تبليغاتX
مهندسان پالایش
اطلاعات لازم برای یک مهندس شیمی-
اتانول در عین حالی که دارای انرژي فراوان است، سمي نيست و ساده و ارزان از غلات تهيه مي‌شود. محققين دانشگاه سنت لوئیس كه پيش از اين در سال جاري يك پيل سوختي را که از آنزيم‌ها براي توليد الكتريسيته از اتانول استفاده مي‌كرد، ساخته‌بودند اخیرا نوع مبتنی برمیکروتراشه‌ از اين وسيله را ساخته‌اند. نکته مهم در ساخت یک پيل سوخت زيستي، ايجاد محيطی محافظت شده براي آنزيم‌هاي حساس است. محققين آند كربني یا الكترود مثبت پيل سوختي را با پلي‌متيلن سبز به عنوان الکتروكاتاليست پوشاندند، سپس يك غشاي نافیون دارای آنزيم‌هاي تثبیت‌شده الکل دهيدروژن از را اضافه كردند. در طي اين تحقيقات، پيل سوخت زيستي پتانسيل الكتريكي در حدود 34 صدم ولت و چگالي جريان حدود 53 ميكروآمپر در سانتي‌متر مربع را تولید کرد. در اين سيستم چندين پيل مي‌توانند به صورت يك آرايه و به عنوان يك مدار مجتمع در يك تراشه كامپيوتري قرار بگيرند. اين پیل سوخت زيستي، مي‌تواند نهايتاً به جاي باتري‌هاي قابل شارژ استفاده شود و به جاي اينكه مانند اين باتري‌ها از طريق اتصال به پريز برق شارژ شود، برای شارژ تنها به چند ميلي‌ليتر الكل نياز دارد. همچنين اين ميكروپيل سوختي مي‌تواند به عنوان منبع تغذيه براي حسگرها و ساخت آزمايشگاه‌ها بر روي يك تراشه مورد استفاده قرار بگيرد.
نمونه اوليه ساخته شده توسط محققين از يك كانال به طول سه‌سانتي‌متر و عرض 200 ميكرون كه بر روي يك تراشه پلاستيكي قرار دارد، تشكيل شده است. پايين كانال، به آندكربني پوشيده شده از غشايي از جنس كاتاليست الكتريكي منتهی مي‌شود. محققين اين پيل جديد را با اندازه‌گيري ميزان الكتريسیته توليد شده توسط يك ميكروليتر از اتانولي كه در طی هر دقيقه از كانال عبور مي‌كرد، آزمايش كردند. كاتاليست‌هاي آنزيمي اين پيل سوختي قابل تجدید می‌باشند در حالي كه بسياري از پيل‌هاي سوختي كه با فلزات واكنش‌هاي كاتاليزوري انجام مي‌‌دهند، گران و غير قابل تجديد هستند.
+ نوشته شده در  جمعه نوزدهم مهر 1387ساعت 0:1  توسط محمد جولایی  | 

نانوتكنولوژي به سه شاخه جدا و درعين حال مرتبط با يكديگر تقسيم مي شود كه بر اساس ساختارهاي زير تعريف مي شوند:

1-نانوتكنولوژي مرطوب: اين شاخه به مطالعه سيستمهاي زيست محيطي كه اساسا در محيط هاي آبي پيرامون وجوددارند مي پردازد وچگونگي مقياس نانومتري ساختمان موادژنتيكي غشاءها و ساير تركيبات سلولي را مورد مطالعه قرار ميدهد.موفقيت اين رشته بوسيله ساختمانهاي حياتي فراواني كه تشكيل شده اند و نحوه عملكرد ساختمانشان درمقياس نانويي نظارت مي شود به اثبات رسيده است.اين شاخه دربرگيرنده علوم پزشكي دارويي زيست محيطي و كلا علوم مرتبط به Bio مي پردازد.
 

2-نانوتكنولوژي خشك: ازعلوم پايه شيمي و فيزيك مشتق مي شود و به تمركز روي تشكيل ساختمان هاي كربني سيليكون و ديگر مواد غيرآلي مي پردازد. قابل تامل است كه فناوري خشك-مرطوب استفاده از مواد و نيمه هاديها رانيز مي پذيرد. الكترونهاي آزاد و انتقال دهنده دراين مواد آنها را براي محيط مرطوب سودمند مي سازد.اما همين الكترونها خصوصيات فيزيكي فراهم مي كنندكه ساختارهاي خشك از آنها در الكترونيك مغناطيس و ابزارهاي نوري استفاده مي كنند.اثر ديگركه باعث پيشرفت ساختارهاي خشك مي شود اين است كه قسمتهاي خود تكثير مشابه ساختارهاي مرطوب را دارا هستند.

3-نانوتكنولوژي تخميني (محاسبه اي): به محاسبه مدلسازي و ساختن ظاهر ساختمانهاي پيچيده در مقياس نانويي توجه دارد.توانايي پيش بيني و تجزيه و تحليل محاسبه اي در موفقيت نانوتكنولوژي بحراني است زيرا طبيعت ميليونها سال وقت لازم دارد كه نانوتكنولوژي مرطوب را بصورت كاربردي در آورد. شناختي كه بوسيله محاسبه بدست مي آيد به ما اجازه مي دهد كه زمان پيشرفت نانوتكنولوژي خشك را به چند دهه كاهش دهيم كه اين تاثير مهمي در نانوتكنولوژي مرطوب دارد.نانوتكنولوژي تخميني پلي است براي ارتباط بين علوم مهندسي محاسباتي كامپيوتر و فن اوري جديد.

با توجه به ساختارهاي عنوان شده براي نانوتكنولوژي تاثير متقابل انها بر يكديگر و لزوم مشاركت هر سه ساختار براي خلق و توسعه اكثر محصولات نانويي واضح است كه فن اوري برتر اينده نقطه تلاقي تفكر و عمل تمامي دانشمندان و محققان علوم مختلف است.
 

 

منبع: باشگاه نانو

+ نوشته شده در  پنجشنبه هجدهم مهر 1387ساعت 23:59  توسط محمد جولایی  | 




چکيده

اخيراً استفاده از نانوسيالات که در حقيقت سوسپانسيون پايداري از نانوفيبرها و نانوذرات جامد هستند، به عنوان راهبردي جديد در عمليات انتقال حرارت مطرح شده است.
تحقيقات اخير روي نانوسيالات، افزايش قابل توجهي را در هدايت حرارتي آنها نسبت به سيالات بدون نانوذرات و يا همراه با ذرات بزرگ‌تر (ماکرو ذرات) نشان مي‌دهد. از ديگر تفاوت‌هاي اين نوع سيالات، تابعيت شديد هدايت حرارتي از دما، همچنين افزايش فوق‌العاده فلاکس حرارتي بحراني در انتقال حرارت جوشش آنهاست. نتايج آزمايشگاهي به دست آمده از نانوسيالات نتايج قابل بحثي است که به عنوان مثال مي‌توان به انطباق نداشتن افزايش هدايت حرارتي با تئوري‌هاي موجود اشاره کرد. اين امر نشان دهنده ناتواني اين مدل ها در پيش‌بيني صحيح خواص نانوسيال است. بنابراين براي کاربردي کردن اين نوع از سيالات در آينده و در سيستم‌هاي جديد، بايد اقدام به طراحي و ايجاد مدل‌ها و تئوري‌هايي شامل اثر نسبت سطح به حجم و فاکتورهاي سياليت نانوذرات و تصحيحات مربوط به آن کرد
 
متن کامل در ادامه مطلب

ادامه مطلب
+ نوشته شده در  چهارشنبه چهارم اردیبهشت 1387ساعت 11:5  توسط محمد جولایی  | 


نانوسيم، يک نانوساختار دو بعدي است و چون دراين ابعاد اثرات کوانتمي مهم هستند اين سيم‌ها، سيم‌هاي كوانتومي نيز ناميده مي‌شوند نانوسيم‌ها براي ساختن‌ مدارات الكتريكي در اندازه‌هاي كوچك استفاده مي‌شوند.

روش های ساخت
کاربرد
و انواع نانوسیم ها را در ادامه مطلب بخوانید

ادامه مطلب
+ نوشته شده در  چهارشنبه چهارم اردیبهشت 1387ساعت 10:59  توسط محمد جولایی  | 


نانولوله‌ هاي كربني‌ كه از صفحات كربن به ضخامت يك اتم و به شكل استوانه‌اي توخالي ساخته شده است در سال 1991 توسط ساميو ايجيما (از شركت Nec ژاپن) كشف شد. خواص ويژه و منحصر به فرد آن ازجمله مدول يانگ بالا و استحكام كششي خوب از يك طرف و طبيعت كربني بودن نانولوله‌ها (به خاطر اين كه كربن ماده‌اي است كم وزن، بسيار پايدار و ساده جهت انجام فرايندها كه نسبت به فلزات براي توليد ارزان‌تر مي‌باشد) باعث شده که در دهه گذشته شاهد تحقيقات مهمي در كارايي و پرباري روش‌هاي رشد نانولوله‌ها باشيم. كارهاي نظري و عملي زيادي نيز بر روي ساختار اتمي و ساختارهاي الكتروني نانولوله متمركز شده است. كوشش‌هاي گسترده‌اي نيز براي رسيدگي به خواص مكانيكي شامل مدول يانگ و استحكام كششي و ساز وکار عيوب و اثر تغيير شكل نانولوله‌ها بر خواص الكتريكي صورت گرفته است.مي توان گفت اين علاقه ويژه به نانولوله‌ها از ساختار و ويژگي‌هاي بي‌نظير آن ها سرچشمه مي‌گيرد.
 
در ادامه مطلب می خوانید:
ويژگي‌هاي نانولوله هاي کربني
انواع نانولوله هاي‌ کربني
روش‌هاي توليد نانو لوله هاي کربني
كاربردهاي نانولوله‌هاي کربني
چالش هاي فراوري

ادامه مطلب
+ نوشته شده در  چهارشنبه چهارم اردیبهشت 1387ساعت 10:55  توسط محمد جولایی  | 

کاربرد وچالشهای زیستی نانو لوله های کربنی

فناوری نانو و برخی کاربردهای ان در صنعت آب

لینک دانلود: http://www.4shared.com/file/42372562/620dffd2/NANO.html 

رمز فایل: www.refining-engineers.com 

 

 

+ نوشته شده در  جمعه نهم فروردین 1387ساعت 13:55  توسط محمد جولایی  | 

 

محلول‌های مغناطیسی یکی از شاخه‌های فناوری نانو است که کمتر از دیگر شاخه‌های نانو به آن پرداخته شده‌است، ولی به تازگی کاربردهای جدیدی برای آن یافت شده است.
محلول‌های مغناطیسی (Ferro fluid) از ذرات بسیار ریز کلوییدی ( درحدود۱۰۰ - ۱۰ نانومتر ( m ۹- ۱۰) ) از جنس فلزاتی که خاصیت مغناطیسی دارند(مانند آهن و کبالت) به حالت سوسپانسیون در مایعی ، ساخته میشوند . پخش‌ کردن ذرات در مایع را می توان به کمک یک واکنش شیمیایی انجام ‌داد. ذرات پخش شده در مایع به علت ریز بودن به صورت کلوئیدی هستند ولی پس از گذشت مدت زمان نسبتاً کوتاهی به هم پیوسته و ذرات بزرگتری را تشکیل می‌دهند ، که در ا ین صورت حالت کلوییدی آن از بین رفته ، ذرات در محلول ته ‌نشین شده و خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند .
هر قدر که ذرات ریزتر باشند ، محلول خاصیت مغناطیسی بهتری از خود نشان می‌دهد. به این علت است که در هنگام تولید ، موادی با نام ” سورفاکتانت ” به محلول اضافه می‌شود که روی دیواره‌های آن را می پوشاند و مانع از به هم پیوستن و بزرگ شدن ذرات می‌شود و ذرات با گذشت زمان خاصیت خود را از دست نمی‌دهند.

سورفکتانت ها :
کلمه سورفکتانت مخلوطی از “Surface active agent “ می باشد . سورفکتانتها معمولا ترکیباتی آلی هستند که دارای گروههای آبدوست که نقش دم و دنباله را دارد و گروههای آبگریز که نقش سر را دارد می باشند بنابراین معمولا به طور ناچیز در آب و حلالهای آلی حل می شوند.
وجود طبیعت دوگانه سبب ویژگیهای خاصی در این مولکول ها می شود به طوریکه می توانند در آب حل شده و در سطح مشترک آب – هوا یا بین دو سطح از دوفاز مختلف تجمع یافته و سبب کاهش کشش سطحی شوند. به طور نمونه در مورد بالاسورفکتانت ها ، از یکی از دو سرشان به کلویید متصل شده و از سر دیگر به محلول نزدیک اند، بنابراین سرهایی که در محلول قرار دارند همنام بوده و سبب دافعه بین کلوییدها می شود . در نتیجه از تجمع و به هم پیوستن آنها ممانعت نموده و محلول خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می کند.
سورفکتانتها نقش مهمی در بسیاری از کاربرد ها عملی و محصولات بازی میکند مثلا : شونده ها - امولسیون کننده ها - جوهر سازی - کف سازی و ….سورفکتانتها معمولا بوسیله گروههای باردار تقسیم بندی می شوند . سورفکتانتهای غیریونی در قسمت سر خود بی بار هستند. اگر بار منفی باشد سورفکتانت آنیونی و اگر مثبت بود سورفکتانت کاتیونی داریم .. گاهی قسمت سر دارای هر دو بار منفی و مثبت است که به آن آمفوتریک گوئیم .

یک Ferro fluid معمولی ، از %۵ جامد مغناطیسی ، %۱۰ سورفاکتانت و % ۸۵ مایع تشکیل شده است. در عصر حاضر نانو تکنولوژی خدمت بسیاری به بشر کرده‌است . در شیمی ، در فیزیک و . . . همچنین در زمینه‌های پزشکی که با ساخت وسایل گوناگون در زمینه‌ی درمان ، انسانها را یاری کرده‌ است . نظریا تی وجود دارد مبنی بر اینکه به کمک این محلول می ‌توان کپسولهایی ساخت و دا روهایی را که برای بخشی از بدن مضر و برای بخشی دیگر مفید است ، به راحتی به محل مورد نظر برسانیم . با این روش که کپسولهایی از این جنس را پراز داروی مورد نظر کنیم و به وسیله‌ی آهنربا به محل مورد نظر برسانیم و در آنجا آنرا تخلیه کنیم .
در چند ساله‌ی اخیر دانشمندان به این عقیده رسیده‌اند که به کمک وارد کردن ا ین محلول به بدن می‌توان سلولهای سرطانی و یا ویروسها ( مثلا ایدز) را از بدن خارج کرد، به صورتی که ا ین ماده آنتی بادی (Anti body) موجود در خون را ( به وسیله بار مثبت آنها ) جذب کرده و آنتی بادی ها هم ویروسها را جذب میکنند که با خارج کردن Ferro fluid به وسیله آهنربا میتوان ویروسها را خارج کرد. ولی متأسفانه هنوز به مرحله‌ی عملی نرسیده‌است.
به غیر از استفاده‌های پزشکی ذکر شده در بالا استفاده‌های صنعتی هم برای این ماده ذکر شده‌است. مثلا در چیپهای مخصوص برای حرکت دا دن یک سیال مشکلاتی وجود دارد چون موتورهایی در آن اندازه‌ی ریز وجود ندارد و اگر هم وجود دارد بسیار پرهزینه است. اما با اضافه کردن مقداری از ا ین محلول به آن سیال می‌توان با نیروی مغناطیسی آن سیال را به حرکت در آورد. مورد دیگر استفاده از این ماده در بلند گو های پر قدرت است .این محلول خاصیت خود را در دماهای بالا ، مثلا در °C ۲۰۰ یا در دماهای پایین ، مثلا در °C ۵۰- و یا در برابر امواج هسته ای حفظ می کند

+ نوشته شده در  پنجشنبه نهم اسفند 1386ساعت 13:39  توسط محمد جولایی  | 

 

 

نوشته : سيد فخرالدين افضلي

در نيم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوري عمده بوديم، كه باعث پيشرفت هاي عظيم اقتصادي در كشورهاي سرمايه گذار و ايجاد فاصله شديد بين كشورهاي جهان شد. متأسفانه در كشور ما بدليل فقدان جرات علمي و عدم تصميم گيري بموقع ، به اين فرصتها پس از گذشت ساليان طلائي آن بها داده مي شد كه البته سودي هم براي ما به ارمغان نمي آورد، همچون فنآوري الكترونيك و كامپيوتر در دو سه دهه گذشته كه امروزه عليرغم توانائي دانشگاهي و داشتن تجهيزات آن، هيچگونه حضور تجاري در بازارهاي چند صد ميلياردي آن نداريم. فناوري نانو جديدترين اين فرصتها ست، كه كشور ما بايد براي حضور يا عدم حضور درآن خيلي سريع تصميم خود را اتخاذ كند.

علم و فناوري نانو ( نانو علم و نانو تكنولوژي) توانائي بدست گرفتن كنترل ماده در ابعاد نانومتري (ملكولي) و بهره برداري از خواص و پديده هاي اين بعد در مواد، ابزارها و سيستم هاي نوين است. اين تعريف ساده خود دربرگيرنده معاني زيادي است. به عنوان مثال فناوري نانو با طبيعت فرا رشته اي خود، در آينده در برگيرنده همه ي فناوريهاي امروزين خواهد بود و به جاي رقابت با فن آوري هاي موجود، مسير رشد آنها را در دست گرفته و آنها را به صورت « يك حرف از علم» يكپارچه خواهد كرد.

ميليونها سال است كه در طبيعت ساختارهاي بسيار پيچيده با ظرافت نانومتري ( ملكولي ) - مثل يك درخت يا يك ميكروب - ساخته مي شود. علم بشري اينك در آستانه چنگ اندازي به اين عرصه است، تا ساختارهائي بي نظير بسازد كه در طبيعت نيز يافت نمي شوند. فناوري نانو كاربردهاي را به منصه ظهور مي رساند كه بشر از انجام آن به كلي عاجز بوده است و پيامدهائي را در جامعه برجا مي گذارد كه بشر تصور آنها را هم نكرده است. به عنوان مثال:

o ساخت مواد بسيار سبك و محكم براي مصارف مرسوم يا نو

o ورشكستگي صنايع قديمي همچون فولاد با ورود تجاري مواد نو

o كاهش يافتن شديد تقاضا براي سوخت هاي فسيلي

o همه گير شدن ابر كامپيوترهاي بسيار قوي، كوچك و كم مصرف

o سلاحهاي سبك تر، كوچكتر، هوشمند تر، دوربردتر، ارزانتر و نامرئي تر براي رادار

o شناسائي فوري كليه خصوصيات ژنتيكي و اخلاقي و استعدادهاي ابتلا به بيماري

o ارسال دقيق دارو به آدرس هاي مورد نظر در بدن و افزايش طول عمر

o از بين بردن كامل عوامل خطرناك جنگ شيميائي و ميكروبي

o از بين بردن كامل ناچيز ترين آلاينده هاي شهري و صنعتي

o سطوح و لباسهاي هميشه تميز و هوشمند

o توليد انبوه مواد و ابزارهائي كه تا قبل از اين عملي و اقتصادي نبوده اند ،

o و بسياري از موارد غير قابل پيش بيني ديگر!

دكترDrexler در همايش جهاني نظام علمي در زمينه نانوتكنولوژي اظهار كرده است: "در جهان اطلاعات ، تكنولوژيهاي ديجيتالي كپي‌برداري را سريع، ارزان، كامل و عاري از هزينه‌بري يا پيچيدگي محتوايي نموده‌اند. حال اگر همين وضعيت در جهان ماده اتفاق بيافتد چه مي‌شود. هزينه توليد يك تن ‌تري بيت تراشه‌هاي RAM تقريبا" معادل با هزينه بري ناشي از توليد همان مقدار فولاد مي‌شود".

دكترSmalley رئيس هيئت تحقيقاتي دانشگاه رايس و كاشف Buckyballs مي‌گويد:

" نانوتكنولوژي روند زيانبار ناشي از انقلاب صنعتي را معكوس خواهد كرد". در مقدمه مقاله نانوتكنولوژي كه توسط آقايان Peterson و Pergamit در سال 1993 نگاشته شده چنين آمده است :

" تصور كنيد قادريد با نوشيدن دارو كه در آب ميوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه كنيد . يك ابر كامپيوتر را كه به اندازه يك سلول انسان است در نظر بگيريد. يك سفينه فضايي 4 نفره كه به دور مدار زمين مي‌گردد با هزينه‌اي در حدود يك خودروي خانوادگي تجسم كنيد" .

موارد فوق، فقط تعداد محدودي از محصولات انتظار رفته از نانوتكنولوژي هستند. انسان در معرض يك انقلاب اجتماعي تسريع شده و قدرتمند است كه ناشي از علم نانوتكنولوژي است. در آينده نزديك گروهي از دانشمندان قادر به ساخت اولين آدم آهني با مقياس نانومتري مي‌گردند كه قادر به همانندسازي است. طي چند سال با توليد پنج ميليارد تريليون نانوروبات ، تقريبا" تمامي فرايندهاي صنعتي و نيروي كار كنوني از رده خارج خواهند شد. كالاهاي مصرفي به وفور يافت‌شده ، ارزان، شيك و با دوام خواهند شد. دارو يك جهش سريع و كوانتومي را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهاي فضايي و همانندسازي امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به اين دلايل و دلائلي ديگر، سبكهاي زندگي روزمره در جهان بطور زيربنايي متحول خواهد شد و الگوي رفتاري انسانها تحت‌الشعاع اين روند قرار خواهد گرفت.

سه فناوري تسخيركننده

از طرفي شايد بتوان گفت تسخيركنندگان علم و فناوري آينده در سه گروه فناوري اطلاعات، نانوفناوري و زيست فناوري خلاصه مي شوند.

قرارگيري مقادير و حجم زيادي از اطلاعات در فضائي كوچك از ابعاد هم گرائي نانوفناوري و فناوري اطلاعات مي باشد از طرفي در زيست فناوري و يا به عبارتي براي زيست شناسان قرار گيري حجم زيادي از اطلاعات در يك فضاي بسيار كوچك موضوعي بسيار آشنا مي باشد.

در كوچكترين سلول انساني همه اطلاعات مربوط به يك موجود زنده از قبيل رنگ مو، رشد استخوان و عصب ها وجود دارد. حتي در قسمت بسيار كوچكي از سلول به نام DNA كه شامل حدوداً پنجاه اتم مي باشد همه اين اطلاعات ذخيره مي گردد ( نه تنها سطح يا به عبارتي تعداد اتم ها بلكه نحوه قرار گرفتن اين زنجيره ها در ذخيره سازي اطلاعات زيستي اهميت دارد). شايد يكي از علل هم گرائي اين فناوري و فناوري اطلاعات وجود همين مسائل مشترك اين سه فناوري است.

ابزارهاي جديد براي كارهاي ظريف

اگر شما از دانشمندان علوم سطح بپرسيد كه چه پيشرفتهاي عمده دستگاهي باعث شده‌اند تا نانوتكنولوژي در خطوط مقدم تحقيقات علوم فيزيكي قرار گيرد، تقريبا" همه آنها به داستان ميكروسكوپ پروب اسكن‌كننده SPM (Scanning probe microscope SPM: در SPM يك پروب نانوسكوپي در ارتفاع ثابتي بر بالاي بستري از اتم‌ها حفظ مي‌شود. اين فاصله مي‌تواند آن‌قدر كم باشد كه الكترون‌هاي اتم‌هاي تيرك و سطح با هم تعامل داشته باشند. اين تعاملات مي‌تواند آن‌قدر قوي باشد، كه اتم‌ها از جا كنده شده و به جاي ديگري بروند.)

اشاره مي‌كنند. عليرغم تازه واردگي به عرصه تحليل دستگاهي، استفاده از ميكروسكوپي تونل‌زني اسكن‌كننده STM (Scanning tunneling microscope STM : وسيله‌اي براي تهيه تصوير از اتمهاي روي سطوح مواد، كه نقش مهمي در درك توپوگرافي و خواص الكتريكي مواد و رفتار قطعات ميكروالكترونيكي دارند. STM بر خلاف يك ميكروسكوپ نوري، براي تهيه تصوير نيروهاي الكتريكي را با يك پروب نازك‌شده به حد تيزي يك اتم آشكار مي‌كند. پروب سطح را جاروب كرده، بي‌نظمي‌هاي الكتريكي حاصل از پوسته‌هاي الكتروني يا ابرالكتروني پيرامون اتم‌ها را به كمك يك كامپيوتر به تصوير مبدل مي‌كند. به دليل يك اثر مكانيك كوانتومي موسوم به «تونل‌زني»، الكترون‌ها مي‌توانند به سادگي از تيرك به سطح و بالعكس بجهند. درجه وضوح تصاوير در حدود nm1 يا كمتر است. از STM مي‌توان براي جابجايي تك به تك اتم‌ها و تهيه نقشه‌هاي پروضوح از سطوح مادي استفاده كرد.) ، ميكروسكوپي نيروي اتمي (AFM) و ديگر تكنيكهاي مشتق‌شده از اين دو مورد اصلي در بسياري از آزمايشگاهها ، به دليل حجم زياد اطلاعاتي كه از مقياس نانومتر به دست مي دهند، متداول و حتي گريزناپذير شده است. ريچارد فينمن طي يك سخنراني در همايش جامعه فيزيك آمريكا در 1959 در مؤسسه تكنولوژي كاليفرنيا كه بعد در آنجا استاد فيزيك شد ايده‌هايي بنيادي در زمينه كوچك‌سازي نوشتجات، مدارها و ماشين‌ها ايراد كرد : " آنچه من مي‌خواهم به شما بگويم، مسئله دستكاري و كنترل اشياء در مقياس كوچك است. ترديدي وجود ندارد كه در نوك يك سوزن آنقدر جا هست كه بتوان تمام دايره‌‌المعارف بريتانيكا را جا داد." فينمن براي به تفكر واداشتن محققين و تاكيد نمودن بر عقيده‌اش مبني بر امكان فيزيكي چنين معجزه‌اي ، جايزه‌هايي 1000 دلاري براي اولين افرادي كه به اهداف مشخص شده اي در كوچك‌سازي كتابها و موتورهاي الكتريكي دست يابند تعيين كرد. فينمن تاكيد كرد : " من در حال خلق ضد جاذبه نيستم كه به فرض روزي اگر قوانين (فيزيك) آنچه ما مي‌پنداريم، نبودند عملي شود. من صحبت از چيزي مي‌كنم اگر قوانين آنچه ما مي‌پنداريم باشند، عملي خواهد بود. ما به آن دست پيدا نكرده‌ايم چون خيلي ساده هنوز درصدد انجام آن نبوده‌ايم."

وضعيت جهاني

از فناوري نانو به عنوان "رنسانس فناوري" و" روان كننده جريان سرمايه گذاري " ياد مي شود.ورود محصولات متكي بر اين فناوري جهشي بس عظيم در رفاه و كيفيت زندگي و توانائي هاي دفاعي و زيست محيطي به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائي هاي بزرگ اقتصادي خواهد شد . هم اكنون بخش هاي دولتي و خصوصي كشورهاي مختلف جهان شامل ژاپن ، آمريكا، اتحاديه اروپا، چين، هند، تايوان، كره جنوبي، استراليا، اسرائيل و روسيه در رقابتي تنگاتنگ بر سر كسب پيشتازي جهاني در لااقل يك حوزه از اين فناوري به سر ميبرند . هم اكنون روي هم رفته حدود 30 كشور دنيا در زمينه فناوري نانو داراي "برنامه ملي" يا درحال تدوين آن هستند، وطي پنچ سال گذشته بودجه تحقيق و توسعه در امر فناوري نانو را به 5/3 برابر افزايش داده اند. كشورهاي ژاپن و آمريكا نيز فناوري نانو را اولين اولويت كشور خود در زمينه فناوري اعلام كرده اند .

و امّا بطور كلي و خلاصه اينكه:

o نانوتكنولوژي چست؟

o نانوتكنولوژي مطالعه ذرات در مقياس اتمي براي كنترل آنهاست. هدف اصلي اكثر تحقيقات نانوتكنولوژي شكل‌دهي تركيبات جديد يا ايجاد تغييراتي در مواد موجود است. نانوتكنولوژي در الكترونيك، زيست‌شناسي، ژنتيك، هوانوردي و حتي در مطالعات انرژي بكار برده ميشود.

o چرا " Nano"؟

o nano كلمه‌اي يوناني به معني كوچك است و براي تعيين مقدار يك ميليارديم يا 9- 10 يك كميت استفاده مي‌شود. چون يك اتم تقريباً" 10 نانومتر است، اين اصلاح براي مطالعه عمومي روي ذرات اتمي و مولكولي بكاربرده ميشود.

o تفاوت بين نانوعلم و نانوتكنولوژي چيست؟

o نانو علم صرفا" تحقيق است ولي نانوتكنولوژي كاربرد تحقيقات براي حل مسائل و ساخت مواد جديد است.

o نانوتكنولوژي از كجا آمده است؟

o براي اولين بار ريچارد فينمن برنده جايزه نوبل فيزيك پتانسيل نانوعلم را در يك سخنراني تكان‌دهنده با نام " درپايين اتاقهاي زيادي وجود دارد"، مطرح كرد . فينمن اصرار داشت، كه دانشمندان ساخت وسائلي را،كه براي كار در مقياس اتمي لازم است، شروع كنند. اين موضوع مسكوت ماند، تا اينكه اريك دركسلر (دانشجوي تحصيلات تكميليMIT) نداي فينمن را شنيد و يك قالب‌كاري براي مطالعه "وسايلي كه توانايي حركت دادن اشياء مولكولي و مكان آنها را با دقت اتمي دارند" ايجاد كرد، كه در سپتامبر 1981 در مقاله‌اي با نام " پروتئين راهي براي توليدانبوه مولكولي ايجاد ميكند" آن را ارائه داد. دركسلر آن را با كتابي بنام " موتورهاي خلقت" دنبال كرد و توسعه مفهوم نانوتكنولوژي را همانند يك كوشش علمي ادامه داد. اولين نشانه هاي ثبت‌شده از اين مفهوم نانوتكنولوژي تغيير مكان دادن اشيا مولكولي، در سال 1989 بود، موقعي كه دانشمندي در مركز تحقيقات آلمادنIBM اتمهاي منفردگزنون را روي صفحه نيكل حركت داد، تا نام IBM را روي سطح نيكل نقش كند.

o آيا نانوتكنولوژي خيالي‌تر از علم است؟

o از موقعي كه اولين مقاله در دهه گذشته منتشر شد، از نانوتكنولوژي همانند چوبدست سحرآميزي براي ساخت كودكان طراح تا ماشينهاي توليد اكسيژن براي استعمار كره مريخ، تصور مي‌شد. هيجانات از واقعيات جلوتر بود، اما پيشرفت واقعي با مسائلي پيش‌پا افتاده شروع شد.چند سال پيش محققين در دانشگاههاي كاليفرنيا، رايس وMIT موفق به ساخت نانوذراتي شدند، كه به دانشمندان كمك مي‌كردند. تعدادي از اساتيد اين دانشگاهها شركتهايي تأسيس كردند، كه وسايل موردنياز براي تحقيقات مقياس نانو را مي‌ساختند. اكنون آنها به شدت دنبال حفاظت كارهايشان از طريق ثبت اختراع هستند، تا زمينه توليد فرايندهايشان را فراهم كنند. كاربردهاي علمي نانوعلم هنوز كم است. اما مقداري از توليدات اوليه اكنون وارد بازار مي‌شوند.

o كارهاي علمي انجام‌شده بوسيله نانوتكنولوژي چيست؟

o بيشترين كار علمي روي ايجاد تغييراتي در مواد شيميايي يا نقشه‌برداري از تركيبات زيستي، مانند DNA و سلولهاي سرطاني است. بعضي ازاولين محصولات تجاري، بهبود توليدات شيميايي كنوني يا روشهاي پزشكي است.

منبع :www.sharghian.com

+ نوشته شده در  سه شنبه دوم بهمن 1386ساعت 23:9  توسط محمد جولایی  | 

نويسنده : مرتضي امروني حسيني

كامپوزيت Al/SiC داراي خواص ويژه‌اي است كه افزايش خواص مكانيكي و سبكي قطعات مختلف خودرو را در پي دارد. اين موارد در نهايت به كاهش مصرف سوخت و حفظ محيط زيست مي‌انجامد.

نانوتكنولوژي و صنعت خودرو
نانوتكنولوژي به عنوان انقلاب صنعتي قرن آينده، اثرات فراواني در صنايع گوناگون خواهد داشت. يكي از چشم‌اندازهاي اميدواركننده اين تكنولوژي پيشرفته، تحول در صنعت خودروسازي است.
يكي از اصلي‌ترين موضوعات نانوتكنولوژي، ساخت مواد با خواص جديد است. اين مواد، ارزش افزوده بسيار بالا و كارايي بالاتري در تمام صنايع خواهند داشت كه صنعت خودرو نيز از آن مستثني نخواهد بود.
ساخت بدنه‌هاي سبكتر و مقاومتر براي خودرو، ساخت لاستيك‌هايي با مقاومت سايشي بهتر، ساخت قطعات موتور با عمر چند برابر، كاهش مصرف سوخت خودرو، ساخت باتري‌هايي با انرژي بالا و دوام بيشتر، ساخت نانوساختارهايي مبتني‌بر كربن به عنوان سوپر اسفنج هيدروژني در خودروهاي پيل‌سوختي، ساخت حسگرهاي چند منظوره براي كنترل فرايندهاي مختلف در خودرو، ساخت كاتاليزورهاي اگزوز خودرو براي كاهش آلودگي هوا، لايه‌هاي بسيار محكم با خصوصيات ويژه‌اي مثل الكتروكروميك (رنگ‌پذيري الكتريكي) با خود پاك‌كنندگي براي استفاده در شيشه‌ها و آينه‌هاي خودرو و سازگار كردن خودرو با محيط‌زيست و بسياري از موارد ديگر، از جمله كاربردهاي نانوتكنولوژي در صنعت خودرو است. همچنين، جايگزيني كربن سياه در تايرها با ذرات رس و پليمرهاي نانومتري، تكنولوژي جديدي است كه تايرهاي سازگار با محيط زيست و مقاوم در برابر ساييدگي را به ارمغان مي‌آورد.
يكي از اثرات مثبت نانوتكنولوژي، افزايش بازده موتورهاي درونسوز كنوني است. اين موتورها، حدود 15 درصد از انرژي ذخيره شده در بنزين را به نيروي محركه تبديل مي‌كنند. از سوي ديگر، وزن متوسط ماشين‌هاي امروزي حدود 1500 كيلوگرم است. با استفاده از نانوتكنولوژي، پيش‌بيني مي‌شود كه بتوان بازده را تا 5 برابر افزايش داد و نيز وزن وسايل نقليه را به ميزان 10 برابر كاهش داد. لذا مي‌توان اميدوار بود كه وسايل نقليه با استفاده از اين فناوري تا 50 درصد بهبود كارايي داشته باشند.
كل درامد صنايع خودروسازي از يك تريليون دلار فراتر مي‌رود (فروش شركت جنرال‌موتورز كه حدود 1/15 درصد از بازار 2001 را در دست داشت، 3/177 ميليارد دلار در اين سال بود). الگوهاي خريد وسايل نقليه جديد، تابع اقتصاد جهاني است. در شرايط ركود كنوني، عواملي اقتصادي نظير مصرف اندك سوخت و سوخت جايگزين، اهميت فزاينده‌اي دارد. با افزايش ميزان توليد در سطح جهاني و كاهش سود و قدرت تصميم‌گيري خريداران، توليدكنندگان خودرو و دست‌اندركاران صنعت حمل و نقل، بيش از هميشه خواهان اصلاحاتي در محصول و فرايند توليد هستند.
خصوصيات ويژه صنعت خودرو، آن را به بازاري مستعد براي ورود نانوتكنولوژي تبديل كرده است. اين بازار، بسيار بزرگ بوده و با پيشرفت زمان، پذيرش سريعي براي ايجاد محصولات جديد دارد (در مقايسه با ديگر محصولات داراي پيچيدگي مشابه).
صنعت خودرو، از سويي در معرض فشارهاي ناشي از قيمت سوخت و مسائل ايمني است و از سوي ديگر به شدت تحت تأثير سلايق و تنوع در درخواست‌هاي مشتريان براي مدل‌هاي جديد خودرو است.
بنابراين، تمايل زيادي به ورود فناوري‌هاي نوين در اين صنعت وجود دارد. خودرو، همانند لباس براي بسياري از افراد، فقط يك كالاي ضروري نيست بلكه وسيله‌اي براي ابراز شأن، منزلت و سبك زندگي تلقي مي‌شود. به همين دلايل، صنعت خودرو يكي از اولين نقاط ورود فناوري‌هايي است كه بيش از عملكرد، نوگرايي در آنها مطرح است. مثلاً، پوشش‌هاي پنجره الكتروكروميك، كه مي‌توانند به صورت دلخواه يا خودكار، شيشه‌ها را تيره سازند، يكي از كاربردهاي بالقوه نانوتكنولوژي است كه احتمالاً پيش از نفوذ به ديگر بازارهايي همچون صنعت ساختمان، در ساخت خودروهاي پيشرفته جايگاهي خواهند يافت.

كاربردهاي نانوتكنولوژي در صنعت خودرو
نانوتكنولوژي، كاربردهاي بسياري در صنعت خودرو دارد كه مهم‌ترين آنها عبارتند از:

مواد ساختاري و پوشش‌ها
با توجه به اهميت نانوكامپوزيت‌ها در صنعت خودرو و اينكه يكي از مصرف‌كنندگان بزرگ نانوكامپوزيت‌ها، صنعت حمل و نقل است. در اين بخش با تفصيل بيشتري به موضوع مي‌پردازيم.

الف- نانوكامپوزيت‌هاي پليمري
نياز اقتصادي رو به افزايش سوخت در عرصه حمل و نقل، تقاضا براي استفاده از مواد جديد سبك وزن مانند پلاستيك را كه مي‌تواند جايگزين فلز شود، افزايش داده است. انواع خوب اين پلاستيك‌ها گران‌قيمت هستند. نانوكامپوزيت‌ها، دسته جديدي از مواد مورد مطالعه جهاني هستند كه شامل پليمرهاي قديمي تقويت شده با ذرات نانومتري هستند. در واقع، نانوكامپوزيت‌ها گروهي از پلاستيك‌هاي انباشته از مواد معدني هستند كه شامل مقدار كمي (كمتر از 10 درصد) از ذرات ريز نانومقياس (اغلب خاك رس) هستند. در حالت نظري، اين مواد مي‌توانند به آساني به صورت اكسترود يا قالب، به شكل نهايي در آيند. اين در حالي است كه از استحكام و قدرت فلز برخوردار بوده و از آن سبك‌تر هستند.
خاصيت مهمي كه براي نانولوله‌هاي كربني ذكر شده است، رسانايي الكتريكي آنهاست كه با توجه به اين ويژگي‌ مي‌توان با كاربرد آنها در بدنه خودرو و ديگر قسمت‌ها، از روش رنگ الكترواستاتيكي براي رنگ‌آميزي خودرو استفاده كرد (توضيح بيشتر در قسمت رنگ و پوشش ارائه شده است).

ب- نانوكامپوزيت‌هاي فلزي
استفاده از نانوبلورهاي فلزي به صورت تركيبات ساختاري حجيم (Bulk) در صنعت خودرو، از فرصت‌هاي زيادي برخوردار است. استفاده از اين مواد در بدنه خودروها با نانوكامپوزيت‌هاست. مثلاً، نانوبلورهاي فولاد مزاياي زيادي در ارتقاي درجه استحكام ايجاد مي‌كنند. شركت تويوتا از اين مواد در ساخت خودروهايش استفاده كرده است.
نانوبلورهاي فولاد، نسبت استحكام به وزن را به نحوي قابل ملاحظه بهبود مي‌بخشند. اين ويژگي‌ مي‌تواند از افول صنعت فولاد و جايگزيني آن توسط كامپوزيت‌هاي پليمري، جلوگيري كند. در مجموع، نانوبلورهاي فلزي در قسمت‌هاي مختلف خودرو نظير موتور، باعث استحكام و سختي مي‌شوند.
سراميك‌ها، از لحاظ سختي داراي قابليت رقابت با اين‌گونه مواد هستند، اما بسيار شكننده‌اند. نانوبلورهاي سراميكي، بسيار با دوام بوده و قادرند تركيباتي را كه نياز به سختي، مقاومت فرسايش و اعوجاج گرمايي بالايي دارند، ارتقا بخشند.
افزودن نانوذرات اكسيد آلومينيم به آلومينيم، باعث مي‌شود تا مقاومت آن در برابر ساييدگي، مشابه بهترين ياتاقان‌هاي فولادي شود.

پ- رنگ و پوشش
استفاده از نانوتكنولوژي در رنگ، باعث افزايش كيفيت رنگ و كاهش مصرف آن مي‌شود. نكته مهم در اين زمينه، جاذبه رنگ براي جلب توجه مشتري به محصول است. مثالي در اين مورد مي‌گويد: "The color sails your products" رنگ، باعث فروش توليدات شما مي‌شود». رنگ، عاملي مهم در جلب توجه مشتري است. استفاده از رنگ‌هاي مقاوم در برابر نور خورشيد، ساييدگي و همراه با خاصيت صيقلي بالا (جلاي زياد) در خودرو ضروري است. نانوتكنولوژي به دو صورت به اين بخش كمك مي‌كند: يكي انتخاب مواد مناسب در رنگ و ديگري روش‌هاي بهينه رنگ كردن.
نانوذرات با اندازه‌هاي مختلف، نورهايي با فركانس‌هاي متفاوت ساطع مي‌كنند. لذا مي‌توان از آنها براي توليد رنگ‌هاي گوناگون استفاده كرد.
كاربرد جالب توجه در اين بخش، استفاده از نانولوله‌هاي كربني در رنگ است. فيبريل‌ها، ساختارهاي ويژه‌اي هستند كه از نانولوله‌هاي كربني ساخته مي‌شوند (استوانه‌هايي متشكل از 8 لايه گرافيتي كه از فاز بخار به عمل مي‌آيند) و خاصيت رسانايي بالايي دارند. فيبريل‌ها از لحاظ شكل ظاهري شبيه به رشته‌هاي ماكاروني در ابعاد ميكروسكوپي هستند. قطر خارجي آنها 10 نانومتر و قطر داخلي آنها 5 نانومتر و طول آنها از 1 تا 10 ميكرون متغير است.
كاربرد فيبريل‌ها در رنگ، باعث رسانايي آن مي‌شود و مي‌توان از آن براي رنگ كردن خودرو به روش قطره‌هاي باردار شده استفاده كرد (روش رنگ الكترواستاتيكي). در اين روش، رنگ و قسمت‌هايي را كه قرار است رنگ شوند، باردار مي‌كنند تا جاذبه الكتريكي بين آنها باعث جذب رنگ شود. به اين ترتيب، كارايي رنگ، چه از لحاظ كيفيت و چه از لحاظ كميت (ميزان رنگ مصرفي) ارتقا مي‌يابد. در اين روش، رنگ به‌طور دقيق روي سطح مورد نظر مي‌نشيند و از پراكنده شدن آن جلوگيري مي‌شود. لذا كارايي آن بالا رفته و سريع و تميز و مقرون به صرفه مي‌شود. همچنين، اين روش باعث كاهش انتشارات سمي (VOC) مي‌شود (نمودار 1).

 

 

 

 

 

 

 

نمودار 1: كارايي رنگ الكترواستاتيك

 

 

 

 

 

رشته‌هاي فيبريل مشاهده مي‌شوند كه حدود 200 هزار بار بزرگتر شده‌اند

كارايي رنگ الكترواستاتيكي، چهار برابر بيشتر از رنگ به روش اسپري است. در روش الكترواستاتيكي 80 درصد از رنگ روي قسمت مورد نظر مي‌نشيند، اما در روش‌هاي ديگر اين مقدار به 20 درصد مي‌رسد.
فناوري پوشش‌دهي مبتني‌بر نانوتكنولوژي، چه از طريق فرايندهاي سل‌_ژل و چه روش‌هاي نانوذره‌اي، كاربردهايي را ارائه مي‌دهند كه در صنعت خودرو داراي جذابيت تجاري هستند. در زمينه پنجره‌هاي فتوكروميك و الكتروميك يا پنجره‌هايي كه به ترتيب تحت تأثير نور و الكتريسيته تغيير رنگ مي‌دهند، تحقيقاتي صورت گرفته است. با تعداد زيادي از روش‌هاي مبتني‌بر نانوذرات و فرايند سل-ژل، مي‌توان اين گونه شيشه‌ها را توليد كرد.
پوشش‌هاي سراميكي نانوذرات، موجب پايداري حرارتي و مقاومت به فرسايش در قطعات موتور مي‌شوند.
پوشش‌هاي مبتني‌بر نانوذرات، ويژگي مواد خود پاك‌كننده را از خود نشان داده‌اند (شركت BMW به همراه شركت Creavis در اين زمينه فعال هستند).
آلودگي هوا براي اكثر كشورها بويژه كشورهاي اروپايي، معضلي جدي است. در فرانسه، 30 ميليون خودروي آلاينده هوا در حال تردد هستند. از آنجا كه به ازاي 100 كيلوگرم كاهش وزن، 5/0 ليتر در مصرف سوخت در هر صد كيلومتر صرفه‌جويي مي‌شود، استفاده از سيليسيم به معني كاهش آلودگي است.
استاندارد ميزان CO2 توليد شده توسط خودرو در اروپا تا سال 2008، حداكثر 140 گرم بر كيلومتر و تا سال 2012، حدود 120 گرم بر كيلومتر در نظر گرفته شده است.
بخش محيط‌زيست ساپكو در زمينه بررسي كامپوزيت Al/SiC و كاربردهاي مختلف آن در صنعت خودروسازي و تهيه كامپوزيت‌هاي مختلف با درصدهاي متفاوت SiC اقدام به تحقيق و تهيه پودر نانو SiC كرده و صحت تشكيل آن توسط دستگاه تفرق اشعه (XRD) X دانشكده متالورژي دانشگاه تهران مورد تأييد قرار گرفته است.


منابع:
1. www.nanoeurope.org
2. www.impart-nanotox.orgp
3. www.semi.org
4. www.compositesworld.com
5. www.msel.mist.gov

+ نوشته شده در  سه شنبه دوم بهمن 1386ساعت 23:7  توسط محمد جولایی  |