نانو تكنولوژی

نانو تكنولوژی
رشته تحصیلی : شیمی

فرمت فایل : doc

تعداد صفحات : 13

حجم فایل (به کیلوبایت) : 14

فرمت دانلود : رار/ زیپ

مبلغ : 2500 تومان

خرید و دانلود

نانو تکنولوژی

سیر پیشرفت مواد با ساختار بسیار ظریف یا نانو ساختار

معرفی مواد نانوساختار

تقسیم بندی (Classification):

ساختار

سنتز مواد نانوساختار

خواص

دیفوزیون و سینتر شدن

خواص مكانیكی

خواص مغناطیسی

خواص كاتالیستی

مقدمه :

اولین كسی كه مفاهیم نانوتكنولوژی را پیشنهاد نمود، ریچارد فینمن- برنده جایزه نوبل فیزیك در سال 1965 بود. او در سخنرانی تاریخی خود با عنوان “در آن پایین اتاقها (فضاهای) بسیاری وجود دارد” چشم انداز جالبی را از ساخت و ساز در مقیاس اتمی و مولكولی را متصور ساخت. او عقیده داشت در مقیاسهای بسیار كوچك خواص مواد با خواص فعلی اشان فرق می كند و لذا با كنترل ماده در مقیاس اتمی و مولكولی می توان به خواصی از مواد دست یافت كه اكنون از آنها استفاده نمی كنیم.

در سال 1974، Taniguchi ایده های فینمن را نانوتكنولوژی نامید. او بین مهندسی در اندازه میكرومتر مانند میكروالكترونیك كه در آنها روزها دوران اوجش را می‌گذارند و مهندسی در مقیاس زیر میكرومتر تفاوت قائل شد.

از آن زمان تا كنون تلاش برای كشف خواص جدیدی از مواد در در مقایس نانومتر با سرعت روبه پیشرفت است. دو تا از دستاوردهای بزرگ آن میكروسكوپهای SPM (Scanning Probe Microscope) و كشف آلوتروپی جدیدی از كربن به نام Buckminister Fullerenene یا Buckyball هستند. اختراع میكروسكوپهای SPM كه دو تا از معروفترین آنها STM و AFM هستند كار مطالعه و بررسی ساختارهای بسیار ریز و در حد نانومتر را تسهیل كردند و كشف باكی بال ها باعث ایجاد ساختارهای تیوب- مانند شد كه در آنها ورقه های گرافیت به شكل لوله در می آیند و دو سر آنها با دو نیم فولرن بسته می شود. ضخامت این لوله ها فقط چند میلیونیم متر یا چند نانومتر و طول آنها به حدود 100 میكرومتر می رسد. این نانولوله ها از فولاد محكمتر اما سبك وزن اند، خم شدنهای پی در پی، تابیدن و پیچیدن را تحمل می كنند، می توانند به اندازه مس رسانای الكتریسیته و یا مانند سیلیسیم خاصیت نیم رسانایی از خود نشان بدهند. بهتر از هر ماده شناخته شده دیگری گرما را منتقل می كنند و خاصیت جذب هیدروژن را نیز دارا می باشند.

علم و تكنولوژی نانو در واقع یك نگاه و یك رویكرد جدید در علوم و مهندسی با كنترل ماده از مقیاس اتم و مولكول و یا از مقیاس نانومتر می باشد و لذا در تمامی حوزه های علم و تكنولوژی و صنایع مختلف تحول و تغییر ایجاد خواهد كرد.

سیر پیشرفت مواد با ساختار بسیار ظریف یا نانو ساختار:

در زمینه علم مواد می توان دو مرحله را به عنوان مراحل توسعه و پیشرفت مواد با ساختار Ultrafine یا همان مواد با ساختار نانومتر مشخص كرد.

اولین مرحله را می توان از سال 1870 تا سال 1970 دانست. در این مرحله میكرو ساختار به عنوان پارامتر اصلی كنترل كننده خواص مكانیكی، مغناطیسی و الكتریكی معرفی شد. سرآغاز آن كارهای Sorby روی خواص مكانیكی آهن بود كه نشان داده سختی مارتنزیت بخاطر تغییرات آلوتروپیك در آلیاژهای آهن و میكروساختار بسیار ظریف باقی مانده است. پدیده رسوب سختی نیز ارتباط بین میكروساختار و خواص را پیشنهاد نمود. Wilm در سال 1906 آلیاژ Ag-Co-Mg-Mn را كوئینچ نمود و بعد از چند هفته مشاهده نمود كه سختی آن بیشتر شده است. بعدها متوجه شدند كه این افزایش سختی ناشی از رسوب یك فاز جدید در مقیاس زیر میكرومتر است. در سال های بعد نظریه های عیوب شبكه ایی و مشخصه های آن روی جامدات كریستالی و اختراع میكروسكوپهای با قدرت تفكیك پذیری بالا باعث پیشرفت بسیار زیادی در درك خواص وابسته به ساختار و میكرو ساختار شد.

و دومین مرحله را نیز می توان بعد از سال 1970 دانست. در این زمان Gleiter، Turnball و دیگران با روشهای گوناگون مواد با ساختار بسیار ریز (Ultrafine) یا نانومتری تولید می كردند و سپس خواص آنها را بررسی می نمودند. به عنوان مثال Gleiter و همكارانش توسط روش Inert Gas Condensation پودرهای نانومتری فلزی تولید می كردند و سپس تحت محیط با خلاء بسیار بالا آنها را به صورت دیسكهای كوچكی متراكم می نمودند و آنها را آنالیز می كردند. مطالعات آنها نشان داد كه با تغییر آرایش مواد و دستكاری در میكروساختار مواد می توان جامداتی با ساختار اتمی/ الكترونی جدید ساخت. این پیشرفتها ایده های فینمن در مورد نانوتكنولوژی را به حقیقت بیشتر نزدیك كرد.

معرفی مواد نانوساختار (Introduction to Nanostructured Materials):

مواد نانو ساختار جامداتی هستند كه اجزای ساختار آنها حداقل در یك بعد در حد نانومتر باشد. در واقع فقط نانوساختار به موادی (فلز، سرامیك، پلیمر، كامپوزیت، نیمه هادی، شیشه) گفته می شود كه شامل دانه ها یا كلاسترها یا لایه ها و یا فیلامنت هایی كمتر از 100 نانومتر باشند و در واقع می توان آنها را به چهار گروه زیر تقسیم بندی نمود.