامپوزیت نیز داریم كه این پودرها شامل ذرات با ابعادی مختلف در محدوده نانومتری هستند.
در مواد نانوكامپوزیت، به جزء پخش‌شونده كه به‌صورت الیاف، صفحات، مسطح ریز، ذرات و یا حتی حفره‌ها، تركها و غیره در ابعاد نانومتری باشند، فاز دوم اطلاق می‌شود و همینطور به جزء پیوسته در نانوكامپوزیت‌ها كه می‌تواند در ابعاد نانومتری و یا بالاتر باشد فاز زمینه می‌گویند.
۲) دسته‌بندی نانوکامپوزیت‌ها:
در دسته‌ای از مواد نانوكامپوزیت، فاز دوم، موادی با دمای ذوب بالا مانند سرامیك¬ها و یا فلزات بوده، فاز زمینه ماده‌ای با دمای ذوب پایین مانند پلیمر و سرامیك و فلز با دمای ذوب پایین است. اما در دسته دیگر، فاز زمینه ماده‌ای سرامیكی یا فلزی با دمای ذوب بالا و فاز دوم ماده‌ای پلیمری یا سرامیكی و یا فلزی با دمای ذوب پایین‌تر است. به‌همین ترتیب، مواد نانوكامپوزیت، از نظر نوع مواد تشكیل‌دهنده، حداقل دارای سه گروه زیر هستند:
الف) مواد نانوكامپوزیت سرامیك- فلز: این نوع مواد نانوكامپوزیت، عمدتا دارای جزیی سرامیكی با دمای ذوب بالا و جزیی فلزی با دمای ذوب نسبتا پایین هستند و در ساخت قطعات عملیاتی كاربرد دارند.
ب) مواد نانوكامپوزیت پلیمر-سرامیك (یا فلز): این نوع مواد نانوكامپوزیت كه دارای فاز زمینه آلی (پلیمری) و فاز دوم نانومتری غیرآلی(سرامیكی یا فلزی) هستند بیشتر تحت عنوان مواد نانوكامپوزیت هیبریدی آلی-غیرآلی شناخته می‌شوند.
ج) مواد نانوكامپوزیت سرامیك-سرامیك: مواد نانوكامپوزیت سرامیك-سرامیك كه دمای ذوب یك جزء بالاتر از جزء دیگر است، عمدتا دارای چگالی بالا و میزان تخلخل پایین هستند. (شکل روبرو نانوکامپوزیتهای AlN/SiCرا نشان می‌دهد)
از دیگر دسته‌های نانوکامپوزیت می‌توان به موارد زیر اشاره كرد:
▪ مواد نانوکامپوزیت سرامیكی
▪ نانوكامپوزیت‌های سرامیك-فلز
▪ نانوكامپوزیت‌های زمینه فلزی
▪ نانوكامپوزیت‌های فیلم نازك
▪ نانوكامپوزیت‌های برپایه نانولوله كربنی
۳) بهبود خواص در نانوکامپوزیت‌ها:
خواصی كه بر اثر وجود نانومواد در کامپوزیت‌ها بهبود می‌یابند عبارتنداز: خواص فیزیكی مثل دمای واپیچش گرمایی، پایداری حرارتی، شفافیت، و خواص مکانیکی مثل خواص كششی، خواص خمشی و غیره
۴) كاربردهای نانوکامپوزیت‌ها:
كاربرد نانوكامپوزیتها در تهیه بخش‌های خارجی خودرو بر پایه اولفین‌های گرمانرم نظیر پروپیلن، در فیلم‌های بسته‌بندی نایلونی، در بطری‌های نگهداری مواد نوشیدنی، در لوله‌های پلیمری و در پوشش‌های كابل و سیم و غیره در حال گسترش است.
اخیرا جنرال موتورز تهیه اولین قطعات نانوكامپوزیت پلی‌اولفینی(PO- خاك¬رس) را كه حاوی تنها ۵/۲ درصد پرکننده معدنی است، گزارش كرده است. این محصول از لحاظ سفتی معادل اولفین گرمانرم حاوی ده برابر پركننده تالك است و موجب ۲۰ درصد صرفه¬جویی در وزن می‌شود. این قطعات در صفحه‌های بدنه خارجی استیشن‌های مدل۲۰۰۲ استفاده شده است. برآورد شده كه استفاده گسترده نانوكامپوزیت‌ها در خودروها تنها در آمریكا می‌تواند یك و نیم میلیارد لیتر در سوخت سالیانه صرفه‌جویی ایجاد كند و باعث كاهش تولید دی¬اكسیدكربن به میزان پنج میلیارد كیلوگرم در سال شود.
شركت آرگون، خواص عبوردهی نانوكامپوزیتهای استفاده شده در بسته‌بندی را تا حدود ۲۵۰۰ درصد اصلاح می‌كند. یك نوع جدید از این مواد موم‌های از جنس نانوكامپوزیت است كه می¬تواند به خوبی كاغذ، جهت روكش تجهیزات استفاده گردد.
از دیگر زمینه‌های كاربرد نانوكامپوزیت¬ها می‌توان به موارد زیر اشاره كرد:
ضدحریق كردن پلاستیك‌ها، تهیه الیاف و فیلم‌ها، كاربردهای الكتریكی، سامانه‌های انتقال دارو، مهندسی بافت، ساختمان‌سازی، لوازم خانگی و... .
۵) مزایا و معایب نانوكامپوزیتها:
ظهور مواد نانوكامپوزیت، تحولی اساسی در خواص مكانیكی و حرارتی مواد ایجاد كرده است. خواص منحصر به فرد مواد نانوکامپوزیت را می‌توان به صورت زیر بیان كرد:
▪ پودرهای نانوکامپوزیت نسبت سطح به حجم بالایی دارند. این نسبت در حالت بی‌شكل نسبت به حالت بلوری، بیشتر است.
▪ كسر زیادی از اتمها در سطح ذرات پودرهای نانوکامپوزیت و یا در مرز دانه‌های ریزساختار نانوکامپوزیت‌ها قرار دارند.
به دلیل دو خاصیت اخیر، پودرهای نانوکامپوزیت، قابلیت تفت‌جوشی (زینتر) بالایی دارند. در ساخت نانوكامپوزیت‌ها از پودرهای نانوکامپوزیت یا پودرهای نانومتری، به دلیل كنترل فرآیند در مقیاس نانومتری، ریزساختاری كاملا یكنواخت بدست می‌آید. نانوکامپوزیت‌ها خواص فیزیكی و مكانیكی از قبیل استحكام، سختی، چقرمگی و مقاومت حرارتی بالایی در محدوده وسیعی از دما دارند. افزودن پنج تا ده درصد حجمی فاز دوم به فاز زمینه، باعث افزایش چشمگیری در خواص فیزیكی و مكانیكی نانوکامپوزیت‌ها می‌شود. لذا جدیدترین فناوری‌ها، مربوط به طراحی ریزساختاری نانوکامپوزیت‌ها برای بهبود خواص فیزیكی و مكانیكی آن می‌باشد.
در مقابل خواص منحصر به فرد مواد نانوکامپوزیت، در ساخت نانوکامپوزیت‌ها مشكلات فرآیندی قابل توجهی وجود دارد كه نقش تعیین‌كننده‌ای دارند. از اساسی‌ترین این مشكلات می‌توان به موارد زیر اشاره كرد:
▪ عدم توزیع یكنواخت فاز دوم در فاز زمینه در نانوکامپوزیت‌ها، خواص مكانیكی نانوکامپوزیت‌ها را كاهش می‌دهد. تجمع ذرات پودر بسیار ریز در نانوکامپوزیت‌ها موجب افزایش انرژی سطحی آنها شده، كاهش خواص مكانیكی نانوکامپوزیت‌ها را به دنبال دارد.
▪ همچنین استفاده از مواد شیمیایی گران‌قیمت برای توزیع یكنواخت فاز دوم در داخل فاز زمینه و جلوگیری از بهم چسبیدن ذرات پودر نانوکامپوزیتی و ساخت نانوکامپوزیت‌هایی با ریزساختاری همگن و خواص مكانیكی بالا، باعث غیراقتصادی شدن و همچنین پیچیده‌تر شدن فرآیند می‌گردد.

منبع : سازمان آموزش و پرورش استان خراسان