جزوه رنگی و تایپ شده نانو مواد
وجونگ کائو پیام نور نوید اصلانی پیام نور محم علمی کاربردی ضا محمدی دانشگاه پیام نور علمی کاربردی فتحالله کریم
/”” “ً ” [7]
: “٪ % ٪ ٪.” [8]
[4] [9]
[10] [11] [12] [13]
[14] [15] [16][17]
(ً ) ()، [18] [19] “” ( )، ( )،[16]
/[20] ً [21]
: [23][24] [25]
: [24]
: () [26]
()، [27] ً، [28]
ً : -() [29] /[30] [31] ً، [32] [33]
() /ً فراهم میکند. تف جوشی در دماهای پایین تر و در مدت زمان کوتاه تر نسبت به ذرات بزرگتر امکان پذیر است. این از نظر تئوری بر چگالی محصول نهایی تأثیر نمیگذارد، اگرچه مشکلات جریان و تمایل نانوذرات به آگلومره شدن، کار را پیچیده میکند. اثرات سطحی نانوذرات نیز دمای ذوب اولیه را کاهش می دهد .
نانوساختارهای یک بعدی
کوچکترین سیمهای کریستالی ممکن با سطح مقطع به کوچکی یک اتم را می توان در محفظه استوانه ای مهندسی کرد. [34] [35] [36] نانولوله های کربنی ، یک نانوساختار نیمه یک بعدی طبیعی، می توانند به عنوان الگویی برای سنتز استفاده شوند. محصور شدن تثبیت مکانیکی را فراهم می کند و از متلاشی شدن زنجیره های اتمی خطی جلوگیری می کند. پیشبینی میشود که سایر ساختارهای نانوسیمهای 1 بعدی حتی پس از جداسازی از قالبها، از نظر مکانیکی پایدار باشند. [35] [36]
خلاصه نانو مواد
نانوساختارهای دو بعدی
مواد دوبعدی مواد کریستالی هستند که از یک لایه دو بعدی اتم تشکیل شده اند. مهمترین نماینده گرافن در سال 2004 کشف شد. لایههای نازک با ضخامت در مقیاس نانو به عنوان نانوساختار در نظر گرفته میشوند، اما گاهی اوقات نانومواد در نظر گرفته نمیشوند زیرا جدا از بستر وجود ندارند. [24] [37]
مواد نانوساختار حجیم
برخی از مواد حجیم دارای ویژگیهایی در مقیاس نانو هستند، از جمله نانوکامپوزیتها ، مواد نانوکریستالی ، فیلمهای نانوساختار ، و سطوح نانوبافت . [24]
نانوساختار گرافن جعبه ای شکل (BSG) نمونه ای از نانومواد سه بعدی است. [38] نانوساختار BSG پس از برش مکانیکی گرافیت پیرولیتیک ظاهر شده است. این نانوساختار یک سیستم چندلایه از نانو کانال های توخالی موازی است که در امتداد سطح قرار گرفته و دارای مقطع چهار گوش است. ضخامت دیواره های کانال تقریبا برابر با 1 نانومتر است. عرض معمولی صفحات کانال حدود 25 نانومتر است.
برنامه های کاربردی
مقاله اصلی: کاربردهای فناوری نانو
مواد نانو در انواع فرآیندهای تولید، محصولات و مراقبت های بهداشتی از جمله رنگ ها، فیلترها، عایق ها و افزودنی های روان کننده استفاده می شود. در مراقبت های بهداشتی ، نانوزیم ها نانوموادی با ویژگی های آنزیم مانند هستند. [39] آنها یک نوع نوظهور از آنزیم مصنوعی هستند که برای کاربردهای گسترده ای مانند سنجش زیستی، تصویربرداری زیستی، تشخیص تومور، [40] ضد رسوب زیستی و موارد دیگر استفاده شده است. فیلترهای با کیفیت بالا ممکن است با استفاده از نانوساختارها تولید شوند، این فیلترها می توانند ذرات کوچکی به اندازه یک ویروس را که در فیلتر آب ایجاد شده توسط Seldon Technologies دیده می شود، حذف کنند. بیوراکتور غشایی نانومواد (NMs-MBR)، نسل بعدی MBR معمولیاخیراً برای تصفیه پیشرفته جزوه نانو مواد پیشنهاد شده است. [41] در زمینه تصفیه هوا، فناوری نانو برای مبارزه با گسترش MERS در بیمارستانهای عربستان سعودی در سال 2012 مورد استفاده قرار گرفت. عایق مبتنی بر [43] مواد نانو به عنوان یک افزودنی روان کننده، توانایی کاهش اصطکاک در قطعات متحرک را دارند. قطعات فرسوده و خورده را می توان با نانوذرات ناهمسانگرد خود مونتاژ به نام TriboTEX نیز تعمیر کرد. [42]نانومواد همچنین در طیف وسیعی از صنایع و محصولات مصرفی کاربرد دارند. نانوذرات معدنی مانند اکسید تیتانیوم برای بهبود محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش در ضد آفتاب استفاده شده است. در صنعت ورزش، خفاشهای سبکتر با نانولولههای () () [44] -[45]() «» «» : ً [46] [47] () : لیزر فمتوثانیه پالس شکلدار و اپیتاکسی پرتو مولکولی .
روش های بالا به پایین
روشهای بالا به پایین مقداری «نیرو» (مانند نیروی مکانیکی، لیزر) برای شکستن مواد حجیم به نانوذرات اعمال میکنند. یک روش رایج شامل شکستن مکانیکی مواد فله به نانومواد، «فرز گلولهای» است. علاوه بر این، نانوذرات را می توان با فرسایش لیزری نیز ساخت که از لیزرهای پالس کوتاه (مثلاً لیزر فمتوثانیه) برای از بین بردن یک هدف (جامد) استفاده می کند. [46]
شخصیت پردازی
مقالات اصلی: نانومترولوژی و خصوصیات نانوذرات
وقتی ساختارهایی با اندازههای قابل مقایسه با هر یک از مقیاسهای طول ممکن ، مانند طول موج الکترونهای دو بروگلی ، یا طولموجهای نوری فوتونهای انرژی بالا، در مواد ایجاد میشوند. در این موارد اثرات مکانیکی کوانتومی می توانند بر خواص مواد غالب شوند. یک مثال، محصور شدن کوانتومی است که در آن خواص الکترونیکی جامدات با کاهش بزرگ در اندازه ذرات تغییر میکند. خواص نوری نانوذرات، به عنوان مثال فلورسانس ، نیز تابعی از قطر ذره است. این اثر با رفتن از ابعاد ماکروسکوپیک به ابعاد میکرومتری وارد عمل نمیشود، بلکه با رسیدن به مقیاس نانومتری مشخص میشود.
علاوه بر خواص نوری و الکترونیکی، خواص مکانیکی جدید بسیاری از مواد نانو موضوع تحقیقات نانومکانیک است. وقتی نانوذرات به مواد حجیم اضافه میشوند، میتوانند به شدت بر خواص مکانیکی ماده مانند سفتی یا کشسانی تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، پلیمرهای سنتی را می توان با نانوذرات (مانند نانولوله های کربنی ) تقویت کرد و در نتیجه مواد جدیدی تولید کرد که می توانند به عنوان جایگزین های سبک وزن برای فلزات استفاده شوند. چنین مواد کامپوزیتی ممکن است کاهش وزن همراه با افزایش پایداری و بهبود عملکرد را امکان پذیر کند. [48]
در نهایت، مواد نانوساختار با اندازه ذرات کوچک مانند زئولیت و آزبست به عنوان کاتالیزور [49] [50]
[51]/ :
[52] () ؛ : [53]
= (- ) [54]
فهرست مطالب