رفتن به مطلب

جداسازی ترکیبات گوگردی موجوددر بنزین توسط کاتالیست برپایه نانو لوله های کربنی


ارسال های توصیه شده

نانو لوله های کربنی چند لايه اصلاح شده جاذبی جديد و سبز برای استخراج و پيش تغليظ مقادير کم

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

  • Like 2
لینک به دیدگاه

تاكنون از نانولوله های كربنی به طور موفقیت آمیزی در قطعات مختلف مدارهای نانو مقیاس از جمله ترانزیستورها، مبدل ها و كلید ها استفاده شده و اكنون دانشمندان توانسته اند حافظه فراری از جنس نانولوله های كربنی بسازند كه اگر چه در مراحل مقدماتی و اولیه است اما بسیار نویدبخش است.

 

این محصول تا تكمیل و تبدیل شدن به كالایی قابل عرضه در بازار بسیار فاصله دارد اما در عین حال گام مهمی جهت فراهم ساختن زمینه استفاده از نانولوله های كربنی در قطعات اصلی الكترونیكی به شمار می آید

جوان دای، سرپرست این طرح تحقیقاتی از فیزیكدانان دانشگاه پلی تكنیك هنگ كنگ در این باره می گوید كه سایر ابزارهای مشابهی كه تاكنون ساخته شده در آنها از نانولوله های كربنی استفاده شده است و تنها می توانند در دماهای بسیار پایینی كه كاربرد عملی ندارند كار كنند.

این ابزار جدید، قابلیت حیرت انگیزی در نگهداری طولانی مدت اطلاعات، آن هم در دمای اتاق از خود نشان داد و این امر نشان از امكان پذیر بودن روند كلی ساخت ابزارهای حافظه فرار با استفاده از نانولوله های كربنی دارد.

  • Like 2
لینک به دیدگاه

تحریک رشد غضروف از طریق نانولوله ها

مهندسین بایو امیدوار هستند که برخی از مسائل مرتبط با معالجه مفاصل جراحی شده به زودی حل شود. افراد بسیاری که تخریب غضروف استخوان را تحمل می کنند، هیچ گاه کاملاً بهبود نمی یابند زیرا عموماً غضروف استخوان توانایی التیام و بازساخت خود را همانند دیگر بافت ها ندارد. اما Thomas Webster مهندس نانوفناوری دانشگاه Brown راهی را برای ساخت دوباره غضروف به صورت طبیعی با بهره گیری از نانولوله های کربنی و پالس های الکتریکی ابداع کرد

تا کنون معمول ترین روش برای آرام کردن درد از بین رفتن غضروف، تزریق مسکن به همراه یک ژل مصنوعی بود که قابلیت های غضروف را به عنوان جاذب ضربه دارد. اما این، راه حلی موقتی است، که نیاز به تزریقات متوالی و پی در پی دارد.

پژوهش های علمی Webster راه حل بهتری را پیشنهاد دادند. نتایج منتشر شده اخیر از پژوهش او، نشان می داد که غضروف استخوان می تواند به طور طبیعی از طریق ساخت یک سطح سنتزی که سلول های شکل دهنده غضروف را جذب کند، ساخته شود.

این سلول ها می توانند هم محور شده و از طریق پالس های الکتریکی تکثیر شوند. دانشگاه Brown بیان می کند که این اولین مطالعه در جهت بازساخت غضروف با استفاده از این روش است.

Webster و تیم تحقیقاتی او یافتند که سطوح زبر و ناصاف نانولوله های کربنی بسیار شبیه به طرح بافت طبیعی هستند. به همین دلیل، سلول های شکل گیری غضروف به نام نرمه استخوان، نانولوله ها را به عنوان یک محیط طبیعی برای ساکن شدن می دانند.

پژوهش پیشین شامل استفاده از سطوح میکرونی بود که در مقیاس نانو نرم کننده هستند. Webster باور دارد که سطوح نانوکربنی به دلیل زبری شان و نیز به دلیل اینکه می توانند برای تناسب کانتورهای محیط های ساخته نشده، شکل گیرند، بهتر عمل می کنند.

همچنین پژوهش او نشان داد که سلول های غضروف اگر توسط پالس های الکتریکی حذف شوند می توانند برای رشد با دانسیته بالاتر ترغیب شوند. زمانی که مشخص شد او کاملاً در مورد علت اینکه الکتریسیته این تاثیر را دارد مطمئن نیست، Webster گفت که تصور می کند علت این است که الکتریسیته به یون های کلسیم برای ورود به سلول ها کمک می کند و کلسیم نقش یک تابع اولیه را برای رشد غضروف ایفا می کند.

هم اکنون تیم تحقیقاتی Brown قصد دارد روش بازساخت غضروف را بر روی حیوانات آزمایش کند و اگر موفقیت آمیز بود، بر روی انسانن آزمایش کنند. بنیاد علوم ملی، تحت اتحادیه نانوفناوری ملی، هزینه آنها را تقبل کرده است.

تکنیک رشد استخوان شامل استفاده از بافت های نانولوله و خواص الکتریکی می باشد. ورقه های پلی کربن سخت شده با نانولوله ها، سطح بهینه بیشتری برای رشد سلول های غضروف نسبت به پلی کربن بدون پوشش می سازند. به نظر می رسد لوله ها یک داربست بهتری را جهت تحریک سلول ها برای رشد فشرده تر فراهم می آورند. به دلیل اینکه این مواد هنوز کاملاً واضح نیست، گروه Brown به این نتیجه رسید که سلول های غضروف اگر یک شارژ الکتریکی به نانولوله ها وارد شود، می توانند برای رشد سریعتر تحریک شوند. اگر فعالیت های آنها نتیجه دهد، محققان کاشتنی های غضروف و جایگزین های پیشرفته مفاصل را باور خواهند کرد.

  • Like 2
لینک به دیدگاه
  • 3 هفته بعد...

ساختار نانولوله هاي کربني مانند يک صفحه گرافيت است که دو سر آن به هم متصل شده و يک استوانه ساخته اند. همانطور که ديديد، دو سر صفحه گرافيت را به سه شکل مختلف مي توان به هم متصل نمود، بنابراين سه نوع نانولوله خواهيم داشت:

1- نوع زيگزاگ

اتمهاي متصل به هم در اين نوع شکل زيگزاگ را پديد مي آورند:

01.jpg

2- نوع صندلي

در اين نوع، اتم ها طوري به يکديگر اتصال يافته اند که فرم صندلي را براي ما تداعي مي کنند:

02.jpg

3- نوع نامتقارن

رديف هاي اتمي در اين نوع نانولوله به صورت اريب قرار مي گيرند، بنابراين اگر اين نانولوله را مقابل آينه قرار دهيد، تصويري متفاوت از اصل را خواهيد ديد و به همين علت هم ، نامتقارن نام گرفته است:

03.jpg

براي انجام بازي «تقارن آينه اي» به آدرس زير سري بزنيد:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

و براي اين که عکس هاي واقعي از نانولوله هاي کربني را ببينيد به نشاني زير مراجعه کنيد:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

براي ساختن نانولوله هاي گفته شده در بالا با کاغذ، صفحات زير را داونلود کنيد. اين صفحات ساختار شش ضلعي هاي منتظم اتمهاي کربن را نشان مي دهد. براي ساختن نانولوله ها، صفحات را طوري به يکديگر بچسبانيد که کلمات «زيگزاگ»، «صندلي» و «نامتقارن» کامل شوند.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

  • Like 1
لینک به دیدگاه

مقدمه:

كربن يكي از عناصر شگفت‌انگيز طبيعت است و كاربردهاي متعدد آن در زندگي بشر، به خوبي اين نکته را تاييد مي کند. به عنوان مثال فولاد ـ كه يكي از مهم‌ترين آلياژهاي مهندسي است ـ از انحلال حدود دو درصد کربن در آهن به حاصل مي شود؛ با تغيير درصد كربن (به‌ميزان تنها چندصدم درصد) مي توان انواع فولاد را به دست آورد. «شيمي آلي» نيز علمي است که به بررسي ترکيبات حاوي «كربن» و «هيدروژن» مي پردازد و مهندسي پليمر هم تنها براساس عنصر كربن پايه‌گذاري شده است.

كربن، به چهار صورت مختلف در طبيعت يافت مي‌شود که همه اين چهار فرم جامد هستند و در ساختار آنها اتم‌هاي كربن به صورت كاملاً منظم در كنار يکديگر قرار گرفته‌اند. اين ساختارها عبارتند از:

1- گرافيت

2- الماس

3- نانولوله‌ها

4- باكي‌بال‌ها (مانند C60 در شکل زير )

01.jpg

گرافيت:

گرافيت يكي از مهم‌ترين ساختارهاي كربن در طبيعت است و از ‌قرارگرفتن شش اتم كربن در کنار يکديگر به وجود آمده است. اين اتم هاي كربن به گونه اي با يکديگر ترکيب شده اند كه يك‌ شش ‌ضلعي منتظم را پديد مي آورند و از مجموع آنها، صفحه اي به دست مي آيدكه به عنوان يک « لاية گرافيت» در نظر گرفته مي‌شود.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

اتم‌هاي كربن با پيوندهاي كووالانسي ـ كه پيوندي قوي و محکم است ـ به يکديگر متصل شده‌اند. لازم به ذكر است كه اتم هاي كربن به کار رفته در يک لاية گرافيت نمي‌توانند با كربني خارج از اين لايه پيوند كووالانسي بدهند. بنابراين يک لاية گرافيت از طريق پيوندهاي واندروالس ـ كه پيوندهايي ضعيف هستندـ به لاية‌ زيرين متصل مي شود. اين مساله باعث مي‌شود كه صفحه‌هاي گرافيت به‌راحتي روي يکديگر بلغزند. به همين دليل از اين ترکيب در «روغن‌كاري» و «روان‌كاري» استفاده مي‌شود. علت نرمي سطوحي که با مداد روي آنها نوشته شده است نيز همين نکته مي باشد.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

نانولوله‌ها

يك لايه گرافيت را در نظر بگيريد. اتم‌هايي را كه در يك رديف قرار گرفته‌اند با ( n,m ) ـ كه نشان‌دهندة مختصات يك نقطه در صفحه است ـ مكان‌يابي مي‌كنيم. به طوري كه مختصات n، مربوط به ستون اتم‌ها و مختصات m مربوط به رديف اتم‌ها باشد.

همان‌طور كه مي‌دانيم براي تهيه يک لوله از يک صفحه، کافي است يك نقطه از صفحه را روي نقطه ي ديگر قرار دهيم. يك نانولوله مانند صفحة گرافيتي است که به شکل لوله درآمده باشد. بسته به اينکه چگونه دو سر صفحه گرافيتي به يکديگر متصل شده باشند، انواع مختلفي از نانولوله ها را خواهيم داشت.

02.gif

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

1. نوع زيگزاگ

براي ساختن نوع زيگزاگ نانولوله، مطابق شکل اتم‌ها را در راستاي افقي (ستون به ستون) شمرده {(0و1) ، (0و2) و ... }، اتم انتهايي(0و5) را با خم کردن صفحه، بر روي اتم ابتدايي (0و0) انطباق مي دهيم. براي اطمينان از درستي روش ساخت بايد دقت کنيم که در آخر کار، در راستاي افقي يک خط شکسته زيگزاگ به دور نانولوله ببينيم.

03.jpg

2. نوع صندلي

در صورتي كه اتم ابتدايي و اتمي که در وضعيت 45 درجه نسبت به آن قرار دارد، روي هم قرار بگيرند، نانولوله نوع صندلي به دست مي آيد. در اين حالت مي‌توانيم بين اين دو اتم يك خط مستقيم رسم كنيم كه معادلة آن «m=n» است. يعني شمارة ستون و رديف هر يک از آنها با يکديگر برابر است. در اين حالت با يک بار گردش به دور نانولوله تعدادي صندلي پشت سر هم خواهيم ديد.

04.gif

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

3. نوع نامتقارن

در اين حالت نيز مشابه روش صندلي عمل مي‌کنيم، با اين تفاوت که در مختصات اتم انتهايي، mn خواهد بود. اگر يک بار افقي به دور نانولوله بچرخيم مجموعه‌اي از صندلي‌ها را مي‌بينيم که نسبت به افق، به صورت مايل قرار گرفته‌اند.

براي ساختن مدلي از هر کدام از انواع نانولوله‌ها فقط کافي است مطابق شکل کاغذ را خم کرده و نقطه ي انتهايي را بر نقطه ي ابتدايي منطبق نماييد.

05.jpg

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

اين لوله هاا به علت آنکه داراي قطر چند نانومتري مي باشند «نانولوله» نام گرفته اند. يعني ما با اتصال دونقطه ي يك صفحة گرافيتي به هم، لوله‌اي را به دست آورده‌ايم كه قطر فضاي خالي داخلي آن چند ميلياردم يك متر است. (اگر طول يك متر را به يك ميليارد قسمت تقسيم كنيم، ضخامتي معادل يك نانومتر به دست مي‌آيد)

خواص نانولوله‌ها

هريك از سه نوع نانولوله، به خاطر آرايش اتمي خاصي خود،‌ داراي خواصي مي‌باشند كه در اينجا به چند ويژگي مشترك بين آنها اشاره مي‌كنيم:

1. خواص مكانيكي

نانولوله‌ها داراي پيوندهاي محكمي در بين اتم‌هايشان مي باشند وبه همين علت در برابر نيروهاي کششي مقاومت واستحکام زيادي از خود نشان مي دهند. به عنوان مثال نيروي لازم براي شکستن يک نانولوله ي کربني چند برابر نيرويي است که براي شکستن يک قطعه فولاد ـ با ضخامتي معادل يک نانو لوله ـ احتياج داريم.

اما جالب است که بدانيم پيوندهاي بين اتمي در نانولوله‌ها علاوه بر ايجاداستحكام بالا، شكل‌پذيري آسان و حتي پيچش را درآنها ميسر مي سازد! در حالي که فولاد تنها دربرابر نيروهاي كششي داراي مقاومت است و براي پيچش انعطاف پذيري لازم را ندارد.

در بررسي كاربرد نانولوله‌ها و به کار گيري خواص آنها ، مي توانيم به استفاده از اين ترکيبات به عنوان «رشته» در مواد مركب،اشاره كنيم؛ به چنين موادي «كامپوزيت» مي‌گويند. ملموس‌ترين مثال كامپوزيت «کاه‌گِل» است. كاه‌گِل مخلوطي از «کاه» و «گِل» است که در آن، كاه به عنوان رشته‌هايي كه استحكام و انعطاف‌پذيري بهتري نسبت به گل دارد، پراكنده شده است تا مانع از ترك‌خوردن آن شود. گل را اصطلاحا «زمينه» مي ناميم. نانولوله ها نيز چون استحكام و شكل‌پذيري خوبي دارند، ‌در مواد مركب با زمينه‌هاي فلزي، پليمري و سراميكي استفاده مي‌شوند. اما مهم‌ترين فاكتوري که كه باعث برگزيدن نانولوله به عنوان رشته در مواد مركب (كامپوزيت) شده است، وزن كم آن است ، در حالي که استحكام آن بالاست. از مهم‌ترين موارد استفادة چنين مواد مركبي مي‌توان به موارد زير اشاره كرد:

بدنة هواپيما و هليكوپتر، زه راكت‌هاي تنيس و ...

2. خواص فيزيكي

مهم‌ترين خاصيت فيزيكي نانولوله‌ها،«هدايت الكتريكي» آنهاست. هدايت الكتريكي نانولوله‌ها بسته به زاويه و نوع پيوندها، از دسته‌اي به دستة ديگر كاملاً متفاوت است؛ هر اتم در جايگاه خود در حال ارتعاش‌ است، وقتي كه يك الكترون (يا بار الكتريكي) وارد مجموعه اي از اتم ها مي‌شود، ارتعاش اتم‌ها بيشتر شده و در اثر برخورد با يکديگر بار الكتريكي وارد شده را انتقال مي‌دهند. هرچه نظم اتم‌ها بيشتر باشد، هدايت الكتريكي آن دسته از نانولوله‌ها بيشتر خواهد بود. تقسيم بندي ابتداي متن بر اساس نظم اتمهاي کربن در نانولوله و در نتيجه رسانايي آنها‌ انجام شده است؛ براي مثال نانولوله نوع صندلي 1000 بار از مس رساناتر است، در حالي که نوع زيگزاگ و نوع نامتقارن نيمه رسانا هستند. خاصيت نيمه رسانايي نانولوله ها بسته به نوع آنها تغيير مي کند.

* خواص فوق‌العادة نانولوله‌ها و روشهاي پيچيده توليد آنها باعث شده است که قيمت هرگرم از اين ماده حدود چندصد دلار باشد.

  • Like 1
لینک به دیدگاه
×
×
  • اضافه کردن...