جستجو در تالارهای گفتگو

مهندسان دانشگاه یوتا وسیله‌ای را طراحی کرده و ساخته‌اند که می‌تواند پژوهشگران را به تولید تراشه‌های نوری-سیلیکونی نزدیکتر کند. چنین تراشه‌هایی میتوانند اطلاعات را با سرعت نور پردازش یا منتقل کنند. پرتوشکاف (Beam splitter) وسیله‌ای‌ است که پرتو نور را به دو کانال اطلاعات مجزا تقسیم می‌کند که هریک می‌توانند حاوی اطلاعات جداگانه‌ای باشند. راجش منون و همکارانش در بخش مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه یوتا می‌گویند کوچکترین پرتوشکاف را ساخته‌اند که ابعاد آن ۲.۴x۲.۴ میکرون، پنجاه برابر نازکتر از موی انسان است. پیش از این کوچکترین وسیله‌ مشابه ابعادی بیش از ۱۰۰x ۱۰۰ میکرون داشته است. پردازش نوری-سیلیکونی می‌تواند توان و سرعت پردازنده‌های کامپیوتری را میلیون‌ها برابر افزایش دهد. این فناوری می‌تواند باعث افزایش سرعت پردازش ابررایانه‌ها، سرورهای ذخیره اطلاعات، فناوری ضدتصادف در خودروها و هواپیماهای بدون سرنشین و نهایتا در کامپیوترهای خانگی شود. راجش منون دانشیار دانشکده‌ مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه یوتا می‌گوید: "نور سریعترین چیزیست که می‌تواند اطلاعات را انتقال دهد برای استفاده از این اطلاعات در کامپیوتر باید نور به الکترون تبدیل شود. همین عمل تبدیل باعث افت سرعت انتقال اطلاعات می‌شود. هدف این است که تمام کار با نور انجام شود." در شبکه‌ فیبرهای نوری، اطلاعات را فوتون‌های نور منتقل می‌کنند. اما پیش از آنکه جریان اطلاعات به کامپیوتر خانگی یا محل کار کاربر برسد، فوتون‌ها به الکترون‌ تبدیل می‌شوند تا برای مودم یا کامپیوتر قابل استفاده باشد. این محدودیت مانند قیف، سرعت رسیدن اطلاعات را کند می‌کند. اگر بتوان نور را بدون تبدیل به الکترون وارد تراشه‌های کامپیوتری کرد و همانجا پردازش کرد، سرعت پردازنده‌ها میلیون‌ها برابر سرعت فعلی خواهد شد. پرتوشکاف روی تراشه‌های (chip) کامپیوتری نصب می‌شود تا پرتوهای حاوی اطلاعات را به داخل تراشه هدایت کند. کاهش اندازه این وسیله‌ به پژوهشگران این امکان را می‌دهد تعداد بیشتری از آن‌ها را روی یک تراشه قرار دهند. البته این پرتوشکاف یکی از چند وسیله‌ای خواهد بود که روی یک تراشه سیلیکونی نصب می‌شود تا امواج نور را در جهت‌های مختلف هدایت کند و هر چه اندازه آنها کوچکتر شود، امکان قرار دادن میلیون‌ها وسیله روی یک تراشه ایجاد خواهد شد. مزایای این وسیله‌ تنها به افزایش سرعت پردازش اطلاعات محدود نمی‌شود بلکه هزینه‌ تولید این محصول هم کم است. همچنین به این دلیل که انتقال اطلاعات به وسیله فوتون‌ها به جای الکترون‌ها انجام می‌شود، تلفن‌های هوشمند و تبلت‌هایی که با این فناوری ساخته شوند انرژی کمتری مصرف می‌کنند (بنابراین گرمای کمتری هم تولید می‌کنند) و عمر باطری بیشتری خواهند داشت. فعلا اولین ابررایانه‌های نوری-سیلیکونی که کمپانی‌های Intel و IBM تولید می‌کنند هنوز تا حدی الکترونیک هستند و کاملا نوری نشده‌اند. راجش منون معتقد است وسیله‌‌ای که او ساخته است تا سه سال آینده وارد ساختار اینگونه کامپیوتر‌ها خواهد شد. منبع:b.b.c

انرژی هاب: میتوان هزار دلیل آورد برای اینکه چرا پنلهای خورشیدی اینقدر فراگیر نیستند. قیمت، زیبایی و .... اما واقعا هرجایی که نور نیاز است آیا نباید از آنها استفاده کرد؟ مرکز تحقیقات VTT در فنلاند، پنل خورشیدی ارگانیک زیبا، انعطاف پذیرو تجدیدپذیری ساخته است که می تواند به تعداد زیاد توسط چاپ بر روی فیلم ساخته شود و در همه جا مثل کاغذ دیواری از آن استفاده کرد. فیلمهای خورشیدی ارگانیک VTT فقط ضخامت ۰.۲ میلیمتر دارند و به صورت رول شده چاپ می شوند. هر دقیقه ۱۰۰ متر از آنها با لایه های گیرنده نوری پلیمری تولید می شود و لایه ها و الکترودها مثل یک ساندویچ داخل ماده پلاستیک و فیلم قرار می گیرند. طرحهای گرافیکی نیز می تواند بر روی آنها چاپ شوند مثل این عکس که طرحی را در خود جای داده است. یک متر مربع از فیلم می تواند در جایی مثل منطقه مدیترانه حدود ۱۰.۴ وات، توان (۳.۲ آمپر)، تولید کند. پنلهای خورشیدی ارگانیک چشمنواز و انعطاف پذیرند اما آنها گران هستند و کارایی کمتری از پنلهای خورشیدی غیرارگانیک -که بیشتر از سیلیکون ساخته می شوند- دارند. ولی با استفاده از پروسکایت می توان سلولهای خورشیدی غیرارگانیکی را ساخت که پنج بار بهتر ار نوع ارگانیک کار می کند و همزمان قیمت تمام شده مواد ده برابر کمتر است. پروسکایت ترکیب معدنی اکسید تیتانیم کلسیم با فرمول شیمیایی CaTiO3 است. قسمت مشکل کار جایی است که پروسکایت باید به صورت موثری در یک عملیات چاپ به صورت رول سلولهای غیرارگانیک پیچیده شود و این چیزی است که VTT در حال حاضر بر روی آن کار می کند. مترجم : ثاقب کوهپایه

دوران باستان در عصر حجر کوارتز و سنگ‌های بر پایهٔ سیلیکا برای کمک به بقای انسانها به شکل ابزار در آمدند. یونانی‌های قدیم شروع به تبدیل ماسه به شیشه کردند و از آن به بعد انقلاب تکنولوژیکی غیر قابل مهار بود. قرن ۱۹ ام در قرن ۱۹ ام شیمیدانهای پیشگام کشف کردند که چگونه میتوان از شن به سیلسیم رسید. سیلسیم پایهٔ سیلوکسان‌ها است. در سال ۱۸۲۳ جی. جی ون برزیلیوس توانست عنصر سیلسیم را بصورت خالص جدا کند. در سال ۱۸۵۴، H.E. Saint-Claire Deville توانست سیلسیم خالص را از طریق فرآیند ذوب الکترولیزی سنتز کند. قرن ۲۰ ام قرن ۲۰ ام استفادهٔ تجاری از سیلیکون ها(پلی‌ارگانوسیلوکسان‌ها) را دید. در دههٔ ۱۹۳۰، J.F. Hyde (از شرکت Coring) اولین پژوهش موفقیت‌آمیز در مورد تولید تجاری سیلیکون‌ها را انجام داد. در دههٔ ۱۹۴۰ F.S. Kipping بر پایهٔ کارهای Hyde، اولین کسی بود که به سنتز گستردهٔ ترکیبات سیلیکونی دست یافت و اسم سیلیکون را به وجود آورد. او به عنوان پدر علم سیلیکون شناخته می‌شود. در همین دهه R. Mueller و E.G. Rochow مستقل از یکدیگر روشی مستقیم را برای سنتز سیلیکون‌ها در مقیاس صنعتی توسعه دادند. در دههٔ ۱۹۶۰، S. Silver (از شرکت ۳M) چسبهای حساس به فشار(PSA) را اختراع کرد. این چسبها برای چسباندن سطح پوشانیده شده با اندکی فشار به مواد دیگر طراحی شدند. در دههٔ ۱۹۸۰ با شروع انقلاب الکترونیک، سیلیکونها نقش مهمی را در پیشرفت تکنولوژی کامپیوتر، ارتباطات راه‌دور و زمینه‌های مرتبط دیگر ایفا کردند. بدون وجود سیلیکون‌ها برای حفاظت وسایل از دمای بالا و آلودگی‌ها ما مطمئنا بسیاری از اختراعات فناورانه و الکترونیکی امروزه را نداشتیم. قرن۲۱ام فتونیک (استفاده از سرعت نور): کشفیات اخیر در علمی فتونیک –که در آن فوتونها (نور) برای انتقال فوق سریع اطلاعات از طریق اینترنت و کاربردهای دیجیتال دیگر بکار می‌روند- به استفاده از فیبرهای نوری برای انتقال اطلاعات سرعت بخشیده‌است. فیبرهای نوری پایه سیلیکونی به موفقیت این فناوری نوین کمک می‌کنند زیرا آنها را میتوان به تناسب نیازهای خاص نوری طراحی کرد. سیلیکون در علوم زیستی: ارتباط شاخه‌های مجزای بیوتکنولوژی و علم سیلیکون فرصتهای زیادی را برای اختراع در شاخه‌های زیر به وجود می‌آورد. محصولات تمیز کننده سویچ‌های نوری بافتهای محافظ سنسورهای پایه زیستی [*]پلاسما (پژوهش ستارگان) پلاسما حالتی از ماده‌است که ستارگان از آن ساخته شده‌اند. پلاسماها ابرهای مولکول/ اتم‌های گازی یونیزه با انرژی بالا هستند که با سرعت زیادی حرکت می‌کنند. هنگامی که این اتمها یا مولکولها به هم برخورد میکنند، مخلوطی را تشکیل میدهند که توانایی شکستن و تشکیل پیوند شیمیایی را دارد و آن را می‌توان برای تغییر خصوصیات سطحی که با آن در تماس هستند، بکار برد. ادغام پلاسما با سیلیکون‌ها، تولید فیلمهای نازک پلیمری که ضخامتی کمتر از یک دهم تار موی انسان داشته باشند را امکان‌پذیر می‌سازد. این فیلم‌ها امکان تولید ریزپردازنده‌های سریعتر، ابزار نوری بهتر و مدارات مجتمع با قابلیتهای بالاتر را فراهم می‌کند.

تیمی از مهندسان دانشگاه کالیفرنیا به رهبری یک دانشمند ایرانی نخستین شبکه حسگری تعاملی کاربر را بر روی پلاستیک انعطاف‌پذیر ابداع کرده‌اند. مایلستون طراحی‌شده توسط علی جاوه‌ای، دانشیار مهندسی الکتریکی و علوم رایانه دانشگاه کالیفرنیا و همکارانش به ربات‌ها کمک می‌کند قوه لامسه بهتری داشته باشند. این پوست الکترونیکی جدید (e-skin) با روشن‌شدن آنی به لمس واکنش نشان می‌دهد و هر چه فشار بیشتر باشد، نوری که از آن ساطع می‌شود، شفاف‌تر است. با ابداع این پوست‌ الکترونیکی تعاملی، این تیم در واقع، سیستمی را بر روی پلاستیک طراحی کرده‌اند که می‌تواند به دور اشیای مختلف بپیچد و شکل جدیدی از رابطه انسان- ماشین را امکان‌پذیر می‌کند. این پوست مبتنی بر تحقیقات پیشین جاوه‌ای است و از فرستنده‌های نانوسیمی نیمه‌هادی که بر روی ورق‌های پلاستیکی نازک لایه‌بندی شده‌اند، استفاده می‌کند. علاوه بر ارائه حس‌لامسه بهتر به ربات‌ها، مهندسان حاضر در این پروژه مدعی‌اند می‌توان از فناوری پوست‌الکترونیکی جدید برای خلق اشیایی مانند روزنامه‌دیواری استفاده کرد که مانند نمایشگرهای صفحه‌لمسی و ورقه‌های داشبوردی که به رانندگان امکان سازگارکردن کنترل‌های الکترونیکی را با امواج دست می‌دهند، عمل کند. چوان وانگ، یکی از محققان آزمایشگاه جاوه‌ای، نیز معتقد است پوست الکترونیکی را می‌توان به عنوان نظارت‌کننده سلامتی به بازو اعمال کرد که به طور مدام فشار خون و ضربان قلب را بررسی می‌کند. اندازه نمونه‌های آزمایشگاهی آخرین نسخه پوست الکترونیکی 16*16 پیکسل است و در درون هر پیکسل یک فرستنده، یک ال ای دی ارگانیک و یک حسگر فشار تعبیه شده است. تعبیه‌کردن حسگرها در درون یک شبکه فرایندی جدید نیست، بلکه تبدیل‌ داده‌ به‌دست‌آمده در درون شی تعاملی موفقیت به شمار می‌آید. بر خلاف صفحه‌لمسی‌های سفت موجود بر روی آی‌فون‌ها، مانیتورهای رایانه و ATMها، پوست الکترونیکی ارائه‌شده انعطاف‌پذیر بوده و می‌تواند به آسانی بر روی هر سطحی قرار داده شود. به منظور ابداع پوست الکترونیکی قابل‌انعطاف، مهندسان لایه‌ نازک پلیمری را بر روی ویفر سلیکونی قرار دادند. هنگامی که پلاستیک سخت شد، آن‌ها این ماده را از خلال ابزارهای ساخت که از پیش در صنعت نیمه‌هادی به کار می‌رفت، برای لایه‌بندی بر روی اجزای الکترویکی عبور دادند. پس از این که این ابزار الکترونیکی انباشته شدند، مهندسان به آسانی پلاستیک را از قاعده سلیکونی جدا کردند و فیلم مستقل را که شبکه‌ای حسگر در درون آن تعبیه شده بود، به جا گذاشتند. به گفته جاوه‌ای، آن‌چه این فناوری را از لحاظ تجاری بالقوه می‌کند، این است که به خوبی با ماشین‌آلات نیمه‌رسانای کنونی ادغام می‌شود. آزمایشگاه این دانشمند ایرانی الاصل هم‌اکنون در حال مهندسی‌کردن حسگرهای پوست الکترونیکی برای واکنش به دما، نور و همچنین فشار است. جزئیات این پوست الکترونیکی در Nature Materials منتشر شد. منبع : مجله بسپار

به گزارش گروه اخبار علمی ایرنا از پایگاه نیچر، رایج ترین روش برای تامین نور موردنیازعکاسی در شب استفاده از فلاش دوربین یا فلاش خارجی است؛ البته روش ها دیگری هم وجود دارد و می توان تصاویری را که نور کافی ندارند به وسیله نرم افزارهای پردازش تصویر مانند فتوشاپ ویرایش کرد. ولی استفاده از این روش ها همیشه امکان پذیر نیست. در تصویربرداری ها علمی، گاهی اوقات نمی توان نمونه را مورد تابش مستقیم قرار داد چون خاصیت آن تغییر می کند یا آسیب می بیند. این موضوع در مسایل امنیتی نیز مطرح می شود و امکان استفاده از فلاش در برخی موارد وجود ندارد. محققان سوییسی با کشف یک ماده جدید این مشکل را حل کرده اند، این ماده ترکیبی از مولیبدنوم و سولفور است. با استفاده از این ماده ترکیبی، یک تک پیکسل ساخته شده است که عملکرد آن شبیه به حسگر است و حساسیت آن نسبت به نور در مقایسه با پیشرفته ترین دوربین عکاسی، ۵ برابر بیشتر است. سرعت این نمونه اولیه ۲۵ برابر دوربین های پیشرفته است؛ بنابراین به هیچ عنوان موجودات و اشیا در حال حرکت، در تصویر مبهم و مات نمی شوند. ماده متداول مورد استفاده در دوربین، سیلیکون است. حساسیت مولیبدنوم چندبرابر سیلیکون است؛ علاوه بر این به نسبت سیلیکون قیمت بسیار پایین تری دارد. مهمترین کاربرد این تکنولوژی در صنایع نظامی، فضایی و پزشکی است. منبع : انجمن صنفی مهندسی پلیمر و شیمی

فیزیکدان دانشگاه ویرجینیا، نوع جدیدی از پلاستیک سیلیکونی انعطاف‌پذیر به نامVistik را طراحی کردند که هنگام فشار دادن می‌تواند هر شکلی به خود بگیرد. هنگامی که فشار آزاد می‌شود، سیلیکون به حدی ارتجاعی است که به تدریج به شکل اولیه خود بازگردد. «ویستیک» یک ماده ویسکوالاستیک است؛ این بدین معناست که این ماده هر دوی ویژگی‌های ارتجاع‌پذیری و چسبناکی را از خود بروز می‌دهد. در نتیجه، در مقایسه با پلاستیک سیلیکونی معمولی، تاخیر زمانی قابل‌توجهی در واکنش به فشار مداوم در این نوع ماده مشاهده می‌شود. ماده ارائه‌ شده از لحاظ شیمیایی ساکن است و علاوه بر ارتجاع‌پذیری و چکش‌خواری، طیف وسیعی از دماها را تحمل می‌کند. این سیلیکون می‌تواند تا اندازه‌ای نرم شود که بافت شیارهای اثر انگشت را به خود بگیرد و به قدری ارتجاع‌پذیر است که می‌تواند مانند یک توپ پلاستیکی پرش داشته باشد. به گفته بلومفیلد، ویستیک می‌تواند در ساخت عصا، چوب زیر بغل، پروتزها و حتی دسته‌های چوب گلف کاربرد داشته باشد. علاوه بر این، ماده جدید می‌تواند به عنوان چسب در بسته‌بندی‌ها و یا جایگزینی برای زیپ بر روی کیسه‌های پلاستیکی به کار رود.

نانو : دي‌اكسيد سيليكون ماده‌ي‌ عايقي است كه در صنعت الكترونيك كاربرد بسيار دارد. اخيراً محققان با استفاده از روشي موفق به خرد كردن آن و توليد نانوذرات آن شده‌اند كه اين نانوذرات داراي خاصيت رساناي الكتريكي هستند. دانشمندان موفق شدند كه قطعه‌اي از يك تراشه‌ي كامپيوتري را بسازند كه مي‌تواند مانند يك سوئيچ عمل كند. اين قطعه را مي‌توان در فرايندهاي الكترونيكي درون تلفن‌هاي همراه، آيپاد، كامپيوترها و هزاران محصول ديگر به كار برد. دانشمندان ساز و كارهاي مختلفي را پيشنهاد كردند كه با آن، دي‌اكسيد سيليكون مي‌تواند رفتاري شبيه سوئيچ داشته باشد. اين رفتار سويئچ مانند، دانشمنداني را كه در حوزه‌ي نانوالكترونيك كار مي‌كنند، كمي گيچ كرد. آنها تصور مي‌كردند كه اين رفتار به‌دليل بخش‌هايي است كه روي بستر اكسيد سيليكون قرار گرفته‌است، اما آنها حدس مي‌زنند كه اين رفتار مي‌تواند مربوط به خود اكسيد سيليكون باشد. محققان اين پروژه مي‌گويند كه توليدكنندگان سال‌هاست كه از اكسيد سيليكون به‌عنوان بستر و عايق در محصولاتشان استفاده مي‌كنند سيليكون ماده‌ي اصلي تشكيل‌دهنده‌شان بوده كه جزء اصلي صنعت الكترونيك مدرن محسوب مي‌شود. زماني كه سيليكون با اكسيژن تركيب مي‌شود، توليد دي‌اكسيد سيليكون مي‌كند كه يكي از مرغوب‌ترين مواد عايق در الكترونيك محسوب مي‌شود. محققان نشان دادند كه با يك فرايند الكتريكي مي‌توان اين ماده‌ي عايق را به يك رسانا با قابليت سوئيچ‌كردن تبديل كرد. اين پديده كليد ساخت تراشه‌هاي كوچك‌تر و قدرتمندتر است؛ اما ساز و كار آن تاكنون شفاف نبوده‌است. پژوهشگران اين پروژه يك لايه‌ي نازك با ضخامت چند نانومتر از اكسيد سيليكون را بين دو الكترود به شكل ساندويچي درآوردند و سپس كل مجموعه را در معرض جريان الكتريكي افزايشي قرار دادند. آنها ثابت كردند كه الكتريسيته مي‌تواند منجر به شكسته شدن اكسيد سيليكون به ذرات كوچك‌تر شود. بلورهاي نانومقياس ايجادشده داراي هدايت الكتريكي بيشتري بوده كه مي‌تواند در فرايند توليد تراشه‌هاي كامپيوتري نقش مهمي را ايفا كند.

پژوهشگران موفق شدند با استفاده از روش اچ کردن بدون ماسک، نانوساختارهايي دندانه‌داري روي سطوح سيليکوني ايجاد کنند که خاصيت ضد انعکاسي داشته باشد. آنها با کنترل شرايط، ويژگي‌هاي سطح نظير ارتفاع دندانه‌ها را نيز کنترل کرده، سپس با استفاده از پليمر، از روي اين سطح کپي‌برداري کردند. اين روش مي‌توان به کاهش هزينه‌ي توليد سطوح نانوساختار دندانه‌دار بينجامد. يکي از موانع اصلي بر سر راه فناوري توليد انرژي خورشيدي با هزينه‌ي کم و کارايي بالا، بازده کم سلول‌هاي توليدکننده‌ي جريان است. براي رسيدن به بالاترين حد بهره‌وري، سلول خورشيد بايد بتواند تمام پرتوهاي نور را که به سطح آن برخورد مي‌کند، در تمام طيف‌هاي نور و صرف نظر از محل قرار گرفتن خورشيد، جذب نمايد. يکي از راه‌هاي رسيدن به اين هدف آن است که انعکاس نور را با استفاده از سطوح نانوساختار کاهش دهيم. پژوهشگران فنلاندي توانستند روشي براي توليد انبوه سطوح ضد انعکاس داراي نانوساختار ارائه کنند. دندان‌هاي سياه‌رنگ كيتون(Chito N ، براي تراشيدن جلبك‌هاي رشديافته بر روي صخره‌ها: اين دندان‌ها با مواد زيست‌معدني كه شامل نانوكامپوزيت الياف كيتيني و مگنتيت مي‌باشد، پوشش داده شده‌است. اين گروه از روش اچ کردن يوني عميق بدون ماسک، استفاده کردند که در نهايت منجر به نانوساختارهاي نوک تيزي روي ويفر سيليکوني شد. اين فرايند به فرايند سيليکون سياه شهرت دارد. آنها دريافتند که با تغيير شاخص‌هاي اچ‌ کردن، مي‌توان ابعاد برامدگي‌ها را کنترل کرد. مهم‌ترين مزيت اين روش، توليد آن در حجم بالاست. به اعتقاد محققان اين پروژه، تفاوت‌هايي ميان کار آنها و پژوهش‌هايي که پيش از اين در بخش اچ‌ کردن بدون ماسک انجام شده‌است وجود دارد. آنها شاخص‌هاي مختلف اچ کردن پلاسما را روي تشکيل نانوساختارها مطالعه کرده و آن دسته از شاخص‌ها را که منجر به توليد نانوساختارهاي مختلف مي‌شود، يافتند. شيب دندانه‌ها، ارتفاع و دانسيته‌ي دندانه‌ها با تغيير شرايط اچ‌ کردن قابل تعيين است. محققان دريافتند که اين نانوساختار قابل کپي‌برداري با استفاده از پليمر است. براي اين کار سطحي حاوي نانودندانه را با روش اچ کردن به دست مي‌آورند و سپس روي سطح آن را با پليمر PDMS مي‌پوشانند. پليمر PDMS با گرما پخته و از سطح جدا مي‌شود. از اين پليمر مي‌توان به‌عنوان الگو براي توليد ساختار دندانه‌دار از جنس پليمر PMMA استفاده کرد. از آنجا که در اين روش به جاي سيليکون از پليمر استفاده مي‌شود، هزينه‌ي توليد کاهش مي‌يابد. سطوحي که با اين روش توليد مي‌شوند ضد انعکاس بوده و با اعمال پوشش‌هاي با انرژي سطحي پايين، مي‌توان در آنها خاصيت آب‌گريزي شديد و خودتميزشوندگي ايجاد کرد. از اين پوشش‌هاي ضد انعکاس ارزان‌قيمت مي‌توان در حسگرها و سلول‌هاي خورشيدي استفاده کرد. اين گروه تحقيقاتي در حال بررسي امکان توليد انبوه سطوحي با خاصيت آب‌گريزي و روغن‌گريزي هستند. براي اين کار آنها قصد دارند با اتخاذ روشي مشابه، ميکرو و نانوساختار‌هايي روي سطح ايجاد کنند. يکي از مهم‌ترين مسائل موجود در توليد اين سطوح، پايداري مکانيکي بالاي آنهاست.

برهم كنش بین اجزای آلی و معدنی بسیار مهم میباشد زیرا این برهم كنش است، كه خواص نهایی مواد نانوكامپوزیتی را كنترل می كند. بسته به طبیعت اجزای یك نانوكامپوزیت مانند نوع پلیمر، ماتریس و سیلیكات لایه ای یا كاتیون آلی بین لایه های سیلیكاتی، سه ساختار در نانوكامپوزیت ها ممكن است ایجاد شود، عاملی كه برهم كنش بین كلی و پلیمر را كنترل می كند: ظرفیت تبادل یونی كلی، قطبیت محیط واكنش و طبیعت شیمیایی كاتیونهای بین لایه ای مانند یونهای آنیوم. در كل طی دیسپرسون نانوكلی داخل ماتریس سه حالت امكان دارد رخ دهد: - ساختار فازهای جدا: اگر پلیمر نتواند بین لایه های سیلیكاتی نفوذ كند یك میكرو كامپوزیت تولید میشود كه مانند كامپوزیت های متداول بوده و امكان جدایی فازی در آن وجود دارد. به جز این نوع متداول كامپوزیت ها، امكان ایجاد در ساختار دیگر وجود دارد. - ساختار لایه لایه: این ساختار با نفوذ یك یا چند زنجیر پلیمری به درون لایه های سیلیكا و ایجاد ساختار ساندویچی حاصل می شود. - ساختار پراكنده یا پخش شده: این ساختار وقتی حاصل میشود كه لایه های پركننده سیلیكاتی به طور همگن و یكنواخت در بستر پلیمری توزیع شده باشند. این ساختار لایه های كاملاً جدا شده از اهمیت بسیار ویژه ای برخوردار است زیرا برهم كنش لایه های كلی و پلیمر را به حداكثر رسانده و تغییرات بسیار مشهودی را در خواص فیزیكی مكانیكی پلیمر ایجاد می كند. در كل هنگام تهیه و فرمولاسیون نانوكامپوزیت ها دانستن میزان درجه پخش شدن یك نمونه در مقایسه با نمونه های دیگر لازم میباشد. تعدادی از این روش ها در مقالات مختلف برای این منظور گزارش شده اند. Waxd و tem عموماً دو روشی هستند كه برای شناسایی ساختار نانوكامپوزیتها به كار می روند. روش های ساخت نانوكامپوزیت ها روشهای مختلفی برای ساخت نانوكامپوزیت های سیلیكات های لایه ای به كار رفته است. اما سه روش، استفاده بیشتری دارند. - پلیمریزاسیون درجا: این روش برای اولین بار در تهیه مواد پلیمری حاوی نانوكلی بر پایه پلی آمید- 6 به كار رفته است. در این روش سیلیكاهای لایه ای به وسیله مونومر مایع یا محلول مونومر، متورم میشود، سپس مونومرها به درون لایه ها سیلیكات نفوذ كرده و پلیمریزاسیون در بین لایه ها اتفاق می افتد. - روش محلولی: این روش مشابه روش قبلی است. ابتدا كلی در یك حلال قطبی مانند تولوئن یا دی متیل فرمامید متورم شده، سپس پلیمر حل شده در حلال به محلول قبلی افزوده شده و بین لایه ها جای می گیرد. مرحله نهایی كار، تبخیر حلال است كه معمولاً در خلاء اتفاق می افتد. مزیت این روش این است كه برای همه مواد پلیمری قابل اجراست. - روش اختلاط مذاب: در این روش پلیمر مذاب كه دارای ویسكوزیته بالایی است با پركننده نانوكلی آمیخته می شود. در این روش به دلیل افزایش بی نظمی، پلیمر به داخل لایه های كلی نفوذ می كند. این روش، به دلیل پتانسیل بالایی كه برای اجرا در مقیاس صنعتی دارد به شدت مورد توجه قرار گرفته است و نانوكامپوزیت های كلی بسیار زیادی به روش اكستروژن تولید شده است. تعداد زیادی از ترموپلاستیك های قطبی مانند پلی آمید، اتیل وینیل استات و پلی استایرن به این روش درون لایه های سیلیكاتی نفوذ كرده اند اما در مورد پلی اولفین ها كه مصرف بسیار زیادی نیز دارند این فرآیند موفق نبوده است. اجرای این روش در لاستیك ها به دلیل ویسكوزیته بسیار زیاد و پدیده های الاستیك با موانع زیادی روبرو است و همین امر دلیل عدم پیشرفت قابل توجه نانوكامپوزیت های الاستومری در مقایسه با پلاستیك ها است. كاربردهای نانوكامپوزیت ها: ذرات نانو دارای این خاصیت میباشند كه میتوانند در ماتریسهای پلیمری دیسپرس شوند و با ایجاد نانوكامپوزیتها، بسیاری از خواص را در مقایسه با پلیمر خالص بهبود دهند یكسری از خواصی كه در حضور ذرات نانو بهبود اساسی یافته اند از قبیل زیرند: - خواص مكانیكی مانند استحكام، مدولها و پایداری ابعادی - كاهش نفوذ گازها، آب و هیدروكربنها - پایداری حرارتی - مقاومت در برابر اشتعال پذیری - مقاومت شیمیایی - هدایت الكتریكی یك گروه از این ذرات نانو ذرات نانو كلی میباشند كه اینها نیز میتوانند خواص كامپوزیتها را د رمقایسه با پلیمر خالص بهبود دهند و یكی از این خواص مهم، كه در نانوكامپوزیتهای بر پایه نانو كلی بسیار پیشرفت كرده است خاصیت ضد خوردگی پوششها می باشد كه در زیر به بررسی آن پرداخته ایم. خواص مقاومت به خوردگی نانوكامپوزیت های بر پایه پلیمرهای آلی- سیلیكات های لایه ای تا به حال كارهای زیادی بر روی نانوكامپوزیت های ساخته شده با نانوكلب و پلیمرهایی مانند پلی سولفون، وینیل استر، پلی متیل متااكریلات، پلی استایرن، پلی ایمید، اپوكسی، پلی فنیل سولفاید و پلی یورتان انجام شده است. نتیجه حاصل از این تحقیقات بیانگر آن است كه خاصیت ضد خوردگی با اضافه كردن نانوكلی افزایش یافته است. بهترین ماتریسی كه میتوان در آن تا حد ممكن به پخش شدن و لایه لایه شدن خوبی دست یافت ماتریس اپوكسی است. نانوكامپوزیتهای تهیه شده از دیسپرسیون ذرات كلی در داخل ماتریس پلی متیل متا اكریلات طی پلیكریزاسیون در مكان و ماتریس پلی ایمید محلول طی فرایند محلولی، مورد تست و آزمایش قرار گرفتند و با انجام آزمونهای xrd و tem مشاهده شد كه پخش شدن كلی داخل پلیمر اتفاق افتاده است و براساس یك سری آزمونهای اندازه گیری الكتروشیمیایی پتانسیل خوردگی، مقاومت پلاریزاسیون، جریان خوردگی و اسپكتروسكوپی ایمپدانس در محلول الكترولیت كلرید سدیم، 5% مشاهده شد كه پوششهای نانوكامپوزیتی با درصدهای كم كلی (1%) بر روی استیل crs خواص ضدخوردگی خارق العاده ای نسبت به خواص ضدخوردگی پلی متیل متا اكریلات خالص و پلی ایمید محلول خالص دارند. در زیر برخی از نتایج به دست آمده در این مقالات آورده شده اند. با افزایش میزان درصد كلی پتانسیل خوردگی به سمت پتانسیل های نوبل تر و همچنین دانسیته جریان خوردگی نیز كه رابطه مستقیمی با سرعت خوردگی دارد، به سمت مقادیر كمتری میل می كند. همچنین با افزایش درصد كلی مقاومت پلاریزاسیون نیز بیشتر خواهد شد. با كوچكتر شدن اندازه ذرات در حد نانو مسیر عبور یونهای خورنده برای رسیدن به سطح فلز در مقایسه با حالتی كه اندازه ذرات در حد میكرون میباشند، بیشتر شده و در نتیجه مقاومت در برابر خوردگی نیز بیشتر خواهد شد. همچنین بعد از سنتز و تهیه نانوكامپوزیتهای پلی استایرن به روش درجا و وینیل استر و انجام آزمونهای مربوط به بررسی مورفولوژی، میزان نفوذ گازهای o2 و بخار آب از میان این پوششهای نانوكامپوزیتی مشاهده شده كه نانوكامپوزیت پلی استایرن حاوی درصدهای بسیار كم از نانو كلی (1%) حدوداً، 57% و 15% كاهش در نفوذپذیری بخار آب و گاز اكسیژن به ترتیب در مقایسه با پلی استایرن بالك و نانوكامپوزیت وینیل استر حاوی 1% نانوكلی 50% كاهش در مقایسه با وینیل استر خالص از خود نشان داده اند. با افزایش میزان درصد كلی حتی در مقادیر و درصدهای بسیار پایین قابلیت ممانعت در برابر نفوذ یونهای آب و اكسیژن به داخل ماتریس پلیمری، به طور فاحشی افزایش می یابد و مشاهده چنین رفتاری به ساختار صفحه ای شكل ذرات كلی برمی گردد. همچنین بهبود خواص ضدخوردگی و مكانیكی كه طی استفاده از افزودنی كلی در داخل ماتریسهای پلی فنیلن سولفاید، پلی سولفون و اپوكسی اصلاح شده با سیلوكسان به وجود آمده مورد بررسی قرار گرفته شده است و درنهایت به این نتیجه رسیده اند كه استفاده از فیلر كلی در داخل ماتریسهای پلیمری نه تنها باعث بهتر شدن خواص شیمیایی، مكانیكی میشود بلكه به دلیل آنكه كلی یك ماده طبیعی و ارزان قیمت است و معمولاً در مقادیر كمتر از ده درصد میتواند منجر به بهبود خواص شود، استفاده از آن در بسیاری از پوششهای پلیمری پیشنهاد میشود. اخیراً اثر استفاده از مونت مورلونیت ارگانوفیلیك بر روی خواص پوششهای اپوكسی مورد بررسی قرار گرفته شده است و نتیجه حاصل نشان می دهد كه افزودن سیلیكاتهای لایه ای ارگانوفیلیك در سیستمهای اپوكسی منجر به افزایش برخی از خواص پوشش مانند چسبندگی، سختی، استحكام، جلا، مقاومت در برابر آب، الاستیسیته و مقاومت در برابر خوردگی شده است، در كامپوزیتهای پلیمری آلی، افزایش مقدار كمی از گرید مناسب كلی مقاومت در برابر خوردگی و محافظت بهتر از سطوح در شرایط مختلف را، افزایش می دهد. نتیجه: استفاده از كلی در مقیاس نانو طول مسیر نفوذ مواد خورنده و خاصیت ممانعتی را در مقایسه با حالت استفاده از ذرات در مقیاس میكرون، بیشتر می كند و در نتیجه طول عمر پوششها بیشتر خواهد شد. بنابراین سیلیكات لایه ای نقش مهمی در بوجود آوردن خاصیت ممانعتی و ایمپدانس بالا برای پوششهایی كه منجر به بهبود محافظت خوردگی میشوند، دارد. نانوكامپوزیتهای بر پایه نانوكلی مانع رسوخ محیط خورنده در میان پوشش میشود، درنتیجه، پوششهای بر پایه نانوكلی ممكن است كه به عنوان مواد دوستدار محیط و ذخیره گر انرژی پنداشته شوند. بازار تجاری آینده این پوششها در صنایع مختلف مانند صنایع دریایی، ساختمانی، سازه ها و صنایع دفاعی بیشتر گسترده خواهد شد درنهایت باید توجه شود كه برای كاربردهای تجاری و صنعتی پوششهای pcn، باید سیستمهای قوی ای در مقادیر كافی با یك قیمت قابل قبول موجود باشند. منبع: نشریه پوششهای سطحی

یك مثال خوب از صرفه جویی اقتصادی، ساخت قاب و محفظه دستگاه كلید سازی از BMC است. گروه سیلیكا (Silica) سالانه بیش از 10000 واحد از این دستگاه تولید می كند. طراحان به دنبال مادۀ جایگزین مقرون به صرفه تری نسبت به ماده قبلی یعنی آلومینیوم ریختگری بودند. برای ساخت این قاب با آلومنیوم، مبلغ زیادی صرف كارهایی پس از قالب گیری می شود تا سوراخ ها و حفره های لازم در آن ایجاد شود. رنگ آمیزی این قطعات نیز پر هزینه بوده و در صورت امكان بهتر بود تا از آن اجتناب شود. دو گزینه وجود داشت: به كارگیری گرمانرم ها و گرما سخت ها. با توجه به دلایل موجود كه در پی می آیند، در نهایت قالب گیری BMC به روش فشاری انتخاب شد. برتری های فنی ● سختی و سفتی بیشتر در مقایسه با گرمانرم ها ● یكپارچگی همه كاركردها در یك قطعه ● عدم نیاز به كار مكانیكی دوباره ● عدم نیاز به رنگ آمیزی: BMC می تواند به صورت رنگی تولید شود. ● كاهش زمان چرخه تولید در مقایسه با آلومینیوم ● طول عمر بیشتر ابزارآلات BMC ● پایداری ابعادی بیشتر در مقایسه با آلومینیوم ● كاهش سر و صدا: BMC اثر میزان كننده ای بر لرزش دارد. برتری های اقتصادی ساخت این قطعه از BMC در مقایسه با ریخته گری آلومینیوم، 50 درصد صرفه جویی اقتصادی در پی دارد. BMC در مقایسه با گرمانرم ها ● دقت ابعادی ● پایداری ابعادی (مقاومت خزشی) در طیف گسترده ای از دماها ● حفظ ویژگی ها در شرایط دما بالا و طولانی مدت (پیر شدگی) ● انبساط خطی گرمایی پایین (مانند فولاد) ● ویژگی های مكانیكی بالا (استحكام، سفتی، ضربه) ● ویژگی های الكتریكی عالی ● انعطاف پذیری در طراحی ● مقاومت به خوردگی در محیط های خورنده مثل حلالها ● ذوب نشدن، دیرسوزی، چگالی دود كم و سمیت كم، نداشتن هالوژنها ● قابلیت ساخت با ویژگی های دلخواه با سرعت مناسب رسیدن به بازار ● فشار حفره قالب پایین تر ● چرخه تولید سریع تر (در ضخامت های جداره متوسط تا ضخیم) ● قابلیت كار ماشینی ● هزینه كم به ازای هر لیتر ماده BMC در مقایسه با فلزات ● آزادی طراحی از طریق یكپارچه شدن قطعات ● كیفیت سطحی خوب، رنگ پذیری قطعه، امكان بافت دار كردن سطح ● تغییرات ابعادی خیلی كم كه معمولاً عملیات پس از قالب گیری را حذف می كند ● مقاومت فوق العاده در برابر خوردگی (مواد شیمیایی، آب و رطوبت) ● عدم نیاز به رنگ آمیزی ● ویژگی های الكتریكی (عایق سازی) عالی ● قدرت دی الكتریكی عالی ● رسانایی گرمایی پایین ● زمان سریع تر عرضه به بازار ● هزینه كم تر پروژه ● هزینه ابزارآلات پایین تر