روشهای تولید نانو مواد(2)

همانطور كه گفته شد نانو ذرات از مدتها قبل مورد استفاده بوده اند . طي چند سال اخير كاربردهاي نانو ذرات بطور مجزا ومستقل از فناوري نانو تكنولوژي پيشرفتهاي قابل توجهي داشته وبه عنوان يكي از ابعاد اصلي اين فناوري به حساب مي آيد . اين پيشر فتها در زمينه هاي زيست پزشكي ، دارو سازي ودارو رساني ، لوازم آرايشي ، كامپوزيتها و روكشها و ... بوده است وشامل استفاده از نانو ذرات معدني به عنوان عوامل ضد باكتري در بانداژها ، برچسبهايي جهت تش خيص بيماريها ، حامل هاي دارو ، مواد استخواني ، تجهيزات جداسازي زيست مغناطيسي و رسانه هاي ايجاد متابين تصاوير رزونانس مغناطيسي و ... مي باشد . همچنين در سالهاي اخير پيشرفتهايي در زمينه امكان ساخت و كنترل شديد اندازه ، تركيب ويكنواختي نانو ذرات صورت گرفته .
تنوع در انواع نانو ذره به تنوع در كاربردهاي آن بر مي گردد . همچنانكه علاوه بر موارد ذكر شده نانو ذرات داراي كاربردهاي بسيار وسيع در زندگي بشر وهمچنين صنعت و ... مي باشند.

روشهاي توليد :...

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

روشهای ساخت نانو مواد

روشهای ساخت مواد نانو را می توان در دو مقوله کلی دسته بندی کرد:

 

1) بالا به پایین:عبارتست از روش خردکردن یک تکه از ماده بوسیله بریدن و کوچک کردن آن به ابعادی که می خواهیم . در واقع این امکان وجود دارد که مواد را آنقدر تجزیه کنیم تا در حد نانو متری برسند یعنی در حد 10⁻⁹ متر. امروزه این عمل توسط شکست فیزیکی و شیمیایی انجام پذیر می باشد.

2) پایین به بالا:در طی این روش ساخت ، اتمها و مولکولها بطور خیلی دقیق کنار هم قرار داده می شوند تا به یک ساختار نانویی برسیم ، که این بواسطه خاصیت خود آرایی قابل حصول می باشد.

روش  تولید پایین به بالا را فقط می توان برای ساخت مواد در مقیاس نانو متری استفاده کرد ، اما روشهای تولید بالا به پایین هم برای تولید مواد نانو و هم میکرو و … کاربرد دارند.

با توجه به اهمیت تولید مواد نانو ساختار در صنایع، در این قسمت مروری مختصر بر روشهای تولید صنعتی ارائه شده است:

فرآیند های تولید نانو ذرات:

نانو ذرات، را می توان از روشهای متنوعی تهیه کرد. روشهای متفاوت به منظور بدست آوردن خواص ویژه بهینه مواد استفاده می شوند. این خواص شامل اما نه محدود به ، سایز ( قطر ، طول و حجم ) ، توزیع اندازه ذرات ، تقارن خواص سطحی ، پوششهای سطحی ، خلوص ، کاربری راحت ، بهره و مناسب برای تولید انبوه می باشند. روشهای استفاده شده برای اهداف تجاری یا تولید نانو ذرات به 4 گروه عمده تقسیم بندی می شوند که عبارتند از: ....

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

پوششهای اَبر آبدوست

پوشش های ابر آبدوست...

 همانطور که در مقاله ی گذشته صحبت شد اساس مواد خودتمیز شونده دو اصل متضاد تمایل مفرط به آب ( ابر آبدوستی[1] ) و گریز بیش از حد از آب ( ابرآب گریزی[2]) است. این دو پـــوشش ( ابر آبدوست و ابر آبگریز )هر دو به واسطه ی آب عمـــل تمیز کردن را انجام می دهند . مطابق با معادله یانگ (رابطه ی 1) و با توجه به شکل (1) هر چه میزان زاویه تماس کوچکتر باشد قطرات مسطح تر و سطح خیس تر می شود . همچنین زاویه تماس بزرگ موجب مساحت کمتر  فصل مشترک مایع – جامد و خیس شدن اندک زیرلایه ها می شود .

Ƴ_sv –Ƴ_sl = Ƴ_lv Cosθ (1)                                                                             

که Ƴ   کشش های بین سطحی سه فاز است . برای اثر نیلوفر آبی [3]زاویه θ باید از 90⁰  بیشتر باشد .مواد خود تمیز شونده از حالات مرزی این پدیده بهره برداری می کنند که در واقع شامل زاویه تماس نـــزدیک به صفــــر ( برای حالت ابر آبدوستی ) یا نزدیک به 180 ( حالت ابر آبگریزی ) می شود. هنگام برخورد با سطوح آبدوست ، آب به صورت لایه ی نازکی پخش می شود . در صورتی که سطـــوح آبگریز با کمتر کردن مســـاحت تماس جامد – مایع ، قطرات کـــروی را به وجود می آورند که در گذشته به آن اشاره شد. در مورد اول ، جریان آب غبارهای سرگردان را از روی سطح بـر می دارد  و در مورد دوم ، قطرات کروی با غلتیدن بر روی سطح ذرات غبار را از روی آن بر می دارند که می توان نتیجه گرفت این دو فرایند با وجود کارکرد متفاوت نتیجه ی یکسانی دارند. شکل (2) تصویری از فرایند حذف آلاینده ها توسط سطوح ابر آبدوست خود تمیز شونده را نشان می دهد .

شکل (1) : نحوه ی تر شوندگی سطح جامد بر طبق معادله یانگ

یک گروه از مواد خود تمیز شونده پوشش هایی هستند که در آن ها خاصیت ابر آبدوستی نسبت به آب گریزی ارجحیت دارد و به جریان آب برای تمیز کردن احتیاج ندارند و به دلیل وجود روکش هایی با خواص فوتوکاتالیزوری و ابر آبدوستی عمل تمیز سازی به صــــورت کامل انجام می شود . این پوشش ها آلاینده ها را را از نظر شیمیایی هنگامی که در معرض تابش نور قرار بگیرند ، تجزیه می کنند و به عنوان فوتوکاتالیزور شناخته شده اند .پوشش های آبدوست مشابه با عمل فوتوسنتز در گیاهان عمل می کنند . در هر دوی این فرایند نور خورشید نقش کلیدی دارد . علیرغم تجاری نمودن پوشش های خود تمیز شونده ی آبدوست ، هنوز هم کار در این زمینه ادامه دارد  و تحقیقات بیشتر در زمینه ی مکانیسم بنیادی خود تمیز شوندگی و مشخصات پوشش های جدید به صورت منظم در حال گسترش است. 

 تجاری کردن محصولات فوتوکاتالیزوری با استفاده از تیتانیوم دی اکسید در میانه ی دهه ی 1990 در ژاپن آغاز شد و رشد سریع این صنعت ،  فروشی در حدود  30میلیارد ین ژاپنی در این کشور در سال 2003 داشته است که در این میان مواد ساختمانی خود تمیز شونده بیشترین سهم را در کالاها به خود اختصاص می دهند. محصولات خارجی خود تمیز شونده با استفاده از فوتوکاتالیزورها شامل آجــر ، موزائیک  ، شیشه ، چادر , البسه و .. در ژاپن به صورت گسترده ای استفاده می شوند . این قبیل محصولات تنها با نور خورشید و  قطرات آب و بر اساس خواص فوتوکاتالیزوری و ابــــر آبدوستی تیتانیـــوم دی اکســید به کار رفته در ساختارشان تمیز نگهداشته می شوند.همانگونه که در شکل (2) دیده می شود آلاینده های آلی جذب سطحی شده از قبیل  نفت به وسیله ی خواص فوتوکاتالیزوری تیتانیوم دی اکسید تجزیه می شوند. در صورتیکه که آلاینده های آلی و گرد و خاک توسط آب باران  و نیز به واسطه ی ویژگی ابر آبدوستی تیتانیوم دی اکسید می توانند با عمل شستشو پاک شوند . این تصوردرست نیست که یک سطح ابر آبدوست (خود تمیز شونده) هرگز کثیف نخواهد شد ، فرایند خود تمیز شوندگی به  شرایط تابش نور خورشید و مقدار بارش باران و ســـرعت جمع شدن آلاینده ها و غیره وابسته است .در حقیقت این قبیل سطوح خود تمیز شونده سرعت آلوده شدن با آلاینده ها را کند می سازند و بنابراین در زمان پاکسازی  و هزینه نگاهداری سطوح به خصوص در مورد ساختمان های بلند مرتبه و مواد پلاستیکی انعطاف پذیر نظیر سایبان ها و چــــادر ها  صرفه جویی می شود .

شکل 2 :تصویری از فرایند از حذف آلاینده ها که بر روی سطوح ابر  آبدوست خود تمیز شونده اتفاق می افتد.

    شرکت TOTO تولید کننده آجرهای خود تمیز شونده با استفاده از خواص فوتوکاتالیزوری تیتانیوم دی اکسید در ژاپن است که از محصولات آن برای ساخت ساختمان های مشهور در همان کشور استفاده شده است . این آجرها در برابر قطرات آب بارانی که از سقف می چکد ، مقاوم هستند . تحقیقات نشان می دهد که ساختمان های مفروش با آجرهای معمولی هر پنج سال یکبار به پاکسازی سطحی نیاز پیدا می کنند حال آنکه در مورد آجر های خود تمیز شونده  تخمین زده می شود که زمان پاکسازی سطحی آنها بیش از بیست سال طول بکشد . ضمن آنکه در مورد اخیر آجرها می توانند آلایند های هوا از قبیل نیتروژن اکسید (NO_x) را تجزیه کنند و مقدار استفاده از شوینده ها را کاهش دهند بنابراین از نظر اقتصادی بسیار مناسب هستند. در زیر تصاویری از این نوع پوشش ها مشاهده می کنید.

نمونه ای از مجتمعی که با شیشه های خودتمیز شونده ساخته شده است.

---

بهبود کاتاليست‌هاي پيل سوختي

بهبود کاتاليست‌هاي پيل سوختي

محققان در آمريکا کشف کرده‌اند که نانوذرات پلاتين به صورت انتخابي روي نانولوله‌هاي کربني در مکان‌هاي "DNA" تک‌رشته‌اي شده ("ssDNA") رشد مي‌کنند. آنها شرح داده‌اند که با اتصال "ssDNA" به سطح نانولوله‌ها مي‌توان نانولوله‌هاي تک‌جداره‌ي دسته‌اي‌شده را به صورت نانولوله‌هاي منفرد پراکنده کرد. اين روش براي توليد ديگر انواع ذراتِ (از قبيل پالاديوم و طلا) قرارگرفته روي نانولوله‌ها براي کاربردهايي در پيل‌هاي سوختي و الکترونيک نانومقياس، مناسب است.

ليفنگ‌دانگ، از دانشگاه ايالتي ميسوري و يکي از اين محققان، مي‌گويد: مشکل اصلي براي توسعه کاتاليست‌هاي پلاتين داراي پايه نانولوله کربني، عبارت است از فقدان روش‌هاي مطمئن براي کنترل ريخت‌شناسي، اندازه، چگالي و پيکربندي نانوذرات پلاتين روي نانولوله‌هاي کربني.

نانولوله‌ها بواسطه برهم‌کنش‌هاي آبگريزي در محلول‌هاي آبي و برهم‌کنش‌هاي قوي وانداروالس بين لوله‌ها، تمايل به دسته‌اي شدن دارند. بنابراين دانشمندان هنگام توليد کاتاليست‌هاي پلاتين داراي پايه نانولوله‌اي، با مشکل دسته‌اي شدن نانولوله‌ها مواجه مي‌شوند.

هدف اين محققان توسعه يک روش مؤثر براي توليد نانوذرات پلاتين روي نانولوله‌هاي کربني تک‌جداره، مي‌باشد. انتظار مي‌رود که نانولوله‌هاي تک‌جداره بواسطه سطح ويژهي‌ بزرگ‌شان و قطر کوچک‌شان بعنوان پايه‌هاي کاتاليست، عملکرد بهتري داشته‌باشند. اين دانشمندان توضيح مي‌دهند که يک روش مناسب براي توليد نانوذرات پلاتين روي نانولوله‌هاي تک‌جداره بايد شامل دو مرحله باشد: جداکردن نانولوله‌هاي دسته‌اي شده به صورت نانولوله‌هاي منفرد و توليد نانوذرات پلاتين روي اين نانولوله‌ها.

اين محققان براي پراکنده‌کردن نانولوله‌هاي تک‌جداره در محلول آبي از مولکول‌هاي "ssDNA" استفاده کرده‌اند. آنها همچنين اين مولکول‌ها را بعنوان قالب‌ها براي اتصال يون‌هاي پلاتين و تشکيل نانوذرات پلاتين روي اين نانولوله‌ها بکار برده‌اند.

نتايج اين تحقيق تحت عنوان "استفاده از "DNA" به‌عنوان قالب براي توليد نانوذرات Pt روي نانولوله‌هاي کربني تک‌جداره" در مجله‌ي Nanotecnology منتشر شده‌است

نانو تكنولوژی و پیل های سوختی

نانو تكنولوژی و پیل های سوختی
گوی های نیكلی در ابعاد نانو می توانند به اقتصاد هیدروژنی توان تازه ای ببخشند و خودروهای هیدروژنی را پربا زده تر سازند. كره شكل شگفت انگیزی است. كمترین مساحت سطحی را كه در میزان معینی می توان به دست آورد، به یقین یك كره خواهد بود. این خاصیت جالب هندسی هنگامی كه می خواهیم به همراه بنزین، میزانی ماده در فضایی محدود داشته باشیم، به كار ما می آید. اما همیشه با این ویژگی سروكار نداریم. گاه به افزایش میزان تماس نیازداریم. به حداكثررساندن میزان تماس برای افزایش كارآیی كاتالیست ها ضرورت دارد.

برای به دست آوردن سطحی بزرگ، تولیدكنندگان گاهی مجبور به ساختن شمایل های پیچیده و به هم تابیده از راه های دشوار تولیدی می شوند. جالب توجه است كه یك كره در بیشتر این موارد كار مورد نظر را انجام می دهد. اگر شما با مقیاس ۱۰۰۰ حجم یك كره را كاهش دهید، سطح آن كره تنها با مقیاس ۱۰۰ كاهش خواهد یافت. «كره ها را به حد كافی كوچك بسازید تا حتی فلزات خیلی معمولی و فراوان در اطراف ما كارهای عجیبی را برای شما انجام دهند». این یكی از نویدهایی است كه ذرات در مقیاس نانو به ما می دهند. ذرات بسیار ریز مواد خواصی دارند كه همان مواد در مقیاس بزرگ تر آن خواص را ندارند. ذرات در مقیاس نانو كه نخستین تحول تجاری در نانو تكنولوژی هستند، امروزه در گستره وسیعی از محصولات از رنگ تاتوپ تنیس یافت می شوند.

اما ذرات در مقیاس نانو بیشترین تاثیرشان در كاتالیست ها و واكنش گرها است. این فلزات در مقیاس نانو هم اكنون به درون سوخت خودروها و مهمات راه یافته اند و این احتمال كه بتوانند با قیمتی ارزان جانشین پلاتین در پیل های سوختی شوند، زیاد است. كاتالیست ها (كاتالیزورها) واكنش های شیمیایی را سریع تر می سازند، بدون این كه خودشان در میان واكنش مصرف شوند. برای كاربردهای بسیاری پلاتین به عنوان كاتالیست بهترین انتخاب خواهد بود. پلاتین در كانورتورهای كاتالكتیكی خودروها و در پالایش گاه های نفت به كار گرفته می شود. پلاتین آن قدر نایاب و گرانبها است كه نسبت كیلو به كیلوی آن از طلا گران تر درمی آید.

این موضوع برای به كارگیری كاتالیست ها در بسیاری پروژه ها عاملی بازدارنده به شمارمی آید. یكی ازچالش های اصلی در پایین آوردن بهای پیل های سوختی همین نیازمندی به كاتالیست های پلاتینی است. لایه نازك پلاتینی كه در پهنای غشایی این پیل ها گسترانیده شده است، پروتون های اتم هیدروژن را از الكترون ها جدا می كند.
تاكنون بهترین كاتالیست پلاتین بوده است، اما موارد دیگری نیز می توانند كاری مشابه انجام دهند. لیتیم، نیكل و مس نیز می توانند در بسیاری واكنش های مشابه به عنوان كاتالیست استفاده شوند.
یكی از راه های افزایش خاصیت كاتالكتیكی مواد، افزایش میزان تماس آنها با عناصر واكنش است. با نگاهی سریع به ارتباط میان حجم و سطح یك كره به راه حل جالب توجهی می رسیم. كاتالیست های پودری با قطرهای بسیار ریز بسازید، هرچه ریزتر بهتر و هم اكنون ما امكان ساخت این كره ها را در مقیاس نانو یافته ایم.

از دهه ۳۰ میلادی محققان كوداك ذراتی چند برابر نانومتر برای فیلم های عكاسی می ساختند. دیگر پژوهشگران در دهه ۷۰ میلادی موادی در مقیاس نانو تولید كردند. روشی كه این محققان از آن استفاده می كردند، روش چگالیدن فاز گازی بود. امروزه از فرآیندهای متفاوتی برای تولید مواد نانومتری در سراسر جهان استفاده می شود. این فرآیندها شامل ته نشست بخار شیمیایی، ته نشست فیزیكی بخار، پرتاب راكتیو مایع، تجزیه شیمیایی با لیزر، تبدیل با اسپری تفنگ پلاسما، آلیاژهای مكانیكی و فرآیندهای مرتبط، آسیاب كردن و solgel می شوند.

بسیاری از مفسران هم عقیده اند كه ساخت ذرات در مقیاس نانو، نخستین تحول عظیم در زمینه نانو تكنولوژی بوده است. شركت كوانتوم راسفر در كوستامسا كالیفرنیا پتانسیل قوی را در این بخش احساس كرد و به تحقیقات جدیدی روی آورد. بسیاری از فرآیندهایی كه شركت های دیگر برای ساخت ذرات در مقیاس نانو به كار می برند، بسیار گران قیمت ا ند یا به تجهیزات پیچیده وكاركنان ماهر و تعمیرات و نگهداری مداوم نیاز دارند. به علاوه، اندازه و شكل ذرات تولید شده با این فرآیندها در بهترین حالت ناپیوسته و ناهمگون هستند.

كوانتوم راسفیر، اكنون یكی از تولیدكنندگان پیشرو در زمینه ذرات نانومتری و پودرهای فلزی نانو متری كه شامل ذرات نانویی پودرنیكل با كیفیت بالا نیز می شود، راهی برای استفاده مناسب از روش چگالیدن فاز گازی یافته است كه خود یكی ازنخستین فناوری های تولید ذرات نانویی بوده است و با این روش فرآیندی پیوسته و تمام خودكار را برای تولید پودرهای فلزی به كار می گیرد. مفتول فلزی به درون محفظه خلأ خورانده می شود و روی كامپوزیت های بین فلزی كه با الكتریسیته تا دماهای بالایی گرم می شوند، ذوب می شود.
فلز تبخیر می شود و بخار با گاز بی اثر خنك می شود، سپس به صورت ذراتی از مایع چگالیده می شود كه با جامد شدن این ذرات، گوی های نانویی خواهیم داشت. سپس اكسیژن به جریان گازافزون می شود تا پوسته ای اكسیده شده گوی ها را در برگیرد.
ذرات نانو جمع آوری می شوند و در ظرف هایی كه از گاز بی اثر پر شده اند، ذخیره و بسته بندی می شوند. بنا به میزان افزودنی ها به فلز، فشار محفظه، دما و جریان گاز خواص ذرات تغییر می كند. برای مثال، تكنسین ها می توانند اندازه ذرات نانویی را با كنترل جریان لایه ای منطقه اطراف محدوده مغشوش بخارفلز تعیین كنند. این فرآیند پایین به بالا تكنیك ها را قادر می سازد تا پیش از فرونشاندن گاز، قطر مورد نظرشان را به دست آورند.
نتیجه توزیع یكنواخت و كنترل اندازه ذرات خواهد بود و با به كارگیری جریان لایه ای كنترل شده اطراف المنت های حرارتی درون محفظه خلأ می توان خروجی را برحسب نیاز تحویل گرفت.
این فرآیند می تواند گوی های فلزی بسازد كه بسیار ریز هستند. برای كاربردهای خاص، ذراتی ساختیم كه تنها دو نانومتر پهنا دارند و تنها از چند صد اتم تشكیل شده اند.

سال ها است كه ذرات نانو در تایرها، لوازم آرایشی و پوشش های محافظتی خاص استفاده می شوند، اما تولید انبوه گوی های فلزی هم شكل، افق های جدیدی را به روی ما می گشاید. حتی در مقیاس میكرونی بیشتر فلزات با اكسیژن واكنش نشان می دهند. هنگامی كه به قطرهای بسیار ریز می رسیم، ذرات فلز سطح كافی خواهند داشت تا به صورت استثنایی راكتیو (واكنش دهنده) باشند. ذرات نانویی تولید شده به وسیله كوانتوم اسفیر آن قدر كوچك هستند كه هر اتم موجود در ذره می تواند در واكنش ها شركت كند. نیكل نانویی و دیگر ذرات نانویی باید در ظرف های عاری از هوا نگهداری شوند و گرنه به طور طبیعی خواهند سوخت.

اگر در محیطی كنترل شده نانو آلومینیوم را آزاد كنیم، همانند دینامیت عمل خواهد كرد. در ضمن برای سوخت راكت نیز قابل استفاده خواهد بود؛ از این رو، وزارت دفاع آمریكا برای مهمات نسل آینده و ناسا برای افزودنی ها به سوخت های راكت ها روی این موضوع تحقیقات گسترده ای انجام می دهند.
نیكل كاتالیستی ارزان قیمت است و برای هیدروژنیزه كردن روغن سبزیجات به كار می رود. پژوهشگران علوم فضایی راكتورهایی برپایه نیكل را برای تبدیل دی اكسیدكربن و یخ به سوخت راكت ها پیشنهاد می كنند.
برتری نیكل به دلیل فراوانی هزار برابری آن و پانصد برابر ارزان تر بودن از پلاتین است. با این تغییر شگرف می توان نیكل را با پلاتین موجود در پیل های سوختی تعویض كرد؛ در نتیجه پیل های سوختی هیدروژنی به لحاظ هزینه فناوری، اقتصادی خواهند بود.

ذرات نانویی نیكل نیروی كاتالكتیكی بیشتری درقیاس به صفحات نیكلی معمولی دارند. این توان آن قدر زیاد است كه می توان از نانو ذرات نیكل در غشای الكترولیتی انواع پیل های سوختی استفاده و پلاتین را حذف كرد. براساس قیمت های موجود این كار تا ۵۰ درصد هزینه تولید پیل های سوختی را پایین خواهد آورد.

با جانشینی پلاتین و ذرات نانویی نیكل، شاهد تغییرات عمده ای روی موتورهای احتراق داخلی نیز خواهیم بود. پلاتین در مواد كاتالكتیكی موتور دیزل و در مدل های كاتالكتیكی كنترل گازهای خروجی نیز به كار برده می شود و نانو نیكل در همه این موارد كارساز است.

با گسترش استفاده از نانو، نیكل فرآیندهای كاتالكتیكی بیشتر به كار گرفته خواهند شد، زیرا قیمت فرآیند توجیه پذیر خواهد بود. این فناوری می تواند در بخش های متفاوت تولید، بهره برداری، توسعه و مصرف انرژی به كار گرفته شوند و بخشی از كسری بودجه ایالات متحده به دلیل واردات فراوان نفت را جبران كنند. به گزارش مركزملی انرژی، واردات نفت هفته ای یك میلیارد دلار از درآمد اقتصاد آمریكا را می بلعد.

تغییراتی كه در ساختار طبیعی فلزات معمولی داده می شود، گواهی است بر پتانسیل عظیم نهفته در علم نانوتكنولوژی در مقیاس نانو تقریباً همه چیز متفاوت است. یافتن راه های متفاوت برای به خدمت گرفتن این تفاوت ها، نیروی عظیم را در اختیار ما خواهد گذارد.

نانو کامپوزیت های پلیمری

خلاصه :
اين گزارش به معرفي اجمالي نانوکامپوزيت هاي پليمري مي پردازد. سيليکات هاي لايه اي تا به امروز بيشترين کاربرد را در ساخت نانوکامپوزيت ها داشته اند اخيرا به شدت از نانولوله هاي کربني نيز در ساخت اين نانوکامپوزيت ها استفاده مي شود. از انواع رزين هاي مورد استفاده به عنوان زمينه ناوکامپوزيت ها رزين هاي ترموپلاستيک و ترموست مي باشد. در حال حاضر از موضوعات بسيار با درجه اهميت بالا در تحقيقات مطالعه فصل مشترک فاز تقويت کننده مانند نانولوله ها و فاز زمينه مانند پليمرها مي باشد.

مواد و توسعه مواد از پايه‌هاي تمدن و فرهنگ انسان مي‌باشد. بشر حتي دوره‌هاي تاريخي را با مواد نامگذاري كرده است. مثل عصر سنگي، عصر برنز، عصر آهن، عصر فولاد (انقلاب صنعتي)،‌ عصر سيليكون و عصر سيليكا (انقلاب ارتباطات از راه دور) . اين نشان مي‌دهد كه مواد چقدر براي ما اهميت دارد. ما همواره در كوششيم كه از دنياي اطراف خود آگاهي داشته باشيم و آن را بهبود دهيم و ببينيم دنياي ما از چه چيزي ساخته شده است.

عصر جديد با شناخت يك ماده مشخص بوجود نخواهد آمد بلكه با بهينه‌كردن و مشاركت‌دادن تركيبي از چند ماده بوجود خواهد آمد. دنياي نانومواد و هيجانات همراه آن،‌ فرصت‌هاي استثنايي براي توليد انقلاب در مواد كامپوزيتي بوجود آورده است.

كامپوزيت‌هاي پليمري به علت خواصي مانند استحكام، سفتي و پايداري حرارتي و ابعادي، چندين سال است كه در ساخت هواپيماها به كار مي‌رود. با ظهور و به‌كارگرفتن نانوتكنولوژي، كامپوزيت‌هاي پليمري بسيار جذاب‌تر خواهند شد.

فرصت‌هاي نانوكامپوزيت‌هاي پليمري

تقويت پليمرها با استفاده از مواد آلي و يا معدني بسيار مرسوم مي‌باشد. برخلاف تقويت‌كننده‌هاي مرسوم كه در مقياس ميكرون مي‌باشند، در كامپوزيت‌هاي نانوساختاري فاز تقويت‌كننده در مقياس نانومتر مي‌باشد. توزيع يكنواخت اين نانوذرات در فاز زمينه پليمري باعث مي‌شود فصل مشترك فاز زمينه و فاز تقويت‌كننده در واحد حجم، مساحت بسيار بالايي داشته باشد. براي مثال مساحت فصل مشترك ايجاد شده با توزيع سيليكات لايه‌اي در پليمر بيشتر از 700 خواهد بود. علاوه بر اين فاصله بين ذرات فاز نانومتري تقويت‌كننده با اندازه ذرات قابل مقايسه خواهد بود. براي مثال براي يك صفحه با ضخامت nm 1 فاصله بين صفحات در حدود 10 نانومتر در فقط 7 درصد حجمي از فاز تقويت‌كننده مي‌باشد. اين مورفولوژي از ويژگي‌هاي ابعاد نانومتري مي‌باشد.

هم از جنبه تجاري و هم از جنبه نظامي، ارزش نانوكامپوزيت‌هاي پليمري فقط به خاطر بهبود خواص مكانيكي نمي‌باشد. در كامپوزيت‌ها كارايي مورد نياز، خواص مكانيكي، هزينه و قابليت فرآوري از موضوعات بسيار مهم مي‌باشد. نانوكامپوزيت‌هاي پليمري بر اين محدوديت‌ها غلبه كرده است. براي مثال پيشرفت سريع نانوكامپوزيت‌هاي پليمر- سيليكات لايه‌اي را درنظر بگيريد. تلاش‌هاي ده سال اخير باعث شده است كه مدول كششي و استحكام اين كامپوزيت‌ها دوبرابر شود، بدون اينكه مقاومت به ضربه آنها كاهش يابد. مثلاً براي تعداد زيادي رزين‌هاي ترموپلاستيك مثل نايلون و اولفين و همچنين رزين‌هاي ترموست مثل اورتان، اپوكسي و سيلوگزان با افزايش مقدار كمي مثلاً 2% حجمي از سيليكات لايه‌اي مي‌توان به اين خواص رسيد.

اخيراً جنرال موتورز و شركايش مثل Basel و Southarn Clay Products و Black hawk Automotive در قسمت‌هاي خارجي اتومبيل از نانوكامپوزيت‌هاي با زمينه اولفين ترموپلاستيك و تقويت‌كننده سيليكات لايه‌اي استفاده كرده‌اند.

يك نانوكامپوزيت اولفيني با 5/2% سيليكات لايه‌اي بسيار مستحكم‌تر و سبكتر نسبت به ذرات مرسوم تالك كه در ساخت كامپوزيت‌‌هاي مرسوم به كار مي‌رود، مي‌باشد. باتوجه به نوع قطعه و ماده تقويت‌كننده در يك نانوكامپوزيت اولفيني مي‌توان كاهش وزني درحدود 20% را بدست آورد.

علاوه بر اين مقدار مواد مصرفي نيز نسبت به كامپوزيت‌هاي مرسوم كاهش خواهد يافت. اين مزايا باعث خواهد شد كه تأثيرات مثبتي بر مسائل زيست ‌محيطي و بازيافت آنها داشته باشد. به عنوان مثال گزارش شده است كه استفاده از نانوكامپوزيت‌هاي پليمري با لايه هاي سيليكاتي در صنايع خودرو آمريكا باعث صرفه‌جويي در مصرف 5/1 ميليارد ليتر گازوئيل در طول عمر خودرو توليدشده در يك سال خواهد شد و درنتيجه چيزي در حدود 10 ميليارد پوند دي‌اكسيد كربن كمتر نشر خواهد يافت.

باتوجه به گسترده‌بودن پليمرها و رزين‌ها و همچنين نانومواد تقويت‌كننده و كاربردهاي فراوان آنها موضوع نانوكامپوزيت هاي پليمري بسيار گسترده مي‌باشد.

در توسعه مواد چند جزئي چه در مقياس نانو و يا ميكرو سه موضوع مستقل بايد مورد توجه قرار گيرد: انتخاب اجزاء، توليد، فرآوري و كارايي

در مورد نانوكامپوزيت‌هاي پليمري هنوز در اول راه مي‌باشيم و باتوجه به كاربرد نهايي آنها زمينه‌هاي بسياري براي توسعه آنها وجود دارد.

دو روش اساسي توليد اين نانوكامپوزيت‌هاي پليمري "روش‌هاي درجا" و روش " ورقه‌اي کردن " Exfoliation) ) مي‌باشد. در روش درجا فاز تقويت‌كننده در زمينه پليمري توسط روش‌هاي شيميايي و يا جداسازي فازها توليد مي‌شود. زمينه پليمري به عنوان محلي براي تشكيل اين اجزاء مي‌باشد. به عنوان مثالي از اين روش ها مي‌توان تجزيه و يا واكنش شيميايي مواد پيش‌سازه در زمينه پليمري را نام برد.

در حال حاضر ورقه‌اي‌كردن لايه‌هاي سيليكاتي و نانوفايبرها/ نانولوله‌هاي كربني توسط صنايع بسياري مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است. همچنين مؤسسات دولتي و دانشگاهي بسياري بر روي اين موضوع كار مي‌كنند. درباره اين موضوع در ادامه صحبت خواهيم كرد.

سيليكات‌هاي لايه‌اي

سيليكات‌هاي لايه‌اي (آلومينوسيليكات‌هاي 2 به 1، فيلوسيليكات‌ها، رس‌هاي معدني و اسمكتيت‌ها) تا به امروز بيشترين كاربرد را در تحقيقات نانوكامپوزيت‌هاي پليمري داشته است. سيليكات‌هاي لايه‌‌اي ويژگي هاي ساختاري مانند ميكا و تالك دارد و از آلومينوسيليكات‌هاي هيدراته تشكيل شده است. در شكل (1 ) ساختار كريستالي آنها را مشاهده مي‌كنيد.

نيزوهاي واندروالس در بين لايه‌ها كه حامل كاتيون‌ها مي‌باشند ( M + ) لايه‌ها را كه توسط پيوند كووالانسي به هم متصل‌اند را از هم جدا مي‌سازد. اين لايه‌ها ضخامتي در حدود 96/0 نانومتر دارند.

نانولوله هاي کربني

برخلاف تحقيقات 25 ساله بر روي توزيع سيليكات‌هاي لايه‌اي در پليمرها، تحقيقات در زمينه توزيع نانولوله‌هاي كربني در پليمرها بسيار جديد مي‌باشد. نانولوله‌هاي كربني در حين افزايش و بهبود خصوصيات فيزيكي و مكانيكي پليمرها باعث مي‌شوند كه خواص الكتريكي و گرمايي رزين‌ها نيز بهبود يابد. قطر اين نانولوله‌ها مي‌تواند از 1 تا 100 نانومتر باشد و نسبت وجهي (طول به قطر) بيشتر از 100 يا حتي 1000 باشد. مانند سيليكات‌هاي لايه‌اي ماهيت غيرهمسانگردي اين لوله‌ها باعث مي‌شود كه در کسر حجمي کمي از نانولوله ها رفتار جالبي در اين نانوكامپوزيت‌ها پيدا شود.

نانولوله‌هاي كربني در دو گروه طبقه‌بندي مي‌شوند. نانولوله‌هاي تك‌ديواره و نانولوله‌هاي چندديواره. علت علاقه به نانولوله‌هاي كربني تك‌ديواره و تلاش براي جايگزين‌كردن آنها در صنعت براساس محاسبات تئوري و تأييدات آزمايشگاهي بر خصوصيات عالي مكانيكي و رسانايي الكتريكي آنها مانند فلزات مي‌باشد.

رقابت بر روي توسعه روش‌هاي ساخت با هزينه كم، فرآوري نانولوله‌هاي كربني تك‌ديواره و همچنين پايداري خصوصيات اين نانولوله‌ها در حين فرآوري پليمر- نانولوله، از موانعي هستند كه سرعت پيشرفت در توليد نانوكامپوزيت‌هاي پليمري پرشده با نانولوله‌هاي كربني را محدود كرده‌اند.

برعكس در دسترس‌بودن و تجاري‌بودن نانولوله‌هاي كربني چندديواره باعث شده است كه پيشرفت‌هاي بيشتري در اين زمينه داشته باشيم. تاحدي كه محصولاتي در آستانه تجاري‌شدن توليد شده است. به عنوان مثال از نانولوله‌هاي كريني چندديواره (جايگزين Carbon-black ) در پودرهاي رنگ استفاده شده است.

استفاده از اين نانولوله‌ها باعث مي‌شود كه رسانايي الكتريكي در مقدار كمي از فاز تقويت‌كننده حاصل شود و كاربرد آنها در پوشش‌دادن قطعات اتومبيل مي‌باشد.

يكي ازمعايب نانولوله‌هاي چندديواره نسبت به تك‌ديواره‌ اين است كه استحكام‌دهي آنها كمتر مي‌باشد زيرا پيوندهاي صفحات داخلي ضعيف مي‌باشند. در هر حال، درحال حاضر كاربردهايي كه باعث استفاده از نانولوله‌ها در تقويت‌دادن پليمرها مي‌شود، بهبود خواص گرمايي و الكتريكي مي‌باشد تا بهبود خواص مكانيكي. بنابراين كاربرد نانولوله‌هاي كربني چندديواره بسيار زياد مي‌باشد.

از نظر نظامي نيز فراهم‌كردن هدايت الكتريكي، و يا الكتريكي در فيلم‌ها و فايبرهاي پليمري فرصت‌هاي انقلابي بوجود خواهد آورد. به عنوان مثال از پوسته‌هاي الكتريكي-مغناطيسي گرفته تا كامپوزيت‌هاي رساناي گرما و لباس‌هاي سربازهاي آينده.

چالش‌ها

در نانوكامپوزيت‌هاي پليمري هدف نهايي، توزيع يكنواخت فاز تقويت‌كننده نانومتري مي‌باشد. اساساً 4 روش براي توليد نانوكامپوزيت‌هاي يكنواخت وجود دارد: فرآوري محلولي، پليمريزاسيون درجا، فرآوري مزوفازها و فرآوري مذاب. تحقيقات بسياري در مورد اين فرآيندها براي بررسي پارامترهاي كنترل‌كننده مورفولوژي نانوكامپوزيت‌ حاصله با اين روش‌ها وجود دارد.

عملگري سطحي و عناصر نانويي به‌كاررفته در پليمرها بايد به گونه‌اي باشد كه نرخ پليمريزاسيون و محل شروع پليمريزاسيون قابل كنترل باشد. زيرا درحين پليمريزاسيون ممكن است عناصر نانويي تقويت‌كننده آگلومره شوند.

نقطه كليدي در تمام اين فرآيندها مهندسي فصل مشترك بين پليمر و نانوذره مي‌باشد. براي اين فرآيندها عموماً از سورفكتانت‌ها استفاده مي‌شود. براي مثال از مولكول‌هايي كه بصورت يوني با سطح نانوذرات پيوند داشته باشند (در سيليكات‌هاي لايه‌اي) استفاده مي‌شود و درمورد نانولوله‌هاي كربني از پليمرهايي كه بصورت فيزيكي به آنها متصل مي‌شوند استفاده مي‌شود. اين بهسازي‌هاي سطحي باعث مي‌شوند كه عكس‌العمل بين فصل مشترك‌ها بهبود يابد. بيشترين تلاش‌ها در حال حاضر بر روي بهسازهايي شده است كه باعث مي‌‌شود توزيع نانوذرات تسهيل يافته و بصورت يكنواخت توزيع شوند.

در حال حاضر موضوعات با درجه بالاي اهميت در تحقيقات عبارتند از: درك دقيق و عميق از منطقه فصل مشترك‌ فاز تقويت‌كننده و پليمر، وابستگي خصوصيات فصل مشترك به شيمي سطح نانوذره، آرايش اجزاء و ارتباط بين منطقه فصل مشترك و خصوصيات نانوكامپوزيت‌ها. همچنين درك كلي از ارتباط مورفولوژي و خصوصيات حاصله در رفتار مكانيكي، گرمايي و مقاومتي بسيار كم مي‌باشد.
منبع: ستاد توسعه فناوری نانو

نانو تكنولوژی و پیل های سوختی

نانو تكنولوژی و پیل های سوختی

گوی های نیكلی در ابعاد نانو می توانند به اقتصاد هیدروژنی توان تازه ای ببخشند و خودروهای هیدروژنی را پربا زده تر سازند. كره شكل شگفت انگیزی است. كمترین مساحت سطحی را كه در میزان معینی می توان به دست آورد، به یقین یك كره خواهد بود. این خاصیت جالب هندسی هنگامی كه می خواهیم به همراه بنزین، میزانی ماده در فضایی محدود داشته باشیم، به كار ما می آید. اما همیشه با این ویژگی سروكار نداریم. گاه به افزایش میزان تماس نیازداریم. به حداكثررساندن میزان تماس برای افزایش كارآیی كاتالیست ها ضرورت دارد. .....

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید.

ادامه نوشته

حسگرهاو نانوحسگرها

حسگر چیست؟حسگریک وسیله ی الکتریکی است که تغییرات فیزیکی یا شیمیایی را اندازه گیری می کند وآنها را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل می نماید. حسگرها درواقع ابزار ارتباط ربات با دنیای خارج وکسب اطلاعات محیطی ونیز داخلی می باشند. ویا به طور کلی ابزارهایی هستند که تحت شرایط خاص ازخود واکنشهای پیش بینی شده ومورد انتظار نشان می دهند. شاید بتوان دماسنج را جزء اولین حسگرهایی دانست که بشرساخت .

ادامه نوشته

نانو کامپوزیت تحولی بزرگ در مقیاس کوچک

مواد و توسعة آنها از پايه‌هاي تمدن به شمار مي‌روند. به طوري که دوره‌هاي تاريخي را با مواد نامگذاري کرده‌اند: عصر سنگ، عصر برنز، عصر آهن، عصر فولاد، عصر سيليکون و عصر کربن. ما اکنون در عصر کربن به سر مي‌بريم. عصر جديد با شناخت يک مادة جديد به وجود نمي‌آيد، بلکه با بهينه کردن و ترکيب چند ماده مي‌توان پا در عصر نوين گذاشت. دنياي نانومواد، فرصتي استثنايي براي انقلاب در مواد کامپوزيتي است.

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

دسته بندی خواص و کاربرد نانو کامپوزیت ها

کامپوزیت ترکیبی است که از لحاظ ماکروسکوپی از چند ماده متمایز ساخته شده باشد، به طوری که این اجزاء به آسانی از یکدیگر قابل تشخیص باشند. به طور نمونه، یکی از کامپوزیت های آشنا بتن است که از دو جزء سیمان و ماسه ساخته شده است.

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

نانو کامپوزیت چیست؟

اما نانوكامپوزيت عبارت است از کامپوزیتی كه حداقل يكي از اجزای تشكيل دهنده آن در ابعادي بین 1 تا 100 نانومتر باشد. در مواد نانوكامپوزيت، به جزء پخش شونده كه به صورت الياف، صفحات، مسطح ريز، ذرات و يا حتي حفره ها، ترك ها و غيره در ابعاد نانومتري باشند...

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

آبِ ‌شیرین‌ با فناوری نانو

 

نانوفيلتراسيون (2)

در مقاله قبل، ضمن معرفي مفهوم فيلتر، در مورد انواع فيلتراسيون مانند ميکروفيلتراسيون، آلترافيلتراسيون، نانوفيلتراسيون و اسمز معکوس توضيح داده شد. در ادامه بحث، در اين مقاله به بررسي آب شيرين‌کن‌ها که بر اساس اسمز معکوس کار مي‌کنند خواهیم پرداخت.

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

فناوری نانو و فيلتراسيون

 

نانوفيلتراسيون (1)- آشنایی با مفاهیم

فيلترها موادي متخلخلی هستند که در فرايند جداسازی يا تغليظ مورد استفاده قرار مي‌گيرند. مهم‌ترين ويژگی فيلترها، داشتن خلل و فُرج‌هایی با اندازه‌ و ابعاد مشخص است، به همين دليل، فيلتر را يک محيط متخلخل می‌نامند. سوراخها درصد بسيار زيادي از حجم فيلتر را دربرمي‌گيرند و شبکه پيچيده‌اي از حفره‌ها را می‌سازند. فيلترها مي‌توانند از جنس پليمـر و يا سراميک باشند.

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

نانوشیمی (نانوکاتالیست‌ها (1))

 

نانوکاتالیست‌ها (1)

ترکيب يک يا چند ماده‏ی مختلف و به وجود آمدن ماده يا مواد جديد، واکنش شيميايي نام دارد. بر اساس این تعريف، يک ماده نيز ممکن است با خودش واکنش داده، و محصول جديدي را توليد نماید. به اين واکنش‏ها پليمری شدن (Polymerization) گويند که در ادامه توضيح داده مي‏شود. واکنش‏ها انواع مختلف دارند و به صورت‏هاي مختلف طبقه‏بندي مي‏شوند.

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

خطرات نانو ذرات

 

نانوذرات همانند يک شمشیر دولبه دارای اثرات مفید و مضر می باشند در مقالات قبلی سايت مطالبی درباب برخی کاربردهای اين دسته از مواد نوشته شد و این نوشتار قصد دارد به برخی از اثرات مضر و خطرناک نانو ذرات اشاره کند.

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

سانتی، ميلی، ميکرو، نانو

 

يک نانومتر چقدر کوچک است؟

هيچ کس نمی‌داند که اولين پدرها و مادرهای ما چه زمانی فهميدند که نيازمند اندازه‌گيری بعضی چيزها هستند، اما گويا از اولين چيزهايي که توانستند آنرا اندازه بگيرند ( بخوانيد کميت)، فاصله یا طول بود. انسان‌ها در ابتدا با استفاده از اعضای بدن خود اين کميت را اندازه‌گيری می‌کردند. طول ساعد، طول پا و طول دست‌های بازشده از هم، اولين مبناهای اندازه‌گيری ( بخوانيد واحد اندازه‌گيری) بودند. اندک اندک با پيشرفت زندگی انسان و افزايش شناخت او از طبيعت و محيط اطرافش، واحدهای اندازه‌گيری نيز دقيق‌تر شدند. امروز دستگاه‌های اندازه‌گيری معينی تعريف شده‌اند و همگی ما از واحد‌های مشخصی ( بخوانيد استاندارد) استفاده می‌کنيم...

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

چرا مقیاس نانو اهمیت دارد؟

 

نانومتر يک واحد اندازه‌گيری است برابر با ^9-10 متر و تمام اشياء و موجوداتی که اندازه آنها در حد 1 تا 100 نانومتر است، اشياء و موجودات نانو مقياس ناميده می‌شوند. اين روزها نام نانو را بسيار می‌شنويم: علوم و فناوری نانو، دانشمندان نانو، ستاد نانو، باشگاه نانو، سمينار نانو، کارگاه نانو، کتاب نانو و ... . به نظر شما چرا اين " نانو"ی بسيار کوچک اين‌قدر مهم شده و نامش بر سر زبان‌ها افتاده است؟

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

نانوکاتالیست‌ها و کاربردهای آن

 

بخش اعظم انرژی تولید شده در جهان به هدر می رود. لامپ‌های معمولی علاوه بر نور، گرما نیز تولید می‌کنندکه جز اتلاف انرژی چیزی نیست. انجام و دوام برخی فرآیندها، بیش از اندازه‌ی لازم انرژی می‌گیرند. مثلاً برای تولید گازوییل، باید به نفت گرما داد تا واکنش‌های مربوطه اتفاق بیفتد. یافتن روش‌هایی برای صرفه‌جویی انرژی در این فرآیندها، نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی دارد. استفاده از نانوفناوری در تولید مواد شیمیایی، یکی از این روش‌ها می‌باشد. استفاده از کاتالیزورها، در گذشته نیز برای انجام واکنش‌های شیمیایی رواج داشته است. با استفاده از نانو فناوری می‌توانیم کاتالیزورهای کارآمدتری تولید، و بیش از پیش در مصرف انرژی صرفه‌جویی نماییم...

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

نانو ذرات نقره

 

نانو سیلور یک دستاورد شگرف علمی از نانو تکنولوژی است که در عرصه های مختلف پزشکی، صنایع مختلف مثل کشاورزی و دامپروری و بسته بندی، لوازم خانگی، آرایشی، بهداشتی، و نظامی کاربرد دارد. در فناوری نانوسیلور(Nano Silver )، یونهای نقره به صورت کلوییدی در محلولی بحالت سوسپانسیون قرار دارند که خاصیت آنتی باکتریال ( ضد باکتری)، آنتی فونگاس ( ضد قارچ) و آنتی ویروس دارند...

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

سنتز نانوذراتِ سیلیس به روش سُل ـ ژل

 

فرآیند سُل ـ ژل روش جدیدی نیست. در سال 1800 «ابل‌من» به طور اتفاقی مشاهده کرد که تتراکلرید سیلیکون - که در ظرف رها شده بود- ابتدا هیدرولیز و سپس به ژل تبدیل شد. در سال 1950 باب مطالعات گسترده‌ای درباره سنتز سرامیکﻫﺎ و ساختارهای شیشه‌ای با استفاده از این روش آغاز شد...

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

نانوپوشش ها به چه کار می آيند؟

 

نانوپوشش ها، بخش پنجم

در بخش پایانی این مجموعه مقالات با برخی از کاربردهای نانوپوششها آشنا می شوید....

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

نانوپوشش ها چگونه توليد می شوند؟

 

نانوپوشش ها، بخش چهارم

نانوپوششها چگونه تولید می شوند؟ روشهای تشکیل نانوپوشش‌ها مبتنی بر همان سه روش تشکیل پوشش‌ها هستند که در بخش دوم بررسی شد ....

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

خواص فيزيکی و شيميايی نانوپوشش‌ها

 

نانوپوشش ها، بخش سوم

در این بخش، ابتدا خواص مهندسی مواد را در سه دستة خواص شیمیایی، خواص مکانیکی و خواص فیزیکی توضیح داده شده و سپس این خواص مهندسی پوشش‌های معمولی و نانوپوشش‌ها مقایسه می شود.

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

نانوپوشش‌ چيست؟

 

نانوپوشش ها، بخش دوم

در بخش اول مجموعه مقاله نانوپوشش‌ها خواندید که پوششها لایه‌هایی هستند با ضخامت کمتر از ماده‌ای که روی آن می‌نشینند. فکر می‌کنید وقتی پیشوند «نانو» را به «پوشش» اضافه کنیم چه تغییری در تعریف آن ایجاد می‌شود؟...

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

پوشش دهي چيست؟

 

نانوپوشش ها، بخش اول

مجموعه مقالات نانوپوششها، نتیجه مطالعات خانم مجد در برنامه «مقالات دانش آموزی» است. معلم راهنمای این مجموعه آقای حبیب نژاد هستند که از ایشان تاکنون چندین مقاله و فعالیت در سایت منتشر شده است. از آقای حبیب نژاد و خانم مجد برای تلاشهایشان و نیز رعایت معیارهای آموزش از راه دور که مورد نظر این برنامه بوده است، تشکر می کنیم. در بخش اول این مجموعه، مفهوم «پوشش» و برخی از روشهای اصلی لایه نشانی معرفی و بررسی می شود ...

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

نانوذراتِ سيليس

 

سیلیس در ایران به‌وفور یافت می‌شود. این ماده از دو عنصر سیلیسیوم و اکسیژن تشکیل شده و از لحاظ ساختاری شبیه ساختار مولکول آب است. ذرات سیلیس در صنایعی چون الکترونیک، کاتالیزورها، پوششﻫﺎ و رنگدانهﻫﺎ کاربرد وسیعی دارند. اما روشﻫﺎی شیمیایی سنتزِ نانوذراتِ سیلیس پرهزینه‌اند

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

عیوب بلوری، بهبود یا تخریب مواد؟

 

مقالة «عيوب بلوري» به این پرسش جدی منتهی شد که آیا اثر عیوب بلوری بر خواص مواد اثری بد و نامطلوب است؟ یا اینکه ممکن است در برخی موارد اثری مثبت و مفید باشد؟ برای پاسخ به اين پرسشها لازم است به بررسی دقیقتر مواد بپردازیم...

ادامه نوشته

چرا نانو پودرها

 

در تعريف نانوپودرها ذكر شد که مهمترين ويژگي آنها، ريزي ذرات تشكيل‌دهنده است. وقتي ما يك قطعه را چند قسمت مي‌كنيم، حجم كل ثابت مي‌ماند، يعني حجم قطعه‌ي اوليه دقيقاً برابر است با جمع حجم تكه‌هاي تقسيم‌شده. اما در طيّ اين فرآيند، مجموع سطح بيرونيِ تكه‌ها چندبرابرِ سطح بيروني قطعه‌ي اوليه خواهد شد. اما.....

برای مشاهده کامل به ادامه مطلب بروید

ادامه نوشته

نانو پودرها

 

قند که خوردید؟! شکر چی ؟! کدوم یک راحت تر حل می شوند؟! حال اگر پودری داشته باشیم که ابعاد آن در مقابل ابعاد یک دانه شکر مثل ابعاد یک دانه شکر در مقابل یک حبه قند باشد چه خواهد شد؟!

ادامه نوشته

چه چيزي خواص مواد را مشخص مي‌کند؟ قسمت دوم

 

براي درک درست از رفتار توده‌اي مواد لازم است که با ريزساختار آنها آشنا بشويم. با بررسي ميکروسکوپي گرافيت درمي‌يابيم‌ که توده گرافيت يکپارچه نيست بلکه متشکل از دانه‌هاي بسياري است که هر يک به صورت مستقل و جدا از يکديگر در درون خود داراي ساختار گرافيت هستند. به عبارت ديگر توده گرافيت را مي‌توان اجتماع بي‌نظمي از بخش‌هايي که هر يک داراي ساختار گرافيت هستند، دانست.

ادامه نوشته