تبلیغات
وبلاگ شخصی ZiBEDER page contents بدانیم تا بمانیم - نانو ذرات

ابزار منو ثابت

ابزار هدایت به بالای صفحه

نانو ذرات
نانوذرات ساختار كریستالی دارند و از در كنار هم قرار گرفتن آنها نانوكریستال ها ساخته می شوند. هنگامی كه از میكروذرات به سمت نانوذرات می رویم، تعداد زیادی از خصوصیات فیزیكی آنها تغییر می كند.

دوتا از دلایل چنین تغییراتی، یكی افزایش نسبت سطح به حجم و دیگری اندازه حركت كننده در درون حوزه هایی است كه اثرات كوانتومی در آن حاكم است. در واقع هرچه از مكانیك كلاسیك به سمت مكانیك كوانتومی حركت می كنیم، ذرات كوچكتر شده و رفتارهای كوانتومی بیشتری نشان می دهند.
در واقع نسبت اتم های سطحی درونی افزایش می یابد و به تدریج خصوصیات اتم های سطحی به رفتار اتم های درونی غلبه می كند. این تغییرات روی خصوصیات منزوی بودن ذرات و اندركش آنها با دیگر مواد تاثیر می گذارد. افزایش سطح عاملی تعیین و مهم در كارایی كاتلیست ها و ساختارهای همانند الكترودهاست و باعث افزایش كارایی و بهره وری باطری و پیل های سوختی است كه از این الكترودها استفاده می كنند. همچنین افزایش سطح (رویه سطحی) نانوذرات، تاثیر زیادی بر روی اندركنش بین مواد تركیبی مانند نانو كامپوزیت ها دارد و موجب تغییر در خصوصیات شیمیایی، مكانیكی و الكتریكی این مواد می گردد. با توجه به اینكه ابعاد نانو ذرات از طول موج نور مرئی بیشتر است، می توان از آنها در كاربردهای بسته بندی از نظر زیبایی، فن آرایش و تزئین و روكش های رنگ استفاده كرد. با توجه به اثرات كوانتومی یا افزایش اتم های سطحی، برخی از خصوصیات نانوذرات ممكن است به راحتی قابل پیش بینی نباشد. برای مثال اخیرا نشان داده شده است كه ساختار نانوذرات سیلیكون نانوكره هایی با قطر بین 100-40 نانومتر می باشد كه نه تنها از سیلیكون سخت تر است، بلكه سختی بین الماس و یاقوت می باشد.



سال های زیادی از استفاده از نانوذرات می گذرد، اما احتمالا اولین جایی كه از نانوذرات استفاده شده است مربوط به ظروف شیشه ای در سلسله های باستانی چین باشد. یك جام رومی به نام «جام لیكرگوس*» متعلق به قرن چهارم میلادی است و در موزه انگلستان نگهداری می شود و بر روی آن تصویری به صورت برجسته از شاه افسانه ای لیكرگوس نقش بسته است. ساختار جام عمدتاً از دی اكسید سیلسیم و مقداری اكسید سدیم و كلسیم تشكیل شده است كه روكشی از نانوذرات طلا بر روی آن قرار گرفته است. وجود نانوذرات طلا باعث می شود تا هنگامی كه نور از درون جام می تابد، جام به رنگ سبز و هنگامی كه نور از بیرون می تابد، جام به رنگ قرمز درآید. البته در آن زمان علت این اثر شناخته شده نبود. اخیراً انواع بسیار گوناگونی از نانوذرات، از ماده های مختلف ساخته شده است كه مهم ترین و متداول ترین نوع نانوذرات تولید شده جدید، سرامیك ها هستند كه از بخش های مهم سرامیك های اكسید فلزی می باشند، همانند اكسیدهای تیتانیوم، آهن، آلومینیوم و...
همان طوری كه می دانیم نانوذرات می بایست كوچكتر از 100 نانومتر باشند و برای ذراتی در این ابعاد نیز كاربردهای نوینی یافت شده است. استفاده از نانو ذرات در نانو پودرهای سرامیك فلزی و اكسید فلزی باعث افزایش سختی آنها نسبت به حالت قلبی در همان اندازه، در تمامی ابعاد دیگر است. كوچك شدن ابعاد ذرات تا این اندازه باعث تغییر خصوصیات الكترونیكی، فیزیكی، شیمیایی، مغناطیسی، اپتیكی و واكنش پذیری این مواد می گردد.
برای یك مثال از تغییر خصوصیات الكترونیكی، ممكن است مواد درگذر از میكروذرات به نانوذرات رسانا شوند و یا مواد رسانا می توانند رسانندگی خود را از دست بدهند. مثلاً نانوذرات مس در حضور میدان مغناطیسی خاصیت هدایت خود را از دست می دهند. از خصوصیات فیزیكی نیز می توان به دمای ذوب مواد اشاره كرد كه با كاهش اندازه ذرات و گذر از حد100 نانومتر با تغییر در دمای ذوب مواجه می شویم. این تغییرات دمایی بسته به نوع ماده، گاهی با كوچك شدن اندازه رابطه مستقیم و گاهی رابطه معكوس دارد. برای مثال دمای ذوب نانوذرات طلا با كاهش اندازه آنها كاهش می یابد. از دیگر خصوصیات فیزیكی رنگ می باشد كه این خاصیت نیز همانند دمای ذوب دستخوش تغییر می شود، برای مثال نانوذرات طلا به رنگ قرمز هستند. از خواص دیگری كه دچار تغییرات می شود خواص شیمیایی و واكنش پذیری مواد است، برای مثال نانوذرات طلا با كاهش ابعاد، فعالیت كاتالیزوریشان در اكسیداسیون مونواكسید كربن به شدت افزایش می یابد. این در حالی است كه در حالت عادی طلا خاصیت كاتالیزوری برای چنین واكنشی ندارد. خصوصیات مغناطیسی نانوذرات كبالت، آهن با كاهش ابعاد به شدت افزایش می یابد. به طوری كه از نانو ذرات آهن برای تولید نانوفرومغناطیس استفاده می شود. این مواد، مایع هایی با خاصیت مغناطیسی هستند كه كاربردهای فراوانی در الكترونیك دارند، حتی تغییر در خواص اپتیكی نیز در نانو ذرات اتفاق می افتد، به طوری كه بعضی از میكروذرات پس از نانو ذره شدن، خواص جذب و بازتاب نورشان به شدت تغییر می كند. برای نمونه نانو كادمیم از خود نور ساطع می كند و می توان از آن به عنوان منبع نور استفاده كرد.

كاربردهایی از نانوذرات
یكی از كاربردهای نانو ذرات در صنعت پزشكی، داروسازی است. ذرات در اندازه های نانومتر می توانند به مواد دارویی در ابعاد نانومتریك متصل شده و به صورت اختصاصی توسط سلول های سرطانی جذب شوند. با این روش، سلول های سالم در معرض مواد دارویی قرار نمی گیرند و عوارض جانبی دارو كمتر می شود. از كاربردهای دیگر نانوذرات تولید سنگ فرش ها و بتن های خودپاك شونده یا سریع پاك شونده است كه این كار را با استفاده از محلولی از نانوذرات نقره، كه بر روی سنگ فرش ها كشیده شده و با استفاده از اشعه فوق بنفش (uv)تثبیت می شود، انجام می دهند. همچنین شیشه های ضدلك و ضد آب نیز كه با استفاده از این پوشش دهی، نیازی به نظافت ندارند، می توانند از نظر اقتصادی به صرفه باشند و در هزینه های نگهداری و نظافت صرفه جویی قابل ملاحظه ای داشته باشند. یكی از موادی كه امروزه به وفور در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد، نانو ذرات نقره می باشند. این نانوذرات كه دارای قابلیت از بین بردن میكروب ها و باكتری ها می باشند، در پزشكی برای استرلیزه كردن وسایل و از بین بردن عفونت های بیمارستانی مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین در صنایع كنسروسازی برای جلوگیری از رشد باكتری ها كاربرد دارند. وسعت و دامنه استفاده از این محصول تا حدی پیش رفته كه در ماشین های لباسشویی و یخچال های برخی از شركت های سازنده لوازم خانگی نیز مورد استفاده قرار گرفته اند.

روش های تولید نانو مواد
همانطور كه در مقاله قبلی به طور مفصل توضیح داده شده، به طور كلی دو روش برای ساخت مواد نانویی وجود دارد. یكی روش پایین به بالا و دیگری روش بالا به پایین.
در روش ساخت پایین به بالا، از چینش اتم به اتم و مولكول به مولكول از یك ماده كنار هم بطور دلخواه، جهت ایجاد و ساخت مواد جدید نانومتری استفاده می شود. در این روش كه خود شامل شیوه های مختلف تولید است، مواد جدید با چینش اتمی خاص و منحصر به فرد می توانند ساخته شوند. اما در روش بالا به پایین برای رسیدن به نانو مواد، باید ذرات و تركیبات بزرگتر ماده را با استفاده از روش های متداول مانند خرد كردن در چند مرحله به مواد در مقیاس نانومتری تبدیل كنیم. ساخت محصولات با نانوذرات نیز از این قاعده مستثنی نیست.
روش های بسیار متنوعی برای تولید نانوذرات وجود دارد. یكی از این روش ها، تولید نانوذرات با عمل آسیاب كردن است. در این روش مواد را به كمك گوی های بسیار سنگین فولادی آسیاب می كنند و این كار با توجه به نوع ماده و اندازه نانوذرات خواسته شده، در بازه های زمانی متفاوتی انجام می شود. طبیعی است كه هرچه بخواهیم اندازه نانوذره نهایی كوچكتر باشد، عمل آسیاب كردن را در مدت زمان بیشتری ادامه خواهیم داد. آسیاب كردن از روش های ساخت بالا به پایین می باشد، چرا كه ذرات بزرگتر به ذرات كوچكتر (نانوذرات) تبدیل می شوند. این روش به دلیل هزینه بالا مقرون به صرفه نمی باشد، بنابراین باید به دنبال روش هایی بود كه بتوان با هزینه های بسیار كمتر، نانوذراتی با اندازه كوچكتر به دست آورد. یكی از این روش ها، تولید نانوذرات با روش های شیمیایی است كه هزینه آن به مراتب از روش آسیاب كردن كمتر است. روش های شیمایی جزء روش پایین به بالا می باشند، چراكه در فرایند شیمیایی از كنار هم قرارگیری اتم ها و مولكول ها، نانوذرات تشكیل می شوند و با كنترل این فرایند می توان به راحتی به نانو ذراتی با اندازه های كوچك دست یافت، هرچند تكنیك های مختلفی وجود دارد اما مهمترین، به صرفه ترین و معمول ترین تكنیك در روش های شیمیایی، روش سل- ژل می باشد كه امروزه از این روش در آزمایشگاه ها برای تولید نانوذرات به مقدار زیاد استفاده می شود. یكی دیگر از روش های تولید نانوذرات، استفاده از باكتری هاست. دانشمندان به وجود باكتری هایی پی بردند كه می توانند با شكستن پیوند میكروذرات، آنها را به نانو ذرات تبدیل كنند، شاید این روش در تولید نانوذرات معمول نباشد اما به طور كلی در نوع خود روش جالبی است.




موضوع: علمی،
برچسب ها:نانو ذرات، علمی، اتم، نانوذرات سیلیكون، كاربردهایی از نانوذرات، روش های تولید نانو مواد،

[ دوشنبه 22 اردیبهشت 1393 ] [ 08:06 ق.ظ ] [ .:رضا :. ] [ ]

[ نظرات() ]



اصلاح مردان میکروتاچ MICRO TOUCH دانلود نمونه سوالات تستی و تشریحی آیین نامه راهنمایی و رانندگی+جزوات

دستگاه سنجش باد دیجیتالی ( با 3 ماه گارانتی ) نرم افزار افزایش محبوبیت سایت و وبلاگ قلم خش گیر خودرو ( رنگ فابریك) کتاب كسب درآمد خارج از تصور از اینترنت دانلود نمونه سوالات آزمون های عمومی استخدامی با ما در ارتباط باشید
تحلیل آمار سایت و وبلاگ