درحال بارگزاری ...

1‌.1‌       نانوفناوری

دانش و فناوری نانو به عنوان یکی از مهمترین و هیجان‌انگیزترین شاخه علمی در فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی و مهندسی مطرح است. پیش‌بینی می‌شود که در آینده نزدیک، فناوری نانو با ایجاد تغییرات بنیادی در تولید محصولات و تجهیزاتی که اتم به اتم و مولکول به مولکول ساخته خواهند شد، به یک صنعت چند تریلیون دلاری در سطح جهان تبدیل گردد.

در طی چند سال گذشته، ابداعات و نوآوری‌های بی‌شمار در زمینه نانوفناوری به پیشرفت‌های روزافزون در سایر فناوری‌های رایج شامل تولید و ذخیره انرژی، صنایع هوا-فضا، خودروسازی، محیط زیست، صنایع مرتبط با نفت و پتروشیمی، پزشکی، الکترونیک، کامپیوتر و ... کمک شایانی نموده است. برای نمونه می‌توان از موارد جالبی مانند افزودنی‌های سوخت موشک با قابلیت اشتعال بالا، روش‌های نوین برای درمان سرطان، آشکارسازهای بسیار دقیق سموم بیولوژیکی همچون سیاه‌زخم، کرم‌های پوست، توپ‌های تنیس اصلاح شده نانویی که توانایی جهندگی بیشتری دارند، ... نام برد.

در این شاخه آموزشی، دانش‌پژوهان با مفاهیم ساخت و اندازه‌گیری در ابعاد نانو و کاربرد نانوفناوری در سایر شاخه‌های علمی آشنا می‌شوند.

ساخت در ابعاد نانو: برای رسیدن به موادی در ابعاد نانو هم اکنون روش‌های ساخت گوناگونی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور كلي دو روش جهت ساخت اشکالی با یک، دو یا سه بعد در مقياس نانو (1 تا 100 نانومتر) وجود دارد: روش كاهش ابعاد یک ماده از ابعاد میکرومتری به نانومتری یا بالا به پايين (Top Down) و دیگری افزايش ابعاد از پايين به بالا (Bottom-Up) با چیدن و جابجایی اتم‌ها و مولکول‌ها در کنار هم.

اندازه‌گیری در ابعاد نانو: نانومتر واحد بسيار بسيار کوچکي براي اندازه‌گيري طول است، كه در ابعاد اتمي و مولكولي كاربرد دارد. براي درك ميزان كوچكي اين واحد طول، خوب است بدانيم كه تار موي انسان حدودا 80 هزار نانومتر قطر دارد. بنابراين براي مشاهده پديده‌ها و درك اثراتي كه در اين اندازه بسيار كوچك وجود دارد، نه ‌تنها به چشم غيرمسلح نمي‌توان تكيه كرد، بلكه حتي از ميكروسكوپ‌هاي معمولي كه در آزمايشگاه‌ها وجود دارند نيز، نمي‌توان استفاده کرد. چرا که بزرگنمايي اين ميکروسکوپ‌ها فقط تا ابعاد "ميکرو" را نشان می‌‌دهد.

به همين دليل دانشمندان با پيشرفت علوم و فنون به فكر ساختن وسايلي افتادند كه بتوانند ابعاد اتمي را هم اندازه‌گيري كنند. وسايل زيادي با روش‌هاي مختلف براي اين منظور ساخته شده است كه خيلي از آنها كامل شده نمونه‌هاي قبلي است.

برای آشنایی دانش‌پژوهان با روش‌های ساخت و اندازه‌گیری در ابعاد نانو، انواع تجهیزات پیشرفته آموزشی و پژوهشی فراهم شده است. برای نمونه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM): از خانواده میکروسکوپ‌های پروب روبشی (SPM) است و به مانند نسخه‌های دیگر میکروسکوپ‌های پروب روبشی (SPM) با اندازه‌گیری خواص قابل لمس از طریق یک کاوشگر (پروب) یا یک سر سوزن بسیار نزدیک به نمونه کار می‌کند. میکروسکوپ نیروی اتمی دارای سر نوک تیزی (با انحنای3 تا 50 نانومتری) می‌باشد که روی سطح حرکت می‌کند. سر نوک تیز روی یک اهرم انعطاف‌پذیر سوار شده است که امکان حرکت آن روی سطح را فراهم می‌کند.

لایه‌نشانی اسپاترینگ: لایه‌‌نشانی اسپاترینگ یک روش پوشش‌دهی در خلاء است. در عمل ماده مورد نظر جهت لایه‌‏نشانی یا همان هدف در مقابل زیر لایه و در فشار اولیه ‏‎10-6‎‏ تا ‏‎Torr 10-10‎‏ قرار می‌گیرد. معمول‌ترین ‏شیوه تامین یون، عبور مداوم گازی همچون آرگون است که فشار را به 1 تا 100 ‏Torr‏ افزایش داده و قوس ‏درخشان یا همان پلاسما را تشکیل می‌دهد. پتانسیل منفی بین ‏‎0.5‎‏ تا ‏‎5kV‎‏ به هدف اعمال می‌شود. ‏یون‌های شتابدار انرژی جنبشی بسیار بالایی دارند، بطوری که رسیدن به این سطح انرژی با حرارت دادن به ‏نمونه امکان‌پذیر نیست. به علاوه لایه ایجاد شده مورد اصابت ذرات مختلف اما کم انرژی مثل اتم‌های ‏هدف، یون‌های برگشتی گاز آلاینده و غیره قرار می‌گیرند. بنابراین اندرکنش یون- سطح تنها منحصر به ‏هدف نیست، بلکه در سینیتیک جوانه زنی و رشد فیلم نیز تاثیر به‌سزایی دارد و کنترل بمباران یونی در ‏هدف، خواص و ریزساختار فیلم را تعیین می‌کند.

اسپاترینگ.

لایه‌نشانی حرارتی: این دستگاه مجهز به پمپ توربومولکولار بوده و قادر است به روش تبخیر حرارتی از سه بوته یا بسکت مختلف مواد مورد نظر را تبخیر کند. ضخامت‌سنج سیستم با دقت یک نانومتر فرایند لایه‌نشانی را تحت نظر دارد. حداکثر جریان بوته‌ها ۱۰۰ آمپر بوده و شاتر الکترونیکی دستگاه شروع و پایان عملیات لایه‌نشانی را کنترل می‌کند.

نرم افزار دستگاه قادر به نمایش و رسم گراف‌های فشار و ضخامت می‌باشد و اطلاعات مربوط به آن را می‌‌توان از طریق رابط USB به کامپیوتر منتقل کرد.

لایه­نشانی حرارتی.

لایه‌نشانی غوطه‌وری: دیپ کوتر دستگاهی است که برای لایه نشانی مواد مایع، محلول‌ها، سل ژل‌ها و ... بر روی انواع ‏زیر لایه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. ضخامت لایه‌ها، می‌تواند در حد یک تک لایه از مولکول‌ها باشد. این ‏دستگاه برای لایه نشانی نانوذرات به صورت لایه‌ای بسیار ‏مناسب می‌باشد و کاربرد وسیعی در لایه‌نشانی فوتورزیست‌ها برای الگو دهی زیر پایه درتکنولوژی حالت جامد دارد. در این روش ابتدا نمونه داخل محلول فرو رفته و غوطه‌ور می‌شود. سپس با خیس شدن سطح نمونه یک لایه از پوشش محلول مورد نظر بر سطح آن می‌نشیند. بعد با کشیدن نمونه به بیرون از داخل محلول مورد پوشش، حلال‌ها و اضافات محلول با بخار شدن و ریزش از سطح نمونه حذف می‌شوند. روابط حاکم بر این روش و عوامل موثر در این نوع پوشش دهی نیز باید برای انجام این نوع از پوشش‌ها مورد نظر قرار گیرند. به عبارتی این روش پوشش‌دهی جزو روش‌های پوشش‌دهی بزرگ مقیاس و توده‌ای هستند. برخی عوامل مهم در این نوع پوشش‌دهی چسبندگی محلول، سرعت حرکت نمونه به داخل محلول و چگالی محلول می‌باشند که بر ضخامت پوشش ایجاد شده بر سطح نمونه تاثیر گذار می‌باشند.

لایه نشانی غوطه­وری.

لیتوگرافی: با پیشرفت روزافزون تکنولوژی، نیاز به ساخت و توسعه ابزارهای الکترونیک با ابعاد کوچکتر، سرعت بیشتر، مشخصات مطلوب تر و کارایی بهتر افزایش یافته است. در این راستا تحقیقات فراوانی جهت پیشرفت روش‌های ساخت بر پایه نانوتکنولوژی صورت گرفته است. روش لیتوگرافی یکی از روش های متداول برای ساخت مدارهای الکترونیک می باشد که با گسترش و ظهور ابزارهایی نظیر میکروسکوپ های الکترونی و میکروسکوپ‌های پروب روبشی توسعه یافته و امروزه ساختارهایی به اندازه 10 نانومتر با دقت و کیفیت بالا، با استفاده از این روش ساخته می شوند. محققان در تلاش هستند تا بتوانند تکنیک های نوظهور لیتوگرافی را به روش‌های صنعتی تبدیل کرده و هزینه تولید قطعات با استفاده از این روش را کاهش دهند.

اسپین‌کوتر: اسپین کوتر که به آن لایه‌نشانی اسپینی یا لایه نشانی چرخشی یا لایه‌نشانی دورانی هم نامیده می‌شود، این دستگاه جهت پدید آوردن لایه‌های نازک در مقیاس‌های میکرومتری و نانومتری استفاده می‌شود. مؤلفه های اصلی جایگیری فیلم بر روی سطح دو عامل نیروی گرانش و تنش سطحی می‌باشند. در دستگاه اسپین کوتر یا همان لایه‌نشانی دورانی، نیروی گریز از مرکز باعث حرکت مایع از مرکز به حاشیه خواهد شد که منجر به ایجاد یک لایه نازک بر روی سطح فیلم می‌شود. نحوه ی عملکرد دستگاه به شکلی است که دوران تا زمانی که مایع از به سمت لبه‌های سطح رانده شود ادامه پیدا می‌کند. حلال استفاده شده معمولا فرار است و در ضمن به طور همزمان تبخیر می‌شود؛ هر چه سرعت دورانی بالاتر می‌رود فیلم تشکیل شده ضخامت کمتری دارد. ضخامت فیلم به ویسکوزیته، غلظت محلول و حلال بستگی دارد. در بین مراحل انجام عملیات مراحل تبخیر و چرخش، قوی ترین اثر را بر اندازه ضخامت پوشش نهایی دارند.

روش‌های شیمیایی: عمدتا استفاده از روش سنتز شیمیایی شامل رشد نانوذرات در یك واسطة مایع، حاوی انواع واكنشگرهاست. روش سل ژل نمونة چنین روشی است. به طور كلی در روش‌های شیمیایی، اندازة نهایی ذره را می‌توان یا با توقف فرآیند در هنگامی كه اندازة مطلوب به دست آمد، یا با انتخاب مواد شیمیایی تشكیل‌دهندة ذرات پایدار، و یا توقف رشد در یك اندازة ‌خاص، كنترل نمود. این روش‌ها معمولاً‌ كم هزینه و پر حجم هستند، اما آلودگی حاصل از مواد شیمیایی می‌تواند یك مشكل باشد و می‌تواند یكی از استفاده‌های رایج نانوذرات، یعنی پخت آن­ها برای ایجاد روكش‌های سطحی، را دچار مشكل نماید.

1‌.2‌       اپتیک و فوتونیک

اپتیک شاخه‌ای از علم فیزیک است که به مطالعه رفتار و خواص نور و همچنین چگونگی انتشار و برهمکنش نور با ماده می‌پردازد. فوتونیک دانش و فناوری تولید، کنترل و آشکارسازی فوتون است. تقریبا در تمام جنبه‌های زندگی بشر امروز، این علم نقش به سزایی به عهده دارد. به عنوان نمونه می‌توان به مواردی شامل ارتباطات (مانند مخابرات نوری)، پزشکی (مانند جراحی لیزری، انواع تصویربرداری و تشخیص بیماری‌ها، درمان سرطان)، صنعت (مانند برش و جوشکاری لیزری)، محیط زیست (مانند سامانه‌های اپتیکی-لیزری اندازه‌گیری آلاینده‌ها)، امنیتی و دفاعی (مانند دوربین‌های فروسرخ، حصارهای لیزری)، ذخیره اطلاعات (مانند دیسک‌های نوری)، نظامی (مانند سلاح‌های لیزری)، تجارت (مانند دستگاه‌های بارکدخوان) و سرگرمی (مانند هولوگرافی، لیزرشو، سینمای سه‌بعدی و ... ) اشاره کرد. به منظور آشنایی دانش‌پژوهان با این شاخه از دانش، تجهیزات متنوعی به ویژه در زمینه لیزر و کاربردهای آن در صنعت و زندگی روزمره، فراهم شده است که برخی از آنها عبارتند از:

انواع لیزر: لیزر ابزاری است که نور را به صورت پرتوهای موازی باریکی که طول‌موج مشخصی دارند ساطع می‌کند. این دستگاه از ماده‌ای فعال تشکیل شده که درون محفظه تشدید نور قرار دارد. پيشرفت سريع تكنولوژي ليزر از سال 1960 ميلادي، هنگامي كه اولين ليزر با موفقيت تهيه شد، شروع گرديد. ليزر در زمينه‌هاي گوناگون از قبيل بيولوژي، پزشكي، مدارهاي كامپيوتر، ارتباطات، سيستم‌هاي اداري، صنعت، اندازه‌گيري در زمينه‌هاي مختلف و … به كار برده مي‌شود.

برش لیزری: برش لیزری دستگاهی است که در آن از اشعه لیزر برای برش اجسام استفاده می‌شود. معمولا به دو نوع برش فلزات و برش غیر فلزات تقسیم‌بندی می‌شود. این دستگاه‌ها عملیات مختلفی مانند برش لیزری، حک لیزری و ... را انجام می‌دهند. از مزایای این دستگاه‌ها می‌توان به سرعت و دقت بسیار بالا در حکاکی و برش اشاره کرد. لیزرهای صنعتی در صنایع مختلفی مانند صنایع نظامی، ساختمانی، هوافضا، پزشکی، آزمایشگاهی و پژوهشی، ارتباطاتی، فیزیک، شیمی و ... کاربرد دارند.

فاصله‌سنج لیزری: فاصله‌ياب ليزري، اساسا از يك ليزر، يك منبع توان، يك سلول فتوالكتريك و يك كامپيوتر كوچك تشكيل مي‌شود. پرتويي كه ليزر مي‌فرستد، پس از برخورد به هدف بازتابيده مي‌شود و وارد سلول فتوالكتريك مي‌گردد. با محاسبه زمان رفت‌ و برگشت نور لیزر فاصله تا هدف به دست می‌آید .

تراز لیزری: تراز لیزری ابزاری است که در عملیات‌های عمرانی جهت تراز کردن، سنجش و ایجاد شیب دقیق و دلخواه به کار می‌رود.

شاقول لیزری: شاقول لیزری جایگزین بسیار مناسب، دقیق و مقرون به صرفه برای وسیله‌های مرسوم در کارهای ساختمانی مانند دیوار چینی و شاقول کردن، حفاری و ایجاد استخر با شیب دقیق، قرار دادن ستون و ساخت سقف شیب دار می‌باشد.

اسکنر لیزری: دستگاهی است که وظیفه تجزیه و تحلیل اشیاء موجود در دنیای واقعی یا محیط پیرامون و جمع‌آوری داده‌ها به‌صورت دیجیتال بر اساس شکل و ظاهر احتمالی آن را برعهده دارد. مقصود اصلی یک اسکنر سه بعدی، ایجاد یک ابرنقطه از نمونه‌های هندسی از سطح یک موضوع و شبیه‌سازی مجازی اشیاء است.

هولوگرافی: هولوگرافی روشی برای تهیه عکس‌های سه بعدی واقعی است که با ثبت تداخل امواج نوری بر روی هولوگرام انجام می‌شود. در این روش به جای دوربین از پرتو لیزر استفاده می‌شود. برای تهیه هولوگرام، پرتو لیزر به دو قسمت تقسیم می‌شود: یک قسمت آن به جسم برخورد می‌کند و سپس روی صفحه عکاسی منعکس می‌شود و قسمت دیگر به طور مستقیم روی صفحه تابانده می‌شود. بدین ترتیب تداخل دو موج بر روی هولوگرام ثبت می‌شود. اکنون اگر به این هولوگرام نور لیزر تابانده شود و از سمت دیگر به آن نگاه شود، یک تصویر سه بعدی واقعی از جسم اصلی بوجود می‌آید.

دورسنجی اپتیکی لیزری: سامانه طیف سنجی اپتیکی سنجش از دور امکان اندازه‌گیری همزمان غلظت چندین گاز در هوای آزاد را فراهم می‌کند. از آن‌جا که مراکز صنعتی به ویژه صنایع نفت،گاز و پتروشیمی همواره با گازها و ریز ذرات خاصی سروکار دارند لذا آگاهی به موقع و سریع در صورت نشت این مواد در محیط هم از لحاظ زیست محیطی و هم از لحاظ فنی در رابطه با کارکرد صحیح تجهیزات از اهمیت به سزایی برخوردار است. با این محصول می‌توان متناسب با نیاز در هر لحظه آلاینده های شناخته شده در این صنایع را در یک سطح وسیع در فضای آزاد اندازه‌گیری کرد. از مهم‌ترین ویژگی‌های این محصول می‌توان به اندازه‌گیری همزمان تعداد زیادی از آلاینده‌های مهم شامل O₃, CH₂O ,NO₂ ,SO₂ هیدروکربن‌ها و .... با دقت بسیار بالا (در حد ppb) بر روی مسیرهایی با طول چند صدمتر تا چند کیلومتر اشاره کرد. طراحی و ساخت این محصول بر پایه طیف‌سنجی اپتیکی-لیزری و با تعمیم و تلفیق تکنیک‌های رایج به ویژه طیف سنجی جذب اپتیکی دیفرانسیلی انجام شده است. مهمترین نوآوری در این محصول در مقایسه با سامانه‌های پیشین، بهره‌برداری از چشمه‌های مختلف (مانند لامپ زنون و انواع دیودهای نوری توان‌بالا در ناحیه‌ی مرئی و فرابنفش) با استفاده از فیبر نوری در طراحی سامانه است.

اسپکتروسکپی: طیف‌سنجی (یا طیف‌نمایی یا اسپکتروسکوپی) با مطالعه برهمکنش نور با ماده اطلاعات کاملی از خواص ماده را دراختیار ما قرار می‌دهد. از طیف‌سنجی در پزشکی، زیست‌شناسی، فیزیک، شیمی، شناسایی آلاینده‌های هوا و آب و ...استفاده می‌شود.

1‌.3‌       انرژی‌های نو

با توجه به کاهش روز افزون ذخیره سوخت‌های فسیلی و همچنین آلودگی زیست محیطی ناشی از این منابع تولید انرژی، یافتن منابع جدید انرژی که هم تا حدی پایان‌ناپذیر باشد و هم اینکه باعث آلودگی محیط زیست نشود، امری اجتناب‌ناپذیر است و همین مساله موجب توجه جدی کشورها به استفاده از انرژی‌های نو شده است.

منابع انرژی در جهان به دو دسته اصلی انرژی‌های تجدید ناپذیر و انرژی‌های تجدیدپذیر تقسیم می‌شوند.

انرژی‌های تجدیدناپذیر: منابع هیدروكربنی زنده مانند گیاهان و غیر زنده مانند مواد معدنی از جمله زغال سنگ، نفت، گاز و ... كه به سوخت‌های فسیلی معروفند .

انرژی‌های تجدیدپذیر: انرژی خورشید، باد، انرژی زمین گرمایی، انرژی هیدروژنی و پیل‌های سوختی، بیوگاز، امواج و ... كه در منابع مختلف تحت عنوان انرژی‌های نو از آن‌ها یاد می‌شود.

برای آشنایی دانش‌پژوهان با انرژی‌های نو، انجام آزمایش در این زمینه و ساخت نمونه‌های آموزشی تجهیزات و چیدمان‌های آموزشی و آزمایشگاهی متنوعی قراهم شده است، که برخی از آنها عبارتند از:

مجموعه ساخت و مشخصه‌یابی سلول خورشیدی نانوساختار: نانوفناوری می‌تواند راه‌حل‌های مناسبی برای تولید، ذخیره و مصرف انرژی از جنبه‌های گوناگون شامل تولید انرژی پاک و سازگار با محیط زیست، افزایش بازدهی و مصرف بهینه را در اختیار بشر قرار دهد. در این شاخه آموزشی، دانش‌پژوهان با مفاهیم انرژی‌های نو و بهره‌گیری از نانوفناوری در تولید انرژی آشنا می‌شوند. دانش‌پژوهان ضمن ساخت یک نمونه سلول خورشیدی نسل سوم، با پدیده‌های گوناگون فیزیکی، شیمیایی و زیست‌فناوری شامل فوتوسنتز، جذب فوتون و یونیزاسیون، الکتروشیمی، گاف انرژی در نیم‌رساناها و ساخت رنگدانه آشنا می‌شوند. علاوه براین با موضوعات گوناگون مانند چگونگی بهره‌گیری از نانوساختارهای پلاسمونیکی برای افزایش بهره سلول آشنا می‌شوند.

دستگاه شبیه‌ساز طیف خورشید: شبیه‌ساز طیف خورشیدی جهت اندازه گیری‌های استاندارد سلول‌های خورشیدی   (AM1.5)بکار می‌رود. این شبیه‌ساز بر اساس نور ترکیبی LED و لامپ هالوژن نور خورشیدی را از 400 تا 1000 نانومتر شبیه‌سازی می‌کند.

اندازه‌گیری بازده‌ی کوانتومی سلول خورشیدی(IPCE): این دستگاه با تولید نورهایی با طول موج مختلف امکان اندازه گیری بازدهی کوانتومی سلول خورشیدی در طول موج‌های مختلف را فراهم می‌کند.

اندازه گیری I-V سلول خورشیدی: این دستگاه منحنی مشخصه جریان-ولتاژ سلول خورشیدی را که در معرض نور شبیه‌ساز طیف خورشید قرار دارد اندازه‌گیری می‌کند. به علاوه منحنی‌های جریان-ولتاژ برای شرایط تاریک قابل اندازه‌گیری است.

 

میز تمیز: ساخت سلول‌های خورشیدی در مقیاس بزرگ و به صورت تکرارپذیر معمولا در محیط اتاق تمیز صورت می‌گیرد تا ذرات معلق هوا در حین ساخت سلول به لایه‌ها نچسبند. در مورد سلول‌های رنگدانه‌ای، این موضوع به دلیل استفاده از لایه‌های خمیر که به راحتی ذرات را به خود جذب می‌کند مهم است. استفاده از اتاق تمیز بسیار هزینه‌بر است و کار کردن در آن آسان نیست. برای استفاده در آزمایشگاه‌های پژوهشی سلول خورشیدی، میز تمیز گزینه بهتری است که هوای تمیز را در فضای کوچک‌تری مهیا می‌کند و نیازی به پوشیدن لباس خاص اتاق تمیز نیست.

میز تمیز در واقع یک سیستم رومیزی است که بر روی میز کار قرار می‌گیرد. سیستم از مجموعه‌ای از پیش فیلتر‌ها و فیلتر هوا تشکیل شده است که ذرات معلق هوا را گرفته و یک جریان لمینار ایجاد می‌کند.

میز برش شیشه: مرحله نخست در ساخت سلول‌های خورشیدی برش زیرلایه‌های شیشه‌ای است. برش تکرارپذیر و در ابعاد دقیق برای استفاده بهینه از شیشه رسانا امری کلیدی است. در ساخت ماژول‌های بزرگ‌تر، فرایند‌های مکانیزه برش دقیق شیشه اهمیت بیشتری خواهد داشت. دستگاه برش شیشه الماسی با دقت 0/2 میلیمتر امکان برش انواع شیشه و FTO  را به طول 35 سانتیمتر فراهم می‌کند. این دستگاه خطاها و لرزش ناشی از دست انسان را حذف و عملیات برش کاری شیشه را تکرارپذیر می‌کند. همچنین دیگر نیازی به خط‌کشی و علامت‌گذاری روی زیر لایه‌ها، قبل از برش کاری نیست.

کوره: به منظور انجام فرایندهای حرارت‌‌دهی در ضمن ساخت سلول خورشیدی از کوره استفاده می‌کنیم. کوره مورد نظر مجهز به سیستم کنترل تک مرحله‌ای دیجیتال تمام الکترونیک می‌باشد. حداکثر دمای کاربردی کوره 1200 درجۀ سانتیگراد می‌باشد.

در شکل‌های زیر چند نمونه ساخته شده از سلول خورشیدی رنگدانه‌ای نمایش داده شده است.

شیشه­های لایه نشانی شده پس از جذب رنگدانه­های طبیعی.

انرژی باد: نظیر سایر منابع انرژی تجدیدپذیر از نظر جغرافیایی گسترده و در عین حال به صورت پراكنده و غیر متمركز محسوب می‌شود که تقریبا همیشه در دسترس است. در توربین‌های بادی، انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می‌گردد.

انرژی خورشیدی: برای آموزش چگونگی تبدیل انرژی خورشید به گرما و الکتریسیته از کیت‌ها و تجهیزات گوناگون استفاده می‌کنیم. به عنوان نمونه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

تبدیل انرژی: مفهوم تبدیل انواع انرژی به یکدیگر، با تمرکز بر روی انرژی‌های نو، آموزش داده می‌شود. برای این منظور از مجموعه تبدیل انرژی شامل پیل سوختی، تجزیه آب و ... استفاده می‌کنیم:

شکل ‏2‌.‌‌15  کیت آموزشی تبدیل انرژی­های نو.

علاوه بر مطالب بالا موضوعات دیگر شامل: انرژی زمین‌گرمایی، انرژی امواج، انرژی بیوگاز، انرژی هیدروژنی، پیل سوختی و ... نیز بررسی می‌شود.

1‌.4‌       رباتیک

رباتیک به عنوان یک شاخه بین‌رشته‌ای از سایر رشته‌های علمی شامل مهندسی برق، مکانیک و کامپیوتر، به طراحی، ساخت و بهره‌گیری از ربات‌ها می‌پردازد. از این فناوری به منظور تولید ماشین‌هایی به عنوان جایگزین نیروی انسانی در کاربردهای گوناگون به ویژه در مواردی که برای انسان خطرناک یا غیر ممکن است (مانند خنثی‌سازی بمب، سفر در فضای بین سیارات، کارهای صنعتی طاقت‌فرسا و ...) استفاده می‌شود. امروزه انواع ربات‌ها با شکل، توانایی و کاربردهای بسیار متنوع ساخته می‌شود. با توجه به بین رشته‌ای بودن علم رباتیک، انجام فعالیت‌های علمی در این زمینه نیازمند برخورداری از دانش کافی از سایر رشته‌های مرتبط مانند مکانیک، الکترونیک و برنامه‌نویسی کامپیوتری است. برای آشنایی دانش‌پژوهان با علم رباتیک و ساخت انواع ربات، کلیه تجهیزات و قطعات مورد نیاز فراهم شده است که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

ربات لگو: این ربات مانند سایر محصولات شرکت لگو از سر هم کردن قطعات و اجزای مختلف به اشکال گوناگون برای کاربردهای متنوع بسته می‌شود. در شکل‌های زیر تصاویری از بسته‌بندی، قطعات گوناگون و چندین نمونه ساخته شده نشان داده شده است.

 

در ساخت ربات‌ها معمولا از یک یا چند سنسور متناسب با نوع و نقش ربات شامل سنسورهای صدا، نور، رنگ، فشار، فاصله‌سنج، و ... استفاده می‌شود. ربات لگو دارای 3 موتور و 5 سنسور صدا، شدت نور، رنگ، فشاری و آلتراسونیک می‌باشد. نحوه‌ی اتصال موتورها و سنسورها به ربات لگو در شکل زیر نشان داده شده است.

 

موتور

 از موتور برای به حرکت درآوردن ربات و یا بخش‌های گوناگون آن استفاده می‌شود. می‌توان موتور را به گونه‌ای برنامه‌ریزی کرد که برای زمان معین، زاویه مشخص و یا تعداد دور معین بچرخد. علاوه بر این، از موتور می‌توان به عنوان سنسور اندازه‌گیری میزان چرخش نیز استفاده کرد.

سنسور فشاری

از سنسور فشاری برای تشخیص برخورد یا تماس ربات با اجسام استفاده می‌شود.

سنسور فاصله‌سنج

سنسور صدا

گوش انسان به قدری حساس نیست که بتواند شدت تمامی صداهای اطراف‌ را درک کند. اما به کمک سنسور صدا می‌توانید شدت صداهای اطراف خود را اندازه‌گیری کند. در شکل زیر آیکن مشخصه سنسور صدا به همراه توضیحات آن در نرم‌افزار لگو نشان داده شده است.

سنسور شدت نور

به کمک سنسور نور می‌توانید شدت نور محیط اطراف خود را اندازه‌گیری نمایید. با فعال کردن تیک Generate light در شرایطی که نور آفتاب نیز هست این سنسور، می‌تواند نور محیط اطراف را به درستی اندازه‌گیری نماید.

سنسور تشخیص رنگ

از سنسور رنگ برای تشخیص رنگ‌های اصلی مانند سیاه، سفید، قرمز، سبز و آبی استفاده می‌شود. علاوه بر این به کمک این سنسور می‌توانید شدت نور محیط را نیز اندازه‌گیری نمایید.

 

 

بستن یک ربات ساده : به منظور آشنایی با نحوه‌ی بستن ربات لگو، برای نمونه، نحوه‌ی بستن ربات تعقیب خط در شکل زیر نشان داده شده است.

محیط برنامه‌نویسی ربات لگو: نرم‌افزار لگو یک محیط گرافیکی قدرتمند برای نوشتن برنامه‌های ربات از برنامه‌های بسیار ساده تا پیشرفته را در اختیار کاربر قرار می‌دهد. بنابراین، کاربران به جای نوشتن برنامه کامپیوتری از بلوک‌هایی مانند فلوچارت استفاده می‌کنند. این بلوک‌ها در برگیرنده تمام بخش‌های برنامه‌نویسی ربات مانند حلقه‌های تکرار، تصمیم‌گیری و شرط هستند. بعد از ساخت ربات لگوی مورد نظر، می‌توان به کمک نرم‌افزار لگو دستورات مورد نظر (راه‌اندازی موتورها، صحبت کردن ربات، نمایش تصویر بر روی صفحه نمایش، مدت زمانی که ربات منتظر می‌ماند، به‌کارگیری سنسورهای مورد نظر و ...) را بر روی ربات ذخیره و اجرا کرد.

 

شکل ‏3‌.‌‌8  کلاس درس ربات لگو.

 

1‌.5‌       الکترونیک

در یک مدار الکترونیکی از المان‌های گوناگونی مانند ترانزیستور، دیود، آی‌سی، خازن و مقاومت استفاده می‌شود. در حال حاضر کنترل جریان الکتریکی در ابزارهای الکترونیکی اغلب توسط قطعات نیمه‌هادی انجام می‌شود. علم الکترونیک به مطالعه چگونگی کنترل جریان الکترون‌ها در مدارهای الکترونیکی و طراحی انواع تجهیزات الکترونیکی می‌پردازد. با توجه به اهمیت علم الکترونیک و کاربرد آن در سایر رشته‌ها وجود یک آزمایشگاه مجهز در این زمینه ضروری به نظر می‌رسد. عمده‌ترین تجهیزات موجود در این زمینه عبارتند از:

دستگاه CNC: روش‌های معمول برای تهیه برد مدار چاپی و تعدد مراحل انجام کار (تهیه فیلم، قاب، ماده حساس به نور، نوردهی در اتاق تاریک، اسیدکاری و سوراخکاری) به دلیل زمان طولانی مورد نیاز معمولا زمانی به کار می‌روند که نقشه نهایی کار طراحی و عیب‌یابی شده و آماده تولید انبوه است. بنابراین استفاده از این روش‌ها در زمان طراحی نمونه اولیه مقرون به صرفه نیست. در چنین مواردی معمولا از دستگاه‌های CNC مخصوص تهیه برد مدار چاپی استفاده می‌شود.

دستگاه‌های CNC توانایی تولید برد مدار چاپی به صورت یک رو و دورو با دقت بسیار بالا در حدود 100 میکرومتر با قابلیت کنترل در سه بعد، و همچنین انجام سوراخکاری از 200 میکرومتر به بالا را دارا می‌باشند. روش کار به این صورت است که ابتدا نقشه مدار مورد بررسی به عنوان نمونه اولیه توسط نرم افزارهای طراحی شامل پروتل، پروتئوس، اتوکد و ... طراحی و فایل خروجی توسط نرم‌افزار دستگاه به CNC منتقل می‌شود. تهیه برد توسط دستگاه به صورت خودکار انجام می‌شود و نیازی به اسیدکاری، برش یا سوراخکاری نیست.

سایر روش‌ها و تجهیزات تهیه برد مدار چاپی:

روش پوزتیو یا فیبر حساس به نور: در این روش، ابتدا از نقشه یک فیلم لیتوگرافی تهیه می‌شود. سپس در تاریکخانه سطح مسی فیبر با اسپری پوزتیو به طور یکنواخت پوشانده و اندکی در تاریکخانه نگاه داشته می‌شود تا سطح فیبر خشک شود. فیلم لیتوگرافی را که پوزتیو (مثبت) است بر روی سطح فیبر قرار داده و به کمک میز نور عمل نوردهی انجام می‌شود.

روش لامینت: لامینت ماده ای ژلاتینی مانند و حساس به نوراست. برای کار با روش لامینت نیز به تاریکخانه نیاز است. چون لامینت به نور حساس است و در برابر نور واکنش نشان می‌دهد. در این روش، ابتدا لامینت را بر روی سطح فیبر می‌چسبانیم. سپس فیلم لیتوگرافی نگاتیو که از نقشه خود تهیه کرده‌ایم را بر روی لامینت قرار می‌دهیم. سپس نوبت به نوردهی سطح کار و فیلم می رسد که با استفاده از میز نوردهی انجام می‌شود. به طور کلی آن قسمت هایی از لامینت که در معرض نور قرار نگرفته باشند در هنگام ظهور پاک میشوند و از بین میروند و آن قسمت هایی که در برابر پرتو نور قرار داشته اند در زمان ظهور ثابت می مانند. حالا نوبت به ظهور ابتدایی لامینت می رسد که توسط پودر سفید رنگی که مخصوص ظهور لامینت است فرا میرسد. این پودر به پودر ظهور لامینت معروف است.

سیلک اسکرین: ابتدا مانند روش های قبل، از نقشه، فیلم لیتوگرافی نگاتیو و پوزتیو تهیه می‌کنیم. بعد از انجام مراحل ذکر شده نوبت به تهیه و درست کردن چهارچوبی می رسد که یک سمت آن را با پارچه ابریشمی مخصوص چاپ سیلک اسکرین با دقت و کاملا به صورت کشیده نصب کرده‌ایم. بعد از انجام این مرحله چهار چوب را به تاریکخانه برده و ترکیب بی کرومات پتاسیم وسریت را با هم مخلوط کرده و روی سطح پارچه می مالیم. بعد از آنکه کل سطح پارچه مخصوص ما با این ماده خوب پوشیده شد و اندکی هم خشک شد، فیلم پوزتیو طرح خود را روی سطح پارچه قرار می دهیم و روی آن شیئی که نور از آن عبور نکند قرار می دهیم تا علاوه بر نور فیلم هم با اندکی فشار بر روی سطح پارچه قرار گیرد. سپس از قسمت زیر چهارچوب و از فاصله 30 سانتیمتری عمل نور دهی را انجام می دهیم. بعد از عمل نور دهی پارچه مخصوص نور دیده را با آب ولرم می شوییم تا آن قسمت هایی از نقشه که نور ندیده است درآب حل شود و بقیه قسمت ها که نور دیده اند باقی بمانند. سپس نقشه ظاهر شده بر روی پارچه سیلک اسکرین را روی فیبر مسی قرار می دهیم و رنگ مخصوص چاپ سیلک اسکرین را که نوعی روغن غلیظ است را روی پارچه ریخته و با غلتک های پلاستیکی مخصوص روی آن می کشیم تا رنگ چاپ سیلک از سوراخ‌های خالی پارچه سیلک عبور کرده و روی قسمت های مسی فیبر بنشیند و خطوط مدار رسم شود سپس فیبر مسی را خشک کرده و آماده ی ظهور نهایی می‌کنیم.

ساخت مدار: پس از تهیه برد مدار چاپی، مرحله ساخت مدار است. ساخت مدارهای معمولی یکرو با امکانات کم (ابزار و هویه معمولی) امکان‌پذیر است. اما ساخت مدارهای دورو به ویژه مدارهای SMD نیازمند تجهیزات بیشتری مانند هویه‌های مخصوص، میز و گیره و ابزارهای متالیزه کردن و ... می‌باشد.

اندازه‎گیری و عیب‌یابی: طراحی و ساخت مدارهای الکترونیکی بدون ابزارهای اندازه‌گیری و عیب‌یابی امکان‌پذیر نیست. ابزارهای رایج برای این کار عبارتند از مولتی متر، فانکشن ژنراتور، سیگنال ژنراتور، اسیلوسکوپ، انواع تستر، کارت‌های کامپیوتری و بردهای واسط، منبع تغذیه‌های آزمایشگاهی.

بردهای آموزشی: در حال حاضر، تقریبا در تمامی تجهیزات الکترونیکی به نحوی از میکروکنترلرها استفاده می‌شود. ریزکنترلگر یا میکروکنترلر نوعی ریزپردازنده است که دارای حافظه، تایمر، پورت‌های ورودی و خروجی در درون خود تراشه می‌باشد و می‌تواند به تنهایی بر روی ابزارهای دیگر کنترل اعمال کند. به عبارت دیگر یک میکروکنترلر، مدار مجتمع کوچکی است که از یک CPU کوچک و اجزای دیگری نظیر تایمر، درگاه ورودی و خروجی آنالوگ و دیجیتال و حافظه تشکیل شده است.

برخی از وسایلی که از میکروکنترلر استفاده می‌کنند عبارتند از: تلفن، موبایل، سیستم ایمنی، دربازکن گاراژ، دستگاه فاکس، کامپیوتر شخصی، ویدیو، دوربین ویدیویی، چرخ خیاطی، سیستم‌های تهویه و سرعت سنج و ... . از مهم‌ترین و بزرگ‌ترین تولیدکنندگان میکروکنترلرها می‌توان از شرکت Atmel و micro chip نام برد. از مهم‌ترین میکروکنترلرهای موجود در بازار ایران می‌توان به میکروکنترلر‌های 8051 , PIC,  AVR و ARM اشاره کرد.

بنابراین آموزش میکروکنترلر به ویژه برای علاقمندان شاخه رباتیک از مهمترین مباحث الکترونیک به حساب می‌آید. برای این منظور بردهای آموزشی مخصوص انواع میکروکنترلرهای رایج شامل:AVR ARM, FPGA و ... می‌باشند که آموزش و انجام پروژه‌های عملی در این زمینه را آسان و امکان‌پذیر می‌سازد.

1‌.6‌       فناوری اطلاعات

فناوری اطلاعات به بکارگیری فرایندها، زیرساخت‌ها، ابزارهای ذخیره‌سازی، شبکه، رایانه و سایر ابزارهای فیزیکی برای تولید، پردازش، ذخیره، ایمن‌سازی و تبادل هرگونه اطلاعات و داده الکترونیکی می‌پردازد. به بیان ساده‌تر، فناوری اطلاعات به عنوان زیر شاخه‌ای از فناوری اطلاعات و ارتباطات، دربرگیرنده هر چیزی است که به کامپیوتر مربوط می‌شود، که شامل نرم‌افزار، سخت‌افزار، شبکه، اینترنت و افراد فعال در این زمینه است. به عنوان نمونه یک کامپیوتر، شبکه‌ای از کامپیوترهای متصل به هم، اینترنت و برنامه‌های مورد استفاده در این حوزه قرار می‌گیرند. از برخی موضوعات مهم در این شاخه می‌توان به برنامه‌نویسی کامپیوتر، مدیریت شبکه، توسعه وب و تجارت الکترونیک اشاره کرد.

طبیعی است که در عصر حاضر، که عصر اطلاعات نیز نامیده می‌شود، فناوری اطلاعات نقش اساسی در تقریبا تمام فعالیت‌های روزمره ایفا کند. خرید و فروش، حمل و نقل، سرگرمی، مسافرت، ارتباط بین انسان‌ها، فعالیت‌های علمی، ورزش و سلامتی روحی و جسمی انسان‌ها، همگی نمونه‌هایی هستند که تحت تاثیر فناوری اطلاعات تغییرات چشمگیری داشته‌اند.

برای آشنایی دانش‌پژوهان با این شاخه علمی کلیه تجهیزات مورد نیاز در هر دو زیر شاخه نرم‌افزار و سخت‌افزارفراهم شده است. به عنوان نمونه می‌توان به سامانه‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری زیر اشاره کرد:

تجهیزات سخت‌افزاری:

علاوه براین کلیه اجزای یک کامپیوتر خانگی مانند مادربورد، موس، صفحه کلید، حافظه، هارد دیسک،  منبع تغذیه و ... در اختیار دانش‌پژوهان قرار می‌گیرد تا با اسمبل کردن یک کامپیوتر با اجزای آن و نقش هر کدام آشنا شوند.

شبکه‌ کامپیوتری:

 

طراحی سایت: به منظور درک بیشتر دانش‌پژوهان از اهمیت موضوع فناوری اطلاعات، در طول دوره‌های آموزشی کامپیوتر و فناوری اطلاعات، با آموزش اصول طراحی سایت به کمک HTML و نرم‌افزارهای مختلف طراحی سایت، هر دانش‌پژوه می‌تواند یک صفحه شخصی برای خود طراحی نماید.

نرم‌افزار: به طور کلی نرم‌افزارهای کامپيوتر به دو گروه تقسيم می‌شوند: یکی برنامه‌های سيستمی که عمليات کامپيوتر را مدیریت می‌کنند و دیگری برنامه‌های کاربردی .سيستم عامل اصلی‌ترین برنامه سيستمی است که به عنوان رابط بين کاربر و سخت افزار کامپيوتر عمل می‌کند. در صورت عدم وجود سيستم عامل کاربرو یا برنامه‌نویس می‌بایست آشنایی کاملی با سخت‌افزارهای مختلف کامپيوتر داشته باشد و برنامه‌هایی برایکار با آنها  آن‌ها به زبان‌های سطح پائين بنویسد.

به منظور آشنایی دانش‌پژوهان با مفاهیم نرم‌افزاری، تجهیزات و بسته‌های نرم‌افزاری گوناگونی در زمینه سیستم عامل‌های ویندوز، لینوکس و اندروید و همچنین نرم‌افزارهای کاربردی شامل ورد، پاورپوینت، طراحی صفحه به کمک نرم‌افزار Dreamweaver، نرم­افزار Flash، نرم­افزار CorelDraw و ... آموزش داده می‌شود.

زبان‌های برنامه‌نویسی: برنامه‌نویسی کامپيوتر فرایند نوشتن، تست، اشکال زدایی/ عيب‌یابی و نگهداری کد منبع برنامه‌های کامپيوتری است. تعداد زبان‌های برنامه‌نویسی رایانه ای بسيار زیاد است. برای آشنایی دانش‌پژوهان با مهمترین آنها، محیط‌های برنامه‌نویسی و زبان‌های سی، بیسیک فور اندروید، نرم‌افزار متلب انتخاب شده است.

1‌.7‌       نجوم و اخترفیزیک

نجوم یکی از قدیمی‌ترین علوم می‌باشد و تاریخ آن به حدود 6000 سال پیش برمی‌گردد. انسان‌های اولیه بیابانگرد همواره به دنبال منابع غذایی جدید و پناهگاه بوده‌اند. به همین علت می‌باید با چرخه‌های طبیعت مانند شب و روز و تغییر فصل‌ها آشنا می‌شدند. با یکجا نشین شدن آن‌ها لزوم آشنایی با چرخه‌های طبیعت بیشتر شد. کشاورزان برای دانستن زمان مناسب کاشت و برداشت، نیاز به دانستن زمان دقیق فصول داشتند. مردم با نظاره کردن به آسمان‌ها و بررسی حرکت ظاهری خورشید به نتایج دقیقی دست یافتند و توانستد طول سال را تعیین کنند. همچنین منجمان قدیم قادر بودند خوشید و ماه گرفتگی‌ها را پیشگویی کنند، بدون اینکه علت این اتفاقات را بدانند.

ستاره‌شناسی یا اخترشناسی: علم اشیا آسمانی (مانند ستارگان، سیارات، ستاره‌های دنباله‌دار‎، کهکشان‌ها و پدیده‌هایی است که منشا آن‌ها در خارج از جو زمین است (مانند پدیده شفق قطبی و تشعشعات پس زمینه‌ای فضا). این رشته با رشته‌هایی مانند فیزیک، شیمی و فیزیک حرکت ارتباط تنگاتنگ دارد و همچنین با رشته فضاشناسی فیزیکی (پیدایش و تکامل جهان) ارتباط نزدیکی دارد. اخترشناسی یکی از قدیمی‌ترین علوم است. ستاره‌شناسان در تمدن‌های اولیه بشری به دقت آسمان شب را بررسی می‌کردند و ابزارهای ساده ستاره‌شناسی از همان ابتدا شناخته شده بودند. با اختراع تلسکوپ، تحولی عظیم در این رشته ایجاد شد و دوران ستاره‌شناسی جدید آغاز گردید. تقریبا تمامی افراد در دوره‌های سنی متفاوت به ستاره‌شناسی و شناخت آسمان علاقه‌مند هستند. مطالب مورد بحث در این زمینه عبارتند از: اجزای جهان، پیدایش جهان، کهکشان، کهکشان راه شیری، ستارگان، سیاره، سیارک، شهاب سنگ، شهاب، ستاره دنباله‌دار، سحابی، منظومه شمسی، زمین و سایراجزای منظومه شمسی، صور فلکی، تولد ستارگان، ... برای این منظور تجهیزات گوناگونی فراهم شده است که مهمترین آنها عبارتند از:

ابزارهای ستاره‌شناسی: امروزه از ابزارهای بسیار پیشرفته‌ای مانند تلسکوپ‌های غول پیکر، فضاپیماها، تلسکوپ‌های رادیویی و .... به منظور مطالعه ستارگان استفاده می‌شود. بشر توانسته است تلسکوپ‌هایی را مانند تلسکوپ فضایی هابل را در خارج از جو قرار دهد و یا به ماه سفر کند. فضا پیماهایی بسیاری به سمت دیگر سیارات فرستاده شده و اطلاعات زیادی از این سیارات کشف کرده‌اند. برخی از تجهیزات موجود عبارتند از:

 

نرم‌افزارهای نجومی: يكي از مهيج‌ترين پيشرفت‌هاي چند سال اخير براي علاقه‌مندان به نرم‌افزارهاي نجومي، ظهور نرم‌افزارهاي ويژة ابزارهاي بسيار سبك بوده است. از جمله این نرم‌افزارها می‌توان به نرم‌افزار استلاریوم، استاری نایت، شبیه‌سازی سه بعدی منظومه شمسی و ... اشاره کرد.

می‌توان آسمان امشب، فردا یا حتی روزهای گذشته و آینده را دید. می‌توان ستاره‌ها را همان‌طور که از یک حیاط، از شهری در آن سوی کره‌ی زمین یا از سیاره‌ای دیگر دیده می‌شوند نظاره کرد. می‌توان شاهد یک خورشیدگرفتگی کامل در ماه بود، غروب خورشید را در سطح مریخ تماشا کرد، یا سوار یک دنباله‌دار شد.

1‌.8‌       هوا فضا

دانش هوا فضا به مطالعه، طراحی، ساخت و نگهداری وسایل متحرک در هوا و فضا مانند هواپیما، فضاپیما، پرنده‌های بدون سرنشین، پهپاد، هلیکوپتر، موشک، ماهواره، ماهواره‌بر و ... می‌پردازد. بنابراین در این رشته، هر دو موضوع هوانوردی و فضانوردی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

هواپیمای مدل: هواپیمای مدل نمونه مشابه (قابل پرواز یا غیرقابل پرواز) یک هواپیمای واقعی یا خیالی است که از مواد متنوعی همچون کاغذ، پلاستیک، آهن، رزین‌های مصنوعی، چوب، فوم یا فایبر گلاس ساخته می‌شود. معمول‌ترین این مواد چوب بالسا است.

گلایدر دست پرتاب یا میکروگلایدر: به هواپیمای مدلی گفته می‌شود که موتور نداشته و با استفاده از جریان هوا و سرخوردن روی هوا پرواز می‌کند به همین جهت به آن هواسر نیز گفته می‌شود.

کوادکوپتر: کوادکوپترها زیر مجموعه دسته ای از مالتی روتورها هستند که به دلیل کمک گرفتن از چهار پروانه برای نیروی پیشرانش، به عنوان کواد (چهار) کوپتر نامیده می‌شوند. کواد کوپترها به دلیل داشتن قدرت مانور فوق‌العاده و پروازهایی با تعادل بالا از کاربردهای بسیار گسترده برخوردارند. کواد کوپترها در زمینه‌های تحقیقاتی، نظامی، تصویر برداری و تفریحی از کاربرد بالا و روزافزونی برخوردارند.