5.5 Aplikasi nanoteknologi dalam industri
Unit ini menerangkan maksud nanoteknologi dan menghuraikan contoh serta aplikasinya dalam kehidupan harian.
SP 5.5.1Menerangkan maksud nanoteknologi.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menerangkan
Murid perlu menerangkan maksud nanosains, nanoteknologi dan zarah nano, serta kaitan saiz zarah dengan nisbah luas permukaan kepada isi padu.
- IsiNanosains, nanoteknologi dan zarah nanoHuraian
Nanosains ialah kajian pengolahan bahan pada skala nano. Nanoteknologi ialah pembangunan bahan atau peranti dengan memanfaatkan ciri zarah nano. Zarah nano bersaiz antara 1 hingga 100 nanometer, 1 nm = 10⁻⁹ m.
ContohZarah zink oksida bersaiz 50 nm dalam pelindung matahari ialah zarah nano; sehelai rambut kira-kira 80 000 nm tebal.
- IsiSaiz kecil, nisbah luas permukaan besarHuraian
Semakin kecil saiz zarah, semakin besar nisbah luas permukaan kepada isi padu, maka zarah lebih reaktif dan menunjukkan sifat baharu. Saiz yang sangat kecil membolehkan zarah menembusi lapisan kulit, aliran darah dan sistem limfa.
ContohKubus bersisi 10 nm mempunyai nisbah luas permukaan kepada isi padu 0.6 nm⁻¹, sepuluh kali ganda kubus bersisi 100 nm (0.06 nm⁻¹).
IstilahMaksud nanoteknologi
- Nanometer
- 1 nm = 1 × 10⁻⁹ m
- Nanozarah
- Zarah bersaiz antara 1 nm hingga 100 nm
- Nanoteknologi
- Pembangunan bahan atau peranti dengan memanipulasi atom dan molekul pada skala nanometer (1 hingga 100 nm)
- Nanosains
- Kajian tentang zarah bersaiz nano dan sifat uniknya
Tahukah andaMengapa saiz nano berbeza?
Pada skala nano, luas permukaan per isi padu sangat besar. Bahan yang sama boleh menunjukkan sifat berbeza, contohnya lebih reaktif, lebih kuat atau berubah warna.
SP 5.5.2Menghuraikan nanoteknologi dengan contoh dan aplikasi dalam kehidupan harian.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menghuraikan
Murid perlu menghuraikan contoh dan aplikasi nanoteknologi dalam tujuh bidang kehidupan, serta sifat fizik, sifat kimia dan kegunaan grafin (grafen).
- IsiAplikasi dalam pelbagai bidangHuraian
Nanoteknologi berkembang di seluruh dunia dan diaplikasi dalam semikonduktor dan elektronik, tenaga dan elektrik, pertanian, tekstil, makanan, perubatan dan kosmetik.
ContohCip elektronik lebih kecil; sel suria nano; nanobaja dan nanosensor tanah; fabrik nanoperak antibakteria; pembungkusan makanan antibakteria; penghantaran ubat ke sel kanser; TiO₂ nano dalam pelindung matahari.
- IsiSifat fizik dan sifat kimia grafinHuraian
Grafin ialah satu lapisan atom karbon tersusun dalam gelang heksagon. Sifat fizik: sangat kuat, ringan, nipis, lutsinar, fleksibel, pengalir elektrik dan haba yang sangat baik. Sifat kimia: stabil dan lengai pada suhu bilik, tetapi boleh bertindak balas dengan oksigen pada suhu tinggi dan boleh diubah suai secara kimia (cth grafin oksida).
ContohGrafin lebih kuat daripada keluli dengan jisim yang sama tetapi hampir lutsinar.
- IsiKegunaan grafin dalam industriHuraian
Kegunaan grafin dalam industri polimer, tenaga dan elektronik berasaskan sifat-sifatnya.
ContohPolimer: ditambah ke dalam plastik untuk menghasilkan komposit kuat dan ringan. Tenaga: elektrod bateri dan superkapasitor yang cepat dicas. Elektronik: skrin sentuh fleksibel dan sensor.
Peta buihGrafin
JadualAplikasi nanoteknologi
| Bidang | Contoh aplikasi |
|---|---|
| Perubatan | Nanozarah menghantar ubat terus kepada sel kanser |
| Kosmetik | Nanozarah titanium dioksida dan zink oksida dalam pelindung matahari |
| Tekstil | Fabrik bersalut nanoperak antibakteria; fabrik kalis kotoran |
| Elektronik | Cip lebih kecil dan pantas; skrin grafin |
| Pertanian | Nanosensor mengesan kelembapan tanah dan penyakit tanaman; nanobaja |
| Makanan | Pembungkusan nano yang menghalang bakteria dan memanjangkan hayat simpanan |
| Pembinaan | Kaca swacuci bersalut titanium dioksida |
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- PEKTP
- Perubatan, Elektronik, Kosmetik, Tekstil, Pertanian: bidang aplikasi nanoteknologi
Kad imbas
- 1 nanometer
- 1 × 10⁻⁹ m
- Julat saiz nanozarah
- 1 nm hingga 100 nm
- Nanoteknologi
- Memanipulasi atom dan molekul pada skala 1–100 nm untuk membina bahan/peranti
- Grafin
- Satu lapisan atom karbon; kuat, ringan, pengalir elektrik
- Nanoperak dalam tekstil
- Antibakteria
Semak kefahaman
Nyatakan maksud nanoteknologi. (SP 5.5.1)
Lihat jawapan
Nanoteknologi ialah pembangunan bahan atau peranti dengan memanfaatkan ciri-ciri zarah nano.
Nyatakan dua sifat fizik grafin. (SP 5.5.2)
Lihat jawapan
Grafin sangat kuat, ringan, nipis, lutsinar, fleksibel serta pengalir elektrik dan haba yang sangat baik.
10 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Tahap Penguasaan (TP)
| TP | Tafsiran |
|---|---|
| TP1 | Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas mengenai kimia konsumer dan industri. |
| TP2 | Memahami kimia konsumer dan industri serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut. |
| TP3 | Mengaplikasikan pengetahuan mengenai kimia konsumer dan industri untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan dapat melaksanakan tugasan mudah. |
| TP4 | Menganalisis pengetahuan mengenai kimia konsumer dan industri dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam. |
| TP5 | Menilai pengetahuan mengenai kimia konsumer dan industri dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan. |
| TP6 | Merekacipta menggunakan pengetahuan mengenai kimia konsumer dan industri dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan atau dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat. |
Untuk guru: cadangan aktiviti mencapai TP (6)
- TP1
Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas mengenai kimia konsumer dan industri.
Aktiviti: Individu, 10 minit: murid melengkapkan kad dengan maksud nanoteknologi dan skala nanometer (1 nm = 10⁻⁹ m) serta memadankan dengan contoh bahan.
Evidens PBD: Kad lengkap dan semakan lisan.
SP disasar: 5.5.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - TP2
Memahami kimia konsumer dan industri serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut.
Aktiviti: Berpasangan, 15 minit: murid menerangkan dengan contoh mengapa sifat bahan berubah pada saiz nano, menggunakan perbandingan luas permukaan kiub besar dan kiub kecil.
Evidens PBD: Penerangan lisan dan lembaran perbandingan.
SP disasar: 5.5.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - TP3
Mengaplikasikan pengetahuan mengenai kimia konsumer dan industri untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan dapat melaksanakan tugasan mudah.
Aktiviti: Kumpulan, 20 minit: murid menghuraikan dengan contoh aplikasi nanoteknologi dalam kesihatan, tekstil, kosmetik dan elektronik daripada kad maklumat, lalu mengisi jadual aplikasi.
Evidens PBD: Jadual aplikasi nanoteknologi yang dilengkapkan kumpulan.
SP disasar: 5.5.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - TP4
Menganalisis pengetahuan mengenai kimia konsumer dan industri dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam.
Aktiviti: Kumpulan, 20 minit: murid menganalisis sifat grafin dan menghubungkannya dengan kegunaan seperti bateri atau skrin, lalu menjelaskan sebab sesuatu aplikasi menggunakan bahan nano.
Evidens PBD: Huraian analisis dan jadual sifat-kegunaan.
SP disasar: 5.5.2, 5.5.1 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - TP5
Menilai pengetahuan mengenai kimia konsumer dan industri dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan.
Aktiviti: Kumpulan, 25 minit: murid menilai satu aplikasi nanoteknologi dari segi manfaat dan risiko, membuat keputusan sama ada wajar digunakan, dan memberi justifikasi.
Evidens PBD: Keputusan berjustifikasi dan rubrik hujah.
SP disasar: 5.5.2 · Latihan sepadan: aras Menilai dan Menghayati - TP6
Merekacipta menggunakan pengetahuan mengenai kimia konsumer dan industri dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan atau dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat.
Aktiviti: Kumpulan, 30 minit: murid mereka satu idea produk nano untuk menyelesaikan masalah harian sekolah, menyatakan bahan nano dan fungsi, lalu membentangkannya sebagai poster.
Evidens PBD: Poster idea dan rubrik kreativiti dan ketepatan.
SP disasar: 5.5.1, 5.5.2 · Latihan sepadan: aras Mencipta
Cadangan sahaja; TP rasmi ditentukan guru melalui pertimbangan profesional (PBD). Buka unit dan latihan
Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 22 unit Kimia Tingkatan 5 untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.