فتاح ربیعی دانشجوی دکترای شیمی کاربردی و
Download
Report
Transcript فتاح ربیعی دانشجوی دکترای شیمی کاربردی و
Nano -2014
Rabiee
تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی
• تهیه وآماده سازی مطالب توسط فتاح ربیعی دانشجوی دکترای شیمی کاربردی ومدرس پردیس مرکزی
دانشگاه فرهنگیان
• 1393
Rabiee
عناوین
مفاهیم نانوپودر
روش پاشش حرارتی
کاربرد نانوپودرها
Rabiee
نانو پودر
نانوپودر چيست؟
ُ
پودرها ذرات ريزي هستند كه از خرد کردن قطعات جامد و بزرگ ،يا
جامد معلق در محلولها به دست ميآيند .بنابراين،
تهنشين شدن ذرات
ِ
نانوپودرها را میتوان مجموعهي از ذرات دانست که اندازهي آنها کمتر از
100نانومتر است( .اگر يك متر را يك ميليارد قسمت كنيم ،به يک نانومتر
میرسيم .طبق تعريف ،ساختار نانومتري ساختاري است که اندازهي آن
کمتر از 100نانومتر باشد).
Rabiee
چه پودري را میتوان نانوپودر به شمار آورد؟
• پودرها در سه حالت نانوپودر به شمار میآيند:
• حالت اول :ساختار ذرات تشكيلدهندهي پودر ،در حد نانومتر باشد.
يعني اگر ساختار ذرات تشكيلدهندهي يک پودر را به صورت يکي از اشكال منظم هندس ي در نظر بگيريم ،ميانگين
ُ
اندازهي اضالع آن بين 1تا 100نانومتر باشد .مهمترين اشكال هندس ي ،كره و مكعباند .اگر ساختار ذرات
ُ
ُ
تشكيلدهندهي پودر را كره فرض كنيم ،بايد قطر كره کمتر از 100نانومتر باشد و چنانچه ساختار آنها مكعب فرض
شود ،ميانگين اضالع مكعب بايد در محدودهي 1تا 100نانومتر قرار گيرد .براي مثال ،بلورهاي نمك طعام ساختاري
مكعبشکل دارند( .شکل شمارهي )1
بيشتر ذرات تشکيلدهندة پودر ،ابعادي ميان 1تا 100نانومتر داشته باشند ،آن پودر ،نانوپودر محسوب
يادآوري :اگر
ِ
میشود.
Rabiee
حالت دوم :دانههاي تشکيلدهندة پودر ،ابعاد نانومتري داشته باشند.
در حالتي که اندازهي ذرات تشكيلدهندهي پودر از صد نانومتر بيشتر باشد ،کافي است دانههاي آن
ابعاد نانومتري داشته باشند تا نانوپودر به شمار آيند .يک مثال براي فهم اين موضوع ،اتمهايي
هستند که به صورت منظم و درون سلولهايي که آنها را "دانه" میناميم ،کنار هم قرار گرفتهاند.
مواد بلوري جامد نيز از سلولهاي ريزي تشكيل شدهاند كه به آنها دانه ميگويند .درون هر دانه،
اتمها در يك جهت خاص و رديفهاي موازي چيده شدهاند و تفاوت دو دانة مجاو ِر هم ،تفاوت در
همين جهتگيري اتمهاست.
حاوي سه دانه است.
شكل :2اين ذره،
Rabiee
شکل :3اتمها با زاويهي 45درجه نسبت به افق چيده شدهاند.
شکل :4اتمها با زاويهي 90درجه نسبت به افق چيده شدهاند.
شکل :5اتمها با زاويه ي 120درجه نسبت به افق چيده شدهاند.
Rabiee
• در دانهي ( 1شکل ،)3اتمها در رديفهاي موازي و با زاويهي 45درجه نسبت به افق چيده شدهاند.
در دانهي ( 2شکل )4اتمها با زاويهي 90درجه و در دانهي ( 3شکل )5اتمها با زاويهي 120درجه
نسبت به افق چيده شدهاند .وقتي اين سه دانه در كنار يكديگر قرار بگيرند ،يك ذره تشكيل ميشود.
(شکل )6به فضاي خالي بين دانهها «مرز دانه» ميگويند .مرز دانه محلي است كه جهت چيده
شدن اتمها عوض ميشود.
همچنين دانهها را میتوان مانند آجرهاي يك ديوار فرض كرد .در اين صورت ،مرز بين دانهها م الت
بين آجرهاست .اگر قطر اين دانهها بين 1تا 100نانومتر باشد ،ذرات حاصل تشكيل نانوپودر
ميدهند.
هر چه قطر دانههاي يك ذره كمتر باشد (البته با حجم ثابت) ،تعداد دانههاي تشكيلدهندهي آن
بيشتر خواهد بود (واضح است كه هر چه آجرهاي تشكيلدهندهي يك ديوار 1متر در 1متر كوچكتر
باشند ،تعداد آجرها بيشتر خواهد بود) و هر چه تعداد دانهها بيشتر شود ،مانند گرههاي يک فرش،
تار و پود آن محكمتر و درهمتنيدهتر است و بنابرين استحكام محصول بيشتر خواهد بود.
Rabiee
شکل :6سه دانه در مجاورت هم قرار گرفتهاند تا يک ذره را تشکيل دهند.
يادآوري :اگر درصد قابل توجهي از دانههاي تشكيلدهندهي ذرات ،نانومتري
باشند ،پودر ،نانوپودر محسوب میشود.
Rabiee
• حالت سوم :ذرات نانوپودر و ذرات پودر معمولي ترکيب شوند.
در اين حالت ،پودر را «نانوپودر کامپوزيتي» مینامند .کامپوزيت که از کلمهي انگليس ي compositionگرفته
شده ،به معني ترکيب دو يا چند چيز است .ملموسترين مثال براي كامپوزيت ،كاهگل است .در كاهگل رشتههاي كاه در
زمينهي ِگل پراكنده شدهاند .در نانوپودرهاي كامپوزيتي نيز ذرات نانومتري در زمينهي ذرات بزرگتر (غير نانومتري) پراكنده
شدهاند (شکل .)7
شکل :7ذرات با قطر نانومتري در زمينه پراکنده شدهاند.
Rabiee
ً
• علت ترکيب شدن آنها اختالف خواص اين دو ماده است .در کامپوزيت معموال زمينه از يک مادهي نرم و افزودني از
مادهي سخت انتخاب ميشود .در اين صورت ،هنگامي که به ماده نيرو وارد ميشود ،زمينه نيرو را به رشته يا پودر
اضافهشده منتقل ميكند تا بتواند در برابر نيروي واردشده مقاومت بيشتري داشته باشد( .شکل شمارهي )8
شكل : 8در يک نانوکامپوزيت ،ذرات نانويي در زمينهاي غيرنانويي پراكنده شدهاند .
Rabiee
پاشش حرارتی
• پاشش حرارتی HVOF
فرآیند HVOFیکی از پیشرفته ترین سیستم های پاشش ی است که با استفاده ازموج انفجار در
محفظه احتراق داخلی خود قادر است ذرات مواد کاربیدی را با سرعت حدود 1200تا 1500متر بر
ً
ثانیه بر روی سطوح قطعات مورد نظر اعمال و سطحی کامال صاف و مقاوم را ایجاد کند .این
فرآیند تنها روش مقاوم سازی بعض ی قطعات استراتژیک در صنایع هوافضا ،نفت و گاز ،نيروگاهی و
...می باشد .در این روش به دلیل سرعت زیاد ذرات ،پوشش با صافی سطح بسیار باال تولید شده و
همچنين امکان استفاده از نانو پودرها و ایجاد پوشش های نانوساختارکه خواص قابل توجهی را
ایجاد می نمایند وجود دارد .فرايند HVOFيکی از پيشرفته ترين سيستمهای پاشش ی است که
در حال حاضر در کشور در مقياس خدمات صنعتی منحصر به فرد می باشد
Rabiee
پاشش حرارتی
HVOF
Rabiee
• پاشش حرارتی پالسمایی APS
• در این روش انواع مختلف پودر مواد پیشرفته (سرامیکی ،سرمتی ،بين فلزی و )...
در درجه حرارت بين 10تا 20هزار درجه سانتیگراد ذوب و توسط گاز حامل به طور
یکنواخت بر سطح قطعه پاشیده می-شوند ،با این حال سطح قطعه چندان گرم و
دچار تنشهای گرمایی نمی شود .به این ترتیب سطحی با پوشش یکنواخت و دارای
چسبندگی و کیفیت بسیار عالی ایجاد خواهد شد و مقاومت قطعه را در برابر عوامل
فرسودگی محیطی چندین برابر افزایش خواهد داد .از مزایای این روش محدوده وسیع
پوشش-های قابل اعمال و همچنين کیفیت بسیارخوب این پوششها پس از پاشش می
باشد.
Rabiee
پاشش حرارتی
APS
Rabiee
• پاشش حرارتی شعله ای Flamو قوس ی Arc
• دو روش فوق از روشهای معمول پاشش حرارتی می باشند که بطور وسیعی در صنایع
مختلف جهت بازسازی یا ساخت قطعات ،مورد استفاده قرار میگيرند .پوشش های
روئين یا آلومینی اعمال شده به این روش ها بر روی سطوح سازه های آهنی جهت
مقابله با خوردگی جوی یا دریایی نظير اسکله ها ،سکوهای نفتی ،مخازن نگهداری
مواد و غيره از این قبیل اند .همچنين اعمال پوشش های بابیتی و برنزی جهت تولید یا
بازسازی یاتاقانهای بزرگ و کوچک و یا بازسازی روتورها ،شفت ها و غلطک های
مختلف در صنایع فوالد ،نيروگاهی ،نساجی و چاپ از دیگر موارد کاربرد این روش
هاست.
Rabiee
پاشش حرارتی شعله ای و قوس ی
Rabiee
•
•
•
•
•
•
•
•
پاشش حرارتی و نشت جت بخار
در حين اين عمل ذرات حرارت ديده كمي ذوب مي شوند و سپس روي سطح نشست داده خواهند شد .پس از آن تغيير
شكل داده و منجمد مي شوند و يك پوشش نانو متري روي سطح ايجاد مي كنند.
از اين روش در توليد صنعتي نانو پودرها استفاده مي شود ،نمونه اي از اين مواد عبارتند از :كربن بالك ،فوم سيليكا و
اكسيد تيتانيوم.
از معايب اين روش مي توان به موارد زير اشاره نمود:
توليد اكسيد ها :در اين روش به علت وجود اكسيد كننده ها توليد اكسيد ها در محدوده واكنش اجتناب ناپذير است
كه اين خود يك محدوديت است.
فشار باالي گاز :در اين روش به علت باال بودن فشار گاز ،پودر هاي توليدي داراي تجمع بااليي مي باشند كه اين امر در
مراحل بعدي اثر نا مطلوبي دارد.
براي حل مشكل دوم مي توان از احتزاق با فشار كم استفاده نمود كه در آن فشار تا حد فشار در روش CVDكاهش
يافته كه در نتيجه از تجمع ذرات كاسته مي گردد.
يك راه رسيدن به ذرات نانومتري با اندازه هاي كوچكتر و يكنواخت تر ،كنترل شعله براي رسيدن به شعله ،پيشاني
تخت مي باشد كه در طي آن زمان و دما براي هر ذره برابر خواهد بود.
Rabiee
• اين روش جز روش هاي كم هزينه بوده و از آن براي توليد كامپوزيت هاي چند اليه
اي يا اليه هاي با ضخامت چند نانومتر استفاده مي شود.
• مكانيزم اين روش بدين صورت است كه از جت هاي گازي با سرعت صوت يا نزديك
به آن استفاده مي شود .معموال در اين جت ها از گاز هليوم استفاده مي شود .ماده
اتميزه شده به همراه اين گاز خارج شده و بر روي يك اليه نشست پيدا مي كند.
• براي نشست دادن يكنواخت بر روي يك زير اليه معموال از حركت نوساني و دوراني
جت ها استفاده مي شود.
Rabiee
• تفکافت(پيروليز) بوسیله ی افشانه ی شعله ای و در فاز گاز و در دمای باال برای تولید نانوذرات به
کار برده می-شود .ماده ی اولیه به صورت ماده ای است که حاوی اجزای فلزی بوده و این اجزاء در
ادامه باید به یکدیگر بپیوندند تا نانوذرات را تشکیل دهند .به عنوان مثال نمک های اسید
کربوکسیلیک ،استات ها و آلکوکسیدها که ترکیبشان با حالل های قابل احتراق به غلظت و
استوکیومتری مورد نظر رسیده تا بتوان بوسیله ی شعله ور کردن آنها ذرات را استخراج کرد ،از
جمله موادی هستند که مورد کاربرد این فناوری به عنوان پیش ماده می-باشند .مواد اولیه به
صورت محلول به سمت نازل هدایت شده و با برخورد با یک جریان شدید گاز اکسید کننده مانند
اکسيژن پخش شده و توسط شعله ی گاز متان شعله ور می شود .ذرات نانویی در قسمت دما
باالی شعله تشکیل شده و در همان ناحیه رشد می کند.
فرایند رشد از طریق کنترل غلظت ماده اولیه و خواص شعله تحت نظر قرار می گيرد .هر از چندگاهی
نانوذرات تولید شده در حالت خشک صافیده و طبقه بندی می شوند.
Rabiee
• یکی از طبقه بندی های نانوذرات محیط تولید آنهاست .بر این اساس می توان انواع
در
روش ها را به دو گروه رسوب دهی در فاز مایع و چگالش در فاز گاز تقسیم کرد .
سنتز فاز مایع مانند فرایند سل-ژل یا هیدرو ترمال نانوذرات در گستره ی با ریکی از
اختالف اندازه و دانه بندی به دست می آید .ولی پودرهای نانویی باقیمانده های
ناخالص شیمیایی را در ترکیب خود حفظ می کنند .در مقابل چگالش فاز گازی از این
ایراد مبراست اما به خاطر دمای باالی تولید ،کلوخه ای شدن ذرات پدیده ای مرسوم
بوده و مواد آلی نيز حين تولید به ترکیبات ذغالی کربنی تبدیل می شوند .راه حل های
مختلفی برای برطرف سازی این مشکل ارائه شده است .یکی از موفق ترین آنها
بکارگيری شعله ی کم فشار یکنواخت است که با دمای ثابت می سوزد.
Rabiee
• یکی دیگر از روش ها عبور سریع ذرات پاشیده شده از محیط گرم شعله است که باعث فرار ذرات
از بهم چسبیدگی خواهد شد .همچنين می توان از پیش موادی که در مقابل دمای باال مقاوم تر
هستند استفاده کرد .جنس پلیمرهای استفاده شده می توانند راهکرد مناسبی در جلوگيری از
سوختن و چسبندگی و باقی ماندن مواد زائد شود .اما با همه ی این وجود ،بکار گيری این تدابير نيز
ً
کامال مشکل گشا نخواهد بود .به عنوان مثال استفاده از پیش-موادی که فشار بخار باال داشته
باشند ،انعطاف پذیری عملیات را محدود کرده و گاهی مشکالت زیست محیطی دربر خواهند داشت.
از سویی دیگر چون مواد مختلف ،منحنی های چگالش متفاوتی نيز دارند ،ترکیب مولکولی بين آنها رخ
داده و نانوذرات چند جزئی را تشکیل داده و یا بعد از ایجاد این چند جزئی ها دوباره
بینشان جدایش رخ می دهد .بوجود آمدن سدهای این چنینی بر سر راه تولید به روش پاشش شعله
ای منجر به ایجاد تغیيرات مختلفی در این فرایند شده است .نمونه ی این تغیيرات ایجاد فرایند
رسوب احتراقی بخارات شیمیایی CCVDمی باشد.این روش که بر اساس آئروسل طراحی شده
برای تولید الیه نازک مواد متعددی چون فلزات و اکسیدها بکار برده می شود که کیفیت محصول
بدست آمده برابر یا حتی بهتر از محصول تولید شده به روش های سنتی بخار شیمیایی می باشد.
Rabieeهای جانبی و سرعت رسوب باالست ،همواره قابل
سود آوری این روش هم که ناش ی از کاهش هزینه
• عالوه بر پیشرفت در نحوه ی فرایند به روز شدن قطعات بکار رفته در بدنه ی دستگاه نيز عامل
موثری در بهبود این فرایند شده است .بطور مثال شرکت Nanomiserموفق شده دستگاه
ریز کننده یا اتمایزر که قابلیت پاشش بسیار قوی ،تا این اندازه که بتوان هر قطره ی خروجی از
نوک نازل را از نظر ابعاد و شکل کنترل کرد ،به مرحله ساخت رسانده است.
تولید ذرات آئروسلی با گستره ی اختالف اندازه کم ،همواره یک دغدغه برای این فرایند ب وده است.
اگر بتوان این گستره را کم کرد و در عين حال هاله ای مه آلود از ذرات بسیار ریز با یک الیه پوشش
بسیار نازک از پیش ماده بر روی ذرات را تولید کرد ،در آن صورت بازده تولید نانوذرات در یک فشار
اتمسفری مناسب شعله باال رفته و به کاربر این امکان را می دهد که از هر نوع پیش ماده ای ،بدون
نگرانی داشتن از فشار بخار آن ،استفاده کند.در این حالت با تغلیظ مناسب محلول و همچنين
اضافه کردن افزودنی های مناسب به آن می توان بازه ی وسیعی از ترکیبات پرکاربرد صنعتی را به
سرعت و به راحتی به دست آورد.
Rabiee
• ذرات با خلوص باال فقط در اتاقکهای با فشار پایين تولید میشوند چرا که فشار
گردد.
پایين موجب افزایش زمان موردنیاز برای واکنش ناخالص یها با نانوذرات می
همچنين فشار پایين باعث ایجاد یکنواختی حرارت در طول عملیات میشود .پاشش
ً
حرارتی در فشار پایين را معموال چگالش شیمیایی بخار احتراقی
در
)(CVCمینامندCVC.یک روش جایگزین برای روش چگالش گاز خنثی است .
این روش تبخير کنندههای سیستم IGCتوسط منابع دیگر مثل مشعلهای احتراقی
یا کورههای دیواره داغ یا پالسمای میکروویو جایگزین شدهاند .این روش برای
تولید نانوذرات اکسید فلزی خالص متنوعی نظير TiO2, Al2O3, ZrO2,
V2O5, Y2O3-ZrO2به کار میرود.
Rabiee
شکل -1تصویر شماتیکی از اجزای دستگاه
پاشش شعله ای
Rabiee
• به عنوان یک فناوری صنعتی این روش پتانسیل تولید انبوه و صرفه ی اقتصادی را
دارد .همچنين می توان با صرف هزینه ی کم و با رعایت استانداردهای محیط زیستی
پیش ماده های مصرفی را در حالل های آلی و غيرآلی حل کرده و حتی به عنوان س وخت
احتراق نيز از آن استفاده کرد.
اشکال بعدی دو تصویر شماتیک از دستگاه CCVDو شعله ی تشکیل شده بر
سر نازل احتراق را نشان می-دهند.
Rabiee
شکل -2شماتیکی از دستگاه
CCVD
Rabiee
شکل -3تصویر شماتیک شعله در
CCVD
Rabiee
• اجزاء این دستگاه شامل مخزن گاز مخصوص احتراق ،محل محلول پیش ماده،
ریزکننده یا اتمایزر محلول که شامل نازل نيز می شود و سرانجام بخش های جانبی
شامل فیلترها ،پمپ ها و جمع آوری کننده ی پودر نانویی می باشد .دستگاه چهار
مرحله را در هر دور عملیات انجام می دهد:
.1آماده سازی محلول پیش ماده ای مورد نیاز که باید تغذیه شود.
.2ریزسازی محلو ل
.3فرایند شعله ورسازی ریزقطرات جهت تشکیل نانوذرات
.4جمع آوری ذرات در یک محیط کلوئیدی و پخش کردن آنها در محلو ل
محلول پیش ماده ریز شده و و قطرات آن با گاز اکسیدکننده مخلوط می شود و بعد
تجزیه ی
از شعله ور شدن بطور دائم شعله ی احتراقی افشانه ای تشکیل داده و با
پیش ماده نانوذرات را تشکیل می دهد.
Rabiee
• جدول زیر نمایش دهنده ی عناصری(به رنگ سبز) است که نانوذرات آنها توسط این دستگاه سنتز
شده است .عکس ها نيز دستگاه nsp10محصول شرکت TETHISو خروجی نازل را
نشان می دهند:
Rabiee
شکل -4نمایی از دستگاه
CCVD
Rabiee
• نازل دستگاه های این فناوری نقش تآثيرگذاری در نحوه ی سنتز نانوذرات دا رد .به
عنوان مثال نازل های دوفازی ساخته شده است که مخلوط درهم پخش شده ی
اکسيژن و پیش ماده را در جتهی مشخص و گاز متان مخلوط با اکسيژن را به صورت
غالف یا الیه در همان جهت و برروی گاز اولیه می پاشد .عالوه بر فشار نازل اولیه ،
جریان گازهای احتراقی نيز به پخش و قطره ای شدن پیش ماده کمک می کنند.
Rabiee
شکل-5تصویر شعله ی دستگاه
CCVD
Rabiee
جمع آوری
• اين روش مزايايي نظير ارزان بودن ،يك مرحلهاي بودن ،تطبيقپذيري و سرعت توليد باال را داراست .در اين روش
احتراق مخلوط اكسيژن و سوخت در مشعل ،شعله را ايجاد ميكند .پيشسازهاي شيميايي در منطقه گرم شعله تبخير
ميشوند و تجزيه حرارتي در منطقه گرم شعله مطابق رخ ميدهد.
• همانطور که گفته شد فعل و انفعاالت بين شعله و قطرات ،منجر به شكلگيري نانوذرات ميشود .ذرات با خلوص باال
فقط در اتاقكهاي با فشار پايين توليد ميشوند چرا كه فشار پايين موجب افزايش زمان موردنياز براي واكنش
ناخالص يها با نانوذرات ميگردد .همچنين فشار پايين باعث ايجاد يكنواختي حرارت در طول عمليات ميشود .پاشش
ً
حرارتي در فشار پايين را معموال چگالش شيميايي بخار احتراقيCVC) ( 5مينامندCVC .يك روش جايگزين براي
روش چگالش گاز خنثي است .در اين روش تبخير كنندههاي سيستم IGCتوسط منابع ديگر مثل مشعلهاي احتراقي
يا كورههاي ديواره داغ يا پالسماي ميكروويو جايگزين شدهاند .اين روش براي توليد نانوذرات اكسيد فلزي خالص
متنوعي نظير TiO2, Al2O3, ZrO2, V2O5, Y2O3-ZrO2به كار ميرود.
• همچنين نانوذرات مغناطيس ي آهن و كبالت را ميتوان توسط روش CVCو به ترتيب با پيروليز كربونيل آهن
Fe(CO)5و كربونيل كبالت Co2(CO)8توليد نمود .بررس ي تصاوير TEMتهيه شده از اين ذرات
نشان ميدهد كه توليد ذراتي با ابعاد حدود 10نانومتر توسط اين روش عملي است.
•
Rabiee
کاربرد نانوپودرها
• .1پوششدهي
يكي از مهمترين كاربرد نانوپودرها «پوششدهي» است .وقتي مقداري پودر روي يك سطح ريخته
ً
ميشود ،ميتواند تمام سطح را بپوشاند .مثال اگر سطح زمين پودر گچ بپاشيم ،تمام سطح پوشيده
ي بين
ميشود و يک سطح يکدست سفيد به وجود ميآيد .اما در اين حالت هنوز فضاهاي خيلي ريز
پودرها وجود دارد ،يعني پوشش يكپارچه نيست .اکنون مقداري آب به گچ اضافه ميكنيم و صبر
ميكنيم تا آب توسط حرارت خشك شود .ميبينيم كه ذرات پودر به هم چسبيدهاند و يك پ وشش
ً
يكدست بر روي سطح به وجود آمده است .اساس پوششدهي توسط نانوپودرها نيز دقيقا همين
ً
است ،يعني پودرها را ـ عمدتا باشدت ـ به سطح ميپاشند و بعد توسط يك عامل اضافهشونده ـ
ً
ي
ن
ن
عمدتا گازهاي اكسيژ يا آرگو كه همان نقش آب را در مثال گچ باز ميكنند ـ و حرارت ،اين ذرات
را به هم ميچسبانند تا يك پوشش يكپارچه بر روي سطح ايجاد شود .پوشش روي داشبورد ماشين
ً
دقيقا به اين روش توليد ميشود.
Rabiee
• .2ساخت قطعات
ات پودر ميل زيادي دارند که مانند ُبرادههاي آهنربا به هم
همانطور كه ديديم ،ذر ِ
بچسبند .از طرفي اين ميل با ِاعمال فشار به پودر و درجهي حرارت بهشدت افزايش
مييابد ،و بنابراين ،با ِاعمال فشار و افزايش درجهي حرارت ميتوان پودرها را آنقدر
ً
به هم فشرد تا به هم بچسبند و يك قطعه را توليد كنند .اين روش عمدتا براي توليد
قطعات با شكلهاي پيچيده به كار ميرود( .اين پديده به طور طبيعي در نمك طعام
اتفاق ميافتد .اگر مقداري نمك طعام در داخل يك نمكدان باقي بماند ،بعد از مدتي
ذرات نمك به هم ميچسبند و نمكدان ديگر نمك نميپاشد .بنابراين ،بايد به نمكدان
چند ضربه وارد كنيم تا ذرات از همديگر جدا شوند).
Rabiee
• .3استفاده در ِك ِرمها
همانطور كه ميدانيم ،نانوپودرها ذراتي با قطر يك تا 100نانومتر هستند .وقتي از
اين ذرات در ساخت ِك ِرم استفاده ميشود ،چون قطر آنها كوچك است ،اشعههاي
ُم ّ
ضر نور خورشيد را كه طول موجهاي بزرگتر از صد نانومتر دارند از خود عب ور
نميدهند .اين در حالي است كه اشعههاي نور مرئي را كه موجب ديده شدن
قطعاتاند از خود عبور ميدهند .بنابراين ،به صورت شفاف ديده ميشوند .در اين
حالت ما ِكرمي داريم كه شفاف است و اشعههاي ُم ّ
ضر را از خود عبور نميدهد.
ِ
Rabiee
• .4شناسايي آلودگي ها
ّ
خواص سطحي خود ،وقتي به يك محلول
ذراتي كه نانوپودرها را تشکيل ميدهند ،با استفاده از
حاوي آلودگي (مثل باكتري ،سلول سرطان زا و )...اضافه ميشوند ،روي آلودگيها ميچسبند و در اثر
واكنش با آنها تغيير رنگ ميدهند و باعث شناسايي آنها ميشوند .البته هر ذره كوچكتر از آن است كه
نگ مجموعهي اين ذرات ،آلودگيها را قابل تشخيص و
نگ حاصل از آن ديده شود ،اما تغيير ر ِ
تغيير ر ِ
شناسايي ميكند.
در فيلمی که در اسالید بعدی نشان داده شده به عنوان مثالي از كاربرد نانوپودرها آورده شده است،
نانوساختار سيليكون در محلول ،قطرات روغن را شناسايي ميكنند و با نفوذ مقداري از مايع
ذرات
ِ
به داخل حفرههاي آنها ،تغيير رنگ ميدهند و هدف را قابل تشخيص مينمايند.
Rabiee
nano
برای مشاهده فیلم لطفا روی آن کلیک کنید
Rabiee