Peyman 16150 اشتراک گذاری ارسال شده در 5 فروردین، ۱۳۸۹ مواد و توسعه 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 ماده جديد به وجود نمي آيد، بلکه با بهينه کردن و ترکيب چند ماده مي‌توان پا در عصر نوين گذاشت. دنياي نانو مواد، فرصتي استثنايي براي انقلاب در مواد کامپوزيتي است. کامپوزيت ترکيبي است از چند ماده متمايز، به طوري که اجزاي آن به آساني قابل تشخيص از يکديگر باشند. يکي از کامپوزيت‌هاي آشنا بتُن است که از دو جزء سيمان و ماسه ساخته مي‌شود. براي تغيير دادن و بهينه کردن خواص فيزيکي و شيميايي مواد، آنها را کامپوز يا ترکيب مي‌کنيم. به طور مثال، پُلي اتيلن که در ساخت چمن هاي مصنوعي از آن استفاده مي‌شود، رنگ‌پذير نيست و بنابراين، رنگ اين چمن‌ها اغلب مات به نظر مي‌رسد. براي رفع اين عيب، به اين پليمر وينيل استات مي افزايند تا خواص پلاستيکي، انعطافي و رنگ‌پذيري آن اصلاح شوند. در واقع، هدف از ايجاد کامپوزيت، به دست آوردن ماده‌اي ترکيبي با خواص دلخواه است. نانوکامپوزيت، همان کامپوزيت در مقياس نانومتر (9^10) است. نانوکامپوزيت‌ها در دو فاز تشکيل مي شوند. در فاز اول ساختاري بلوري در ابعاد نانو ساخته مي شود که زمينه يا ماتريس کامپوزيت به شمار مي رود. اين زمينه ممکن است از جنس پليمر، فلز يا سراميک باشد. در فاز دوم ذراتي در مقياس نانو به عنوان تقويت کننده براي استحکام، مقاومت، هدايت الکتريکي و ... به فاز اول يا ماتريس افزوده مي‌شود. بسته به اينکه زمينه نانو کامپوزيت از چه ماده‌اي تشکيل شده باشد، آن را به سه دسته پليمري، فلزي و سراميکي تقسيم مي کنند. کامپوزيت هاي پليمري به علت خواصي مانند استحکام، سفتي و پايداري حرارتي و ابعادي، چندين سال است که در ساخت هواپيماها به کار مي‌روند. با رشد نانوتکنولوژي، کامپوزيت هاي پليمري بيش از پيش به کار گرفته خواهند شد. تقويت پليمرها با استفاده از مواد آلي يا معدني بسيار مرسوم است. از نظر ساختاري، ذرات و الياف معمولاً باعث ايجاد استحکام ذاتي مي‌شوند و ماتريس پليمري مي‌تواند با چسبيدن به مواد معدني، نيروهاي اعمال‌شده به کامپوزيت را به نحو يکنواختي به فاز دوم يا فاز تقويت کننده منتقل کند. در اين حالت، خصوصياتي چون سختي، شفافيت و تخلخلِ ماده درون کامپوزيت تغيير مي‌کند. ماتريس پليمري همچنين مي‌تواند سطحِ فاز دوم را از آسيب دور نمايد و ذرات را طوري جدا از هم نگه دارد که رشد تَرَک به تأخير افتد. گذشته از تمام اين خصوصيات فيزيکي، اجزاي مواد نانو کامپوزيتي مي‌توانند بر اثر تعامل بين سطح ماتريس و ذرات فاز دوم، ترکيبي از خواصّ هر دو جزء را داشته باشند و بهتر عمل کنند. کامپوزيت‌هايي که زمینه فلزي دارند، کم وزن و سبک اند و به علت استحکام و سختيِ بالا، کاربردهاي وسيعي در صنايع خودرو و هوا ـ فضا پيدا کرده‌اند. اما اين کاربردها به لحاظ ضعف در قابليت کشيده شدن در چنين کامپوزيت هايي، محدود شده اند. تبديل کامپوزيت به نانوکامپوزيت سبب افزايش بازده استحکامي و رفع ضعفِ بالا مي‌شود. 2 لینک به دیدگاه
Peyman 16150 مالک اشتراک گذاری ارسال شده در 5 فروردین، ۱۳۸۹ طبقه بندی نانو کامپوزیت ها نانو کامپوزيت هاي نانو ذره اي در اين کامپوزيت‌ها از نانوذراتي همچون (خاک رس، فلزات، و...) به عنوان تقويت کننده استفاده مي شود. براي مثال، در نانو کامپوزيت هاي پليمري، از مقادير کمي (کمتر از 10درصد وزنی) ذرات نانومتري استفاده مي‌شود. اين ذرات علاوه بر افزايش استحکام پليمرها، وزن آنها را نيز کاهش مي‌دهند. مهمترين کامپوزيت هاي نانو ذره‌اي، سبک ترين آنها هستند. نانو کامپوزيت هاي نانو لوله اي نانو لوله هاي کربني در دو گروه طبقه بندي مي شوند: نانو لوله هاي تک ديواره و نانو لوله هاي چند ديواره. در اين نوع از کامپوزيت ها، اين دو گروه از نانو لوله ها در بستري کامپوزيتي توزيع مي شوند. در صورتي که قيمت نانو له‌ها پايين بيايد و موانع اختلاط آنها رفع شود، کامپوزيت هاي نانولوله اي موجب رسانايي و استحکام فوق العاده اي در پليمرها مي‌شوند و کاربردهاي حيرت‌انگيزي همچون آسانسور فضايي براي آن قابل تصور است. تحقيقات در زمينه توزيع نانولوله هاي کربني در پليمرها بسيار جديد هستند. علاقه به نانو لوله هاي تک ديواره و تلاش براي جايگزين کردن آنها در صنعت، به علت خصوصيات عالي مکانيکي و رسانايي الکتريکي آنها است. (رسانندگي الکتريکي اين نانولوله ها در حد فلزات است.) اما در دسترس بودن و تجاري بودن نانولوله هاي چند ديواره، باعث شده است که پيشرفت بيشتري در اين زمينه صورت بگيرد. تا حدي که اکنون مي‌توان از محصولاتي نام برد که در آستانه تجاري شدنِ توليد هستند. براي نمونه، نانولوله هاي کربني چند ديواره در پودرهاي رنگ به کار رفته‌اند. استفاده از اين نانولوله ها باعث مي‌شود که رسانايي الکتريکي در مقدار کمي از فاز تقويت کننده به دست آيد. از نظر نظامي نيز فراهم کردن هدايت الکتريکي، فرصت‌هاي انقلابي به وجود خواهد آورد. به عنوان مثال، از پوسته‌هاي الکتريکي - مغناطيسي گرفته تا کامپوزيت هاي رساناي گرما و لباس‌هاي سربازان آينده! 1 لینک به دیدگاه
Peyman 16150 مالک اشتراک گذاری ارسال شده در 6 فروردین، ۱۳۸۹ نانو کامپوزیت های تولید شده نانو کامپوزيت خاک رس ـ پليمر نانو کامپوزيت خاک رس ـ پليمر يک مثال موردي از محصولات نانوتکنولوژي است. در اين نوع ماده، از خاک رس به عنوان فاز ثانویه براي بهبود خواص پليمرها استفاده مي‌شود. خاک رس هاي نوع اسمکتيت، ساختار لايه لايه دارند و هر لايه تقريباً يک نانومتر ضخامت دارد. صدها يا هزاران عدد از اين لايه ها به وسيله يک نيروي واندروالسي ضعيف روي هم انباشته مي‌شوند تا يک جزء رُسي را تشکيل دهند. با يک پيکربندي مناسب، اين امکان وجود دارد که رُس ها را به اشکال و ساختارهاي گوناگون، درون يک پليمر به شکل سازمان يافته قرار دهيم. معلوم شده است که بسياري از خواص مهندسي، هنگامي که در ترکيب از ميزان کمي ــ معمولا ً چيزي کمتر از 5 درصد وزني ــ فاز ثانویه استفاده شود، بهبود قابل توجهي مي يابد. امتياز ديگر نانو کامپوزيت هاي خاک رس ـ پليمر اين است که تأثير قابل توجهي بر خواص اُپتيکي (نوري) پليمر ندارند. ضخامت يک لايه رُس منفرد، بسيار کمتر از طول موج نور مرئي است. بنابراين، نانو کامپوزيتي که خوب ورقه شده باشد، از نظر اُپتيکي شفاف است. از طرفي، با توجه به اينکه امروزه حجم وسيعي از کالاهاي مصرفي جامعه را پليمرهايي تشکيل مي دهند که به راحتي مي سوزند يا گاهي در مقابل شعله فاجعه مي آفرينند، لزوم تحقيق در خصوص مواد ديرسوز احساس مي‌شود. نتايج تحقيقات حاکي از آن است که ميزان آتش گيري در اين نانو کامپوزيت هاي پليمري حدود 70 درصد نسبت به پليمر خالص کمتر است. در عين حال، اغلب خواص کاربردي پليمر نيز تقويت مي‌شوند. اولين کاربرد تجاري نانو کامپوزيت هاي خاک رُس ـ نايلون 6، به عنوان روکش نوار زمان سنج براي ماشين‌هاي تويوتا، در سال 1991 بود. در حال حاضر نيز از اين نانوکامپوزيت در صنعت لاستيک استفاده مي شود. با افزودن ذرات نانومتري خاک رُس به لاستيک، خواص آن به طور قابل ملاحظه اي بهبود پيدا مي کند که از جمله مي توان در آنها به موارد زير اشاره کرد: 1. افزايش مقاومت لاستيک در برابر سايش 2. افزايش استحکام مکانيکي 3. افزايش مقاومت گرمايي 4. کاهش قابليت اشتعال 5. کاهش وزن لاستيک نانو کامپوزيت الماس ـ نانولوله محققان توانسته‌اند سخت ترين ماده شناخته شده در جهان (الماس) را با نانو لوله هاي کربني ترکيب کنند و کامپوزيتي با خصوصيات جديد به دست آورند. اگرچه الماس سختيِ زيادي دارد، ولي به طور عادي هادي جريان الکتريسيته نيست. از طرفي، نانولوله هاي کربن به شکلي باورنکردني سخت و نيز رساناي جريان الکتريسيته اند. با يکپارچه کردن اين دو فُرمِ کربن با يکديگر در مقياس نانومتر، کامپوزيتي با خصوصيات ويژه به دست خواهد آمد. اين کامپوزيت مي‌تواند در نمايشگرهاي مسطح کاربرد داشته باشد. الماس مي تواند نانو لوله هاي کربني را در مقابلِ ازهم گسيختگي حفظ کند. در حالي که به طور طبيعي، وقتي نمايشگر را فقط از نانولوله هاي کربني بسازند، ممکن است از هم گسيخته شوند. اين کامپوزيت همچنين در رديابي هاي زيستي کاربرد دارد. نانو لوله‌ها به مولکول هاي زيستي مي چسبند و به عنوان حسگر عمل مي کنند. الماس نيز به عنوان يک الکترود فوق العاده حساس رفتار مي‌کند. تنها چيزي که در اين تحقيقات واضح نيست اين است که الماس و نانو لوله هاي کربني چگونه محکم به هم مي‌چسبند؟ لینک به دیدگاه
Peyman 16150 مالک اشتراک گذاری ارسال شده در 9 فروردین، ۱۳۸۹ جديدترين خودرو نانوکامپوزيتي اين خودرو توسط شرکت جنرال موتورز طراحي شده و به علت استفاده از مواد نانوکامپوزيتي در قسمت‌هاي مختلف آن، حدود 8 درصد سبکتر از نمونه هاي مشابه قبلي است و علاوه بر سبک بودن، در برابر تغييرات دمايي هم مقاومت مي‌کند. توپ تنيس نانوکامپوزيتي شرکت ورزشي ويلسون، يک توپ تنيس دولايه به بازار عرضه کرده که عمر مفيد آن حدود چهار هفته است ــ در حالي که توپ‌هاي معمولي عمر مفيدشان در حدود دو هفته است ــ ولي از نظر خاصيت ارتجاعي و وزن تفاوتي بين اين دو مشاهده نمي شود. علت مهم و اصلي دوام توپ هاي نانو کامپوزيتي، وجود يک لاية پوشش نانو کامپوزيتي به ضخامت 20 ميکرون به عنوان پوستة داخلي است که باعث مي‌شود هواي محبوس در داخل توپ ضمن ضربه خوردن خارج نگردد، درحالي‌که توپ هاي معمولي از جنس لاستيک و در برابر هوا نفوذپذيرند. الياف نانو، تحولي در صنعت نساجي امروزه ساخت کامپوزيت هاي تقويت شده به وسيلة نانو الياف پيشرفت چشمگيري کرده است. ليفچه‌هاي کربنيِ جامد و توخالي با چند ميکرون طول و دو تا بيش از صد نانومتر قطر خارجي خلق شده‌اند که مصارفي در مواد کامپوزيت و روکش دارند. يکي از دانشجويان کارشناسي ارشد دانشکدة مهندسي نساجي دانشگاه اميرکبير، دستگاه توليد نانو الياف از محلول پليمري را طراحي کرده و ساخته است. اين دستگاه در فيلتراسيون مايعات، گازها و مولکول ها، امور پزشکي مانند مواد آزادکنندة دارو در بدن، پوشش زخم، ترميم پوست، نانوکامپوزيت‌ها ، نانوحسگرها، لباس‌هاي محافظ نظامي و... کاربرد دارد. مهمترين تأثير نانوکامپوزيت‌ها در آينده کاهش وزن محصولات خواهد بود. ابتدا کامپوزيت هاي سبک وزن و بعد تجهيزات الکترونيکي کوچکتر و سبکتر در ماهواره هاي فضايي. سازمان فضايي آمريکا (ناسا) در حمايت از فناوري نانو بسيار فعال است. بزرگترين تأثير فناوري نانو در فضاپيماها، هواپيماهاي تجاري و حتي فناوري موشک، کاهش وزن مواد ساختمانيِ سازه‌هاي بزرگ دروني و بيروني، جدارة سيستم‌هاي دروني، اجزاي موتور راکت‌ها يا صفحات خورشيدي خواهد بود. در مصارف نظامي نيز کامپوزيت ها موجب ارتقا در نحوة حفاظت از قطعات الکترونيکي حساس در برابر تشعشع و خصوصيات ديگر همچون ناپيدايي در رادار مي‌شوند. کامپوزيت هاي نانو ذرة سيليکاتي به بازار خودروها وارد شده اند. در سال 2001 هم جنرال موتورز و هم تويوتا شروع به توليد محصول با اين مواد را اعلام کردند. فايده آنها افزايش استحکام و کاهش وزن است که مورد آخر صرفه‌جويي در سوخت را به همراه دارد. علاوه بر اين، نانوکامپوزيت‌ها به محصولاتي همچون بسته‌بندي غذاها راه يافته‌اند تا سدي بزرگتر در برابر نفوذ گازها باشند (مثلاً با حفظ نيتروژن درونِ بسته يا مقابله با اکسيژن بيروني). همچنين خواصّ تعويق آتش‌گيريِ کامپوزيت‌هاي سيليکات نانوذره‌اي، مي‌تواند در رختِ خواب، پرده‌ها و غيره کاربردهاي بسياري پيدا کند. برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید. ورود یا ثبت نام لینک به دیدگاه
ارسال های توصیه شده