دکترشریعتی
ساعت ٦:۱٦ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۳۱ 

درآغازهیچ نبود،کلمه بود،وآن کلمه خدا بود،

وخدایکی بودوجزخداهیچ نبود،

و«نبودن »چگونه میتوان «بودن »؟

وخدا،برای نگفتن حرفه های بسیار داشت ،

که دربیکرانگی دلش موج میزدوبیقرارش می کرد.

وعدم چگونه می توانست «مخاطب »اوباشد؟

خداآفریدگاربود

وچگونه می توانست نیافریند؟

وخدامهربان بود

وچگونه می توانست مهرنورزد؟

«بودن» ،«می خواهد»!

وازعدم نمی توان خواست .وحیات «انتظار می کشد»،

وازعدم کسی نمی رسد.


کلمات کلیدی:
 
مشکلات تحقیق درایران
ساعت ٧:٠۱ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۳٠ 

مشکلات فراروی تحقیقات در کشور

دکتر تمیزی­فر، عضو هیات علمی دانشگاه علم و صنعت ایران، در گفتگو با شبکه تحلیل‌گران تکنولوژی ایران، به بررسی مشکلات فراوری تحقیقات و محققین در کشور پرداخته است:

اهمیت تحقیق و نقش محققین در توسعه علم و تکنولوژی بر کسی پوشیده نیست، اما در کشور ما به علت مسائل مختلف، این توانایی در سیستم علمی و صنعتی کشور وجود ندارد که محقق را با تمام ظرفیتش در اختیار گیرد. برخی از این مشکلات را می­توان به شرح زیر دسته­بندی نمود:

1- مشکلات فرهنگی و مدیریتی


مدیران در بخش تحقیقات ضعف­های زیادی در نحوة برخورد با محققین دارند به این صورت که در ابتدای امر اصلاً آشنا به موضوع نیستند و برای ارزیابی کار محققین از افرادی استفاده می­شود که صلاحیت علمی لازم را ندارند و گاه دانشجوی یک استاد، ارزیاب کار او می­شود. این مساله برای سیستم تحقیقاتی چندان مناسب نیست و باید ارزیابان در حد مناسبی از لحاظ تجربه و علم باشند. در صورت کمبود ارزیابان مجرب می­توانیم از کشورهای همسایه یا دیگر کشورها افرادی را بیاوریم تا کار را ارزیابی کنند. گاهی به خاطر یکسری مشکلات داخلی یک طرح خوب بایکوت می­شود. یا افرادی برای بهره­برداری شخصی، با طرح­ها خوب برخورد نمی­کنند و با رفتارهای دلسرد کننده، با عدم پرداخت بودجه و با ایرادهای غیرکارشناسانه کاری می­کنند که محقق از کردة خود پشیمان می­شود. ما باید جنبه­های دلسردکننده را برداریم و بجای آنها جنبه­های ارشادی، دلگرم کننده و مثبت قرار دهیم
.

2- عدم وجود استراتژی



ضعف دیگری که در این زمینه مشاهده می­شود، نداشتن یک سیستم هدفمند در زمینه تحقیقات است و علت اصلی آن نبود یک استراتژی در امر تحقیقات می­باشد. بطوری­ که ما یک برنامة مشخصی برای آینده نداریم تا طبق آن عمل کنیم. در این زمینه دانشگاه­ها و مراکز تحقیقاتی می­توانند فعال شوند و برنامه بدهند. این کار باید با حمایت دولت صورت گیرد. صنعت­گران نیز باید در این مساله دخیل شوند تا هر گونه برنامه­ای که ریخته می­شود در راستای برآورده کردن نیاز صنعت باشد نه صرفاً تحقیقات آکادمیک. البته استراتژی که پشتوانه عملی نداشته باشد با نبود آن فرقی ندارد. بنابراین تدوین استراتژی در هر بخش که صورت می­گیرد باید پشتوانه عملی لازم را نیز داشته باشد و با تعویض مدیران برنامه­ها دچار نقصان نگردد.

3- مشکلات مالی



متأسفانه تصور غلطی که در بین مدیران ما وجود دارد این است که انتظار دارند پروژه­های تحقیقاتی زودبازده باشند و با خرج کم بتوان به ارزش افزوده بالایی دست یافت. در صورتی که این طور نیست. پروژه­های تحقیقاتی معمولاً دیربازده و پرخرج می­باشند. البته وقتی به نتیجه برسند مطمئناً خرج خود را در می­آوردند. مثلاً وقتی ما برای یک ایمپلنت دندانی که برای به نتیجه رسیدن 2 میلیارد تومان بودجه نیاز دارد 20 میلیون تومان هزینه می­کنیم نباید فکر کنیم زیاد هزینه کرده­ایم. اگر به اندازه مناسب بودجه صرف کنیم ارزش افزوده بالا نیز ایجاد می­شود.

4- کلی­گویی و عدم نظارت


در کشور ما مؤسسات تحقیقاتی مختلفی وجود دارد و بعضی از آنها از بودجه­های کلان و عمر طولانی برخوردار هستند ولی متاسفانه کارایی لازم را نداشته­اند. علت این امر را می­توان در دو مسئله جستجو کرد: یکی عام بودن این مؤسسات است که به ابهام در وظایف آنها می­افزاید و آنها را در برنامه­ریزی دچار مشکل می­کند. مثلاً برای مواد که شامل چندین شاخه مهم است، ما یک مؤسسه تحقیقاتی به نام مواد ایجاد می­کنیم و نمی­دانیم می­خواهیم چه بکنیم و به کدام­ یک از شاخه­های مواد بپردازیم و کدام اولویت دارند. اصلاً وظایف هم برای آنها مشخص نمی­کنیم و نظارتی هم بر کار آنها به طور دقیق و منظم انجام نمی­دهیم تا ببینیم بودجه اختصاص یافته در کجا صرف شده است. به همین دلیل اکثر این مراکز نیز دچار مشکل می­شوند
.

عامل دوم توجه نکردن به ادامة تحقیقات تا تجاری شدن آنها است که تحقیقات را در نظر مدیران به یک مسئله کم بازده و بی­نتیجه تبدیل کرده است. در حالی­ که اولویت تحقیقات در کشور باید مسائل صنعتی و مشکلات صنعت کشور باشد تا بتوان از این رهگذر پاره­ای از مشکلات لاینحل صنعتی را از بین برد.

 

 


کلمات کلیدی:
 
نانوتکنولوژی وصنعت خودرو
ساعت ٦:۳٤ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۳٠ 

 

 

 بررسی جایگاه نانوتکنولوژی در صنعت خودرو 

 

.

نانوتکنولوژی و صنعت خودرو

صنعت خودرو از بزرگ‌ترین صنایع جهان و در کشور ما نیز از اهمیت خاصی برخوردار است، بنابراین توجه به فناوری‌های جدید نظیر نانوتکنولوژی، در این صنعت، ضروری است.

نانوتکنولوژی به عنوان انقلاب صنعتی قرن آینده، تأثیر فراوانی بر صنایع گوناگون خواهد داشت. یکی از چشم‌اندازهای امیدوارکننده این فناوری پیشرفته، تحول در صنعت خودروسازی می‌باشد.

یکی از اصلی‌ترین موضوعات نانوتکنولوژی، ساخت مواد با خواص جدید است. این مواد ارزش افزوده بسیار بالا و کارایی بالاتری در تمام صنایع خواهند داشت و صنعت خودرو نیز از آن مستثنی نیست.

ساخت بدنه‌های سبک‌تر و مقاوم‌تر برای خودرو، ساخت لاستیک‌هایی با مقاومت سایشی بهتر، ساخت قطعات موتور با عمر چندبرابر، کاهش مصرف سوخت خودرو، ساخت باتری‌هایی با انرژی بالا و دوام بیشتر، نانوساختارهایی مبتنی‌بر کربن به عنوان سوپر اسفنج هیدروژنی در خودروهای پیل‌سوختی، ساخت حسگرهای چند منظوره برای کنترل فرایندهای مختلف در خودرو، ساخت کاتالیزورهای اگزوز خودرو برای کاهش آلودگی هوا، لایه‌های محکم با خصوصیات ویژه‌ای نظیر الکتروکرومیک (رنگ‌پذیری الکتریکی) یا خودپاک‌کنندگی برای استفاده در شیشه‌ها و آینه‌های خودرو، سازگار کردن خودرو با محیط زیست و بسیاری از موارد دیگر از جمله کاربردهای نانوتکنولوژی در صنعت خودرو می‌باشد. همچنین جایگزینی کربن سیاه (Carbon Black) تایرها با ذرات رس و پلیمرهای نانومتری، فناوری جدیدی است که تایرهای سازگار با محیط‌زیست و مقاوم در برابر ساییدگی را به ارمغان می‌آورد.

تأثیر مثبت نانوتکنولوژی در افزایش کارایی موتورهای احتراق داخلی، حائز اهمیت است. این موتورها حدود 15درصد از انرژی ذخیره شده در بنزین را به نیروی محرکه تبدیل کنند. از دیگر سو وزن متوسط خودروهای امروزی، حدود 1500 کیلوگرم است. با استفاده از نانوتکنولوژی می‌توان بازده را تا 5 برابر افزایش و وزن وسایل نقلیه را 10 برابر کاهش داد. وسایل نقلیه با استفاده از فناوری نانو 50درصد بهبود کارایی خواهند داشت.

کل درآمد صنایع خودروسازی از یک تریلیون دلار فراتر می‌رود (مثلاً فروش شرکت جنرال‌موتورز که حدود 1/15درصد از بازار 2001 را در دست داشت، 3/177 میلیارد دلار بود).

الگوهای خرید وسایل نقلیه جدید، تابع اقتصاد جهانی است. در شرایط رکود فعلی، عواملی اقتصادی نظیر مصرف اندک سوخت و سوخت‌های جایگزین اهمیت فزاینده‌ای دارد. تولیدکنندگان خودرو و صنعت حمل و نقل با افزایش میزان تولید در سطح جهانی و کاهش سود و قدرت تصمیم‌گیری خریداران، بیش از همیشه خواهان اصلاحاتی در محصول و فرایند تولید هستند.

خصوصیات ویژه صنعت خودرو، آن را به بازاری مستعد برای ورود نانوتکنولوژی تبدیل کرده است. این بازار بسیار بزرگ است و با پیشرفت زمان، قابلیت مناسبی برای توسعه و ایجاد محصولات جدید دارد.

صنعت خودرو از سویی در معرض فشارهای ناشی از قیمت سوخت و مسائل ایمنی می‌باشد و از سوی دیگر به شدت تحت تأثیر سلایق و تنوع درخواست‌های مشتریان برای مدل‌های جدید خودرو می‌باشد. تمایل ورود فناوری‌های نوین در صنعت خودرو، زیاد است. خودرو نظیر البسه برای بسیاری از افراد صرفاً کالای ضروری نیست بلکه وسیله‌ای برای ابراز شأن، منزلت و سبک زندگی به شمار می‌رود. صنعت خودرو به دلایلی که ذکر شد از صنایعی است که آماده ورود فناوری‌های نوین و نوگرایی در آنها مطرح است. برای مثال پوشش‌های پنجره الکتروکرومیک، می‌توانند به صورت دلخواه یا خودکار شیشه‌ها را تیره کنند. این یکی از کاربردهای بالقوه نانوتکنولوژی است که احتمالاً پیش از نفوذ به دیگر بازارها همچون صنعت ساختمان در ساخت خودروهای پیشرفته جایگاه خاصی دارد.

کاربردهای نانوتکنولوژی در صنعت خودرو

نانوتکنولوژی کاربردهای بسیاری در صنعت خودرو دارد که در اینجا به چند دسته از آن اشاره می‌شود:

مواد ساختاری و پوشش‌ها

نانوکامپوزیت‌ها در صنعت‏خودرو، اهمیت زیادی دارند و صنعت حمل و نقل، اصلی‌ترین نانوکامپوزیت‌ها می‌باشد.

الف- نانوکامپوزیت‌های پلیمری

نیاز روزافزون به سوخت در عرصه حمل و نقل، تقاضا برای استفاده از مواد جدید سبک‌وزن مانند پلاستیک را که بتواند جایگزین فلز شود، افزایش داده است. جنس مرغوب این پلاستیک‌ها، گران‌قیمت است. نانوکامپوزیت‌ها، دسته جدیدی از مواد هستند که شامل پلیمرهای قدیمی تقویت شده با ذرات نانومتری می‌باشند. نانوکامپوزیت‌ها دسته‌ای از پلاستیک‌های انباشته از مواد معدنی هستند که شامل مقدار کمی (کمتر از 10درصد) از ذرات ریز نانومقیاس (اغلب خاک رس)[1] می‌باشند. این مواد به آسانی به صورت اکسترود یا قالب به شکل نهایی در می‌آیند، اما دارای همان استحکام و قدرت فلز هستند و از آن سبک‌ترند.

 

 

شرکت تویوتا در اوایل سال 1990، از نانوکامپوزیت‌ها برای پوشش کمربند ایمنی خودرو استفاده کرد. شرکت میتسوبیشی نیز از نانوکامپوزیت‌ها برای قسمت‌های روکش موتور استفاده کرد. پس از آن شرکت‌های جنرال‌موتورز، فورد و ولوو نیز فعالیت خود را در این زمینه آغاز کردند.

تقاضای نانوکامپوزیت‌ها برای دهه آینده، حدود 1 میلیارد پوند خواهد بود در حال حاضر بازار جهانی نانوکامپوزیت‌ها حدود 3 میلیون پوند در سال است و 2 میلیون پوند آن نایلون تقویت شده برای ذرات نانومقیاس خاک‌رس می‌باشد که برای خودرو و صنایع بسته‌بندی استفاده می‌شود و محصول شرکت‌های Ube و Unitika در ژاپن است. یک میلیون پوند دیگر آلیاژ PPO/nylon است که از نانو لوله‌های کربن پر شده و در امریکای شمالی برای بدنه خودرو ساخته شده است.

بازار نانوکامپوزیت‌ها در سال 2009 به 2/1 میلیارد پوند خواهد رسید و از این مقدار، 1 میلیارد پوند متعلق به ترکیبات تقویت شده توسط نانوذرات خاک‌رس است. 160 میلیون پوند به محصولاتی اختصاص دارد که از نانولوله‌های کربنی پر شده است.

نانوکامپوزیت‌هایی که کمتر از 5درصد وزن خود از پرکننده‌های معدنی یا نانولوله کربنی تشکیل می‌شوند ساختار منحصر به‌فردی دارند.

یکی از ویژگی‌های نانوکامپوزیت‌ها، شفافیت آنهاست. اندازه نانوذراتی که در این کامپوزیت‌ها دیسپرس می‌شوند کوچکتر از طول موج نور مرئی است پلیمرهای تقویت شده، شفاف باقی می‌مانند. این ویژگی آنها را بسیار کارا می‌کند.

ویژگی‌های نانوکامپوزیت‌ها عبارتند از:

  • استحکام و سختی زیاد تا اندازه‌ای که با فلزات برابری می‌کنند اما با وزن کمتر
  • قابلیت پیشگیری از نشت گاز و مایعات
  • درجه اعوجاج گرمایی (HDT)[2] بالا
  • رسانایی الکتریکی
  • خاصیت ضد احتراقی (آتشگیر بودن پلاستیک‌ها)
  • پایداری ابعادی
  • قابلیت بازیافت
  • مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی، حرارت و...

نایلون 6، اولین پلیمری بود که شرکت تویوتا از آن برای توسعه نانوکامپوزیت‌ها استفاده کرد. امروزه از آن در ترکیبات مختلف نظیر: PP[3]، PET[4]، PVC[5]، آکریلیک و گروهی از الاستومرها مشابه ترموست‌های معمول، استفاده می‌شود.

در سال 1999 بیش از 70 شرکت، آژانس‌های دولتی و انستیتوهای علمی شناسایی شدند که در زمینه نانوکامپوزیت‌ها، تحقیق و توسعه داشتند. در حال حاضر، تعدادی اندکی از این فعالیت‌ها تجاری شده‌اند و از آن جمله می‌توان به تعدادی از تهیه‌کنندگان پرکننده‌های نانویی نظیر ذرات رس نانولوله‌های کربنی و شرکت‌هایی اشاره کرد که مواد نانوکامپوزیتی عرضه کرده‌اند. (شرکت‌های Unitika, Ube, RTP, Bayer).

در 10 سال آینده، ساخت نانوکامپوزیت‌های مبتنی‌بر خاک رس با استفاده از 20 پلیمر به صورت تجاری درمی‌آید. این نوع کامپوزیت‌ها به‌تازگی دو کاربرد تجاری پیدا کرده‌اند:

1.       در ترکیبات زیرین کاپوت خودرو (Under hood)

2.       در بسته‌بندی‌های مواد غذایی

نانوکامپوزیت‌ها از گروه وسیعی از پلیمرها، تشکیل شده‌اند(جدول 1). نانوذرات مصرفی در این ترکیبات، خاک‌رس است.

این ذرات، توسط شرکت Southern Clay Products و Nanocor تهیه می‌شوند. نانومواد جدیدی نیز در این نانوکامپوزیت‌ها استفاده می‌شود و کارایی آنها را افزایش می‌دهد، از جمله این نانومواد می‌توان به نانوساختارهای اکسید سیلیسیوم (Silica)، نانولوله‌های کربنی و نانوفیبرهای سرامیکی اشاره کرد.

استفاده از نانوکامپوزیت‌های PP و TPO در قسمت آبکاری بدنه خارجی خودرو در آینده نزدیک، آغاز خواهد شد. داده‌های Nanocor رشد 98درصدی از لحاظ استحکام و افزایش درجه اعوجاج گرمایی به میزان 52درجه فارنهایت را برای Nano PP نشان می‌دهد. در سال 2004، 30درصد از Nano PP در خودرو، استفاده خواهد شد.

نانوکامپوزیت‌ها مانع از انتشار بنزین، متانول و سایر حلال‌های ارگانیکی می‌شوند. شرکت Ube امریکا در حال توسعه نانوکامپوزیت‌هایی برای پیشگیری از نشت این مواد، در سیستم‌های سوختی خودرو می‌باشد (حدود 5درصد از نانوذرات رس را در مخلوط نایلون 6 و 66/6 به کار برده است). نایلون 6 با 2درصد نانوذرات رس، پنج برابر بیشتر از نایلون 6 معمولی در برابر نشت (نفوذ) بنزین مقاومت می‌کند.

تغییر انقلابی دیگر در استفاده از کامپوزیت‌ها در خودرو، ورود کامپوزیت‌های مبتنی‌بر نانولوله‌های کربنی خواهد بود که قدرتی بسیار بیشتر از نانوکامپوزیت‌های سیلیکاتی داشته باشند.

پیش‌بینی می‌شود که دسته‌های کم قطر نانولوله‌های تک لایه کربنی، بیشترین نسبت استحکام به وزن را نشان دهند و استحکام آنها یکصد برابر استحکام فولاد باشد اما وزنی معادل یک ششم وزن فولاد، داشته باشد. با توسعه این مواد، فرصت‌های ارزشمندی برای کاهش وزن خودروها و میزان سوخت مصرفی فراهم می‌شود.

خاصیت مهمی که برای نانولوله‌های کربنی ذکر شده است رسانایی الکتریکی آنهاست.

با توجه به این ویژگی و کاربرد آنها در بدنه خودرو و سایر قسمت‌ها می‌توان از روش رنگ الکترواستاتیکی برای رنگ کردن خودرو استفاده کرد.

ب- نانوکامپوزیت‌های فلزی

استفاده از نانوبلورهای فلزی به صورت ترکیبات ساختاری حجیم (Bulk) در صنعت خودرو مزایای فراوانی دارد و استفاده از نانوبلورهای فلزی در بدنه خودروها با نانوکامپوزیت‌های جدید، رقابت مطلوبی دارد. نانوبلورهای فولاد، مزایای زیادی در ارتقای درجه استحکام ایجاد می‌کنند و شرکت تویوتا از آنها در خودروهای خود استفاده می‌کند.

نانوبلورهای فولاد نسبت استحکام به وزن را به نحو قابل ملاحظه‌ای بهبود می‌دهند. این مسئله از افول صنعت فولاد و جایگزینی آن توسط کامپوزیت‌های پلیمری پیشگیری می‌کند. نانوبلورهای فلزی در قسمت‏های مختلف خودرو نظیر موتور باعث استحکام و سختی می‌شوند.

سرامیک ها از لحاظ سختی، رقیب این مواد هستند، اما بسیار شکننده‌اند. نانوبلورهای سرامیکی بسیار با دوامند و قادرند ترکیباتی را که نیاز به سختی، مقاومت فرسایش و اعوجاج گرمایی بالا دارند، ارتقا دهند.

افزودن نانوذرات اکسید آلومینیم به آلومینیم باعث می‌شود که مقاومت آن در برابر ساییدگی همانند بهترین یاتاقان‌های فولادی باشد.

ج- رنگ و پوشش

استفاده از نانوتکنولوژی در رنگ باعث افزایش کیفیت رنگ و کاهش مصرف آن می‌شود. نکته مهم در این زمینه، جاذبه رنگ برای جلب توجه محصول است. مثالی وجود دارد که می‌گوید "The color sails your products" «رنگ، باعث فروش تولیدات شما می‌شود».

رنگ برای جلب توجه مشتری، عاملی مهم به‌شمار می‌رود. استفاده از رنگ‌های مقاوم در برابر نور خورشید و مقاوم در برابر ساییدگی به همراه خاصیت صیقلی بالا (جلای زیادی) در خودرو ضروری می‌باشد.

نانوتکنولوژی به دو صورت به این بخش کمک می‌کند:

1.       در انتخاب مواد مناسب در رنگ

2.       در روش‌های بهینه رنگ کردن

نانوذرات با اندازه‌های مختلف، نورهایی با فرکانس‌های متفاوت ساطع می‌کنند و برای تولید رنگ‌های گوناگون استفاده می‌شوند.

یکی از کاربردهای جالب توجه استفاده از نانولوله‌های کربنی در رنگ است. فیبریل‌ها ساختارهای ویژه‌ای هستند که از نانولوله‌های کربنی ساخته می‌شوند (استوانه‌هایی متشکل از 8 لایه گرافیتی که از فاز بخار به عمل می‌آیند و خاصیت رسانایی بالایی دارند).

فیبریل‌ها از لحاظ شکل ظاهر، مشابه رشته‌های ماکارونی در ابعاد میکروسکوپی هستند. قطر خارجی آنها 10 نانومتر، قطر داخلی 5 نانومتر و طول آنها از 1 تا 10 میکرون، متغیر است.

کاربرد فیبریل‌ها در رنگ، باعث رسانایی آن می‌شود و می‌توان از آن برای رنگ خودرو به طریق قطره‌های باردار استفاده کرد (روش رنگ الکترواستاتیکی). در این روش، رنگ و قسمت‌هایی را باردار می‌کنند که قرار است رنگ شوند. جاذبه الکتریکی که بین آن دو ایجاد می‌شود باعث جذب رنگ در آن قسمت خواهد شد، بنابراین کارایی رنگ، به لحاظ کیفیت و کمیت (میزان رنگ مصرفی) ارتقا می‌یابد. رنگ به‌طور دقیق بر سطح مورد نظر می‌نشیند و از پراکنده شدن آن پیشگیری می‌شود. در نتیجه کارایی آن بالا می‌رود و سریع، تمیز و مقرون به‌صرفه خواهد شد. این روش باعث کاهش انتشارات سمی VOC[6] نیز می‌شود. نمودار شماره 1 بیانگر کارایی این روش است.

 

کارایی رنگ الکترواستاتیکی، چهار برابر بیشتر از رنگ به روش اسپرت است. 80درصد از رنگ در روش الکترواستاتیکی بر روی قسمت مورد نظر می‌نشیند اما این مقدار در روش‌های معمول 20درصد است.

فناوری پوشش‌دهی مبتنی‌بر نانوتکنولوژی، چه از طریق فرایندهای سل- ژل و چه روش‌های نانوذره‌ای کاربردهایی را ارائه می‌دهند که در صنعت خودرو، جذابیت تجاری خاصی دارند. در زمینه پنجره‌های فتوکرومیک و الکترومیک (یعنی پنجره‌هایی که به ترتیب تحت تأثیر نور و الکتریسیته تغییر رنگ می‌دهند) تحقیقاتی انجام شده است و با تعداد زیادی از روش‌های مبتنی‌بر نانوذرات و فرایند سل- ژل می‌توان آنها را تولید کرد.

پوشش‌های سرامیکی نانوذرات موجب پایداری حرارتی و مقاومت به فرسایش در قطعات موتور می‌شود.

پوشش‌های مبتنی بر نانوذرات، پتانسیلی به عنوان مواد خود پاک‌کننده از خود نشان داده‌اند. (شرکت BMW به همراه شرکت Creavis در این زمینه فعال هستند).

حسگر

به‌کارگیری فناوری حسگر در صنعت خودروسازی، برای نظارت و کنترل موتور، توسعه یافته است. مشهورترین حسگر خودرو، شتاب‌سنج مبتنی‌بر MEMS است که ماشه (Trigger) کیسه‌های هوا را هنگام تصادف می‌کشد.

میکرو سیستم‌های سیلیکونی به عنوان جزئی کلیدی در سیستم خودروها مطرح هستند. کاربرد این ابزار عبارت است از حسگرهای کنترل فشار باد در تایر، شتاب‌سنج ها برای شناخت نقاط خطرآفرین و ژیروسکوپ‌ها (حسگرهای زاویه‌ای) برای تشخیص نقاطی که احتمال چپ شدن خودرو را به وجود می‌آورند و پیشگیری از ایجاد خط ترمز در لاستیک.

وزارت حمل و نقل امریکا به مواد و حسگرهای نانوساختاری برای زیرساخت‌های فیزیکی حمل و نقل، علاقه‌مند است.

مبدل‌های کاتالیستی و فیلترها

نانوذرات و مواد نانوحفره‌ای قابلیت بالایی را در کاتالیست‌ها ارائه می‌کنند. استفاده از نانوذرات، در مبدل‌های کاتالیستی مزایایی دارند که در هر راکتور کاتالیستی دیگر سطح ویژه و سرعت واکنش را افزایش می‌دهند. شرکت‌هایی همچون NanoPhase برای توسه چنین مصارفی، نانوذراتی با قطر تقریبی nm10 تهیه می‌کنند.

انتشار ذرات از وسایل نقلیه دیزلی، در زمینه فیلتراسیون موجب نگرانی خاصی شده است و در توسعه فناوری‌های نوین فیلتراسیون تأثیرگذار است.

نیرو

عمده تأثیرات بالقوه نانوتکنولوژی در تأمین نیروی خودروها و دیگر اشکال حمل و نقل است و به صورت دو فناوری باتری و پیل سوختی، ظاهر می‌شود.

علت عمده گرایش فناوری‌های جدید در تأمین نیروی محرکه خودروها تمایل به کاهش انتشار آلاینده ها در شهرهای بزرگ است که آلودگی خودروها مسائل فزاینده‌ای را ایجاد کرده است.

تلاش برای ساخت خودروهای تجاری متکی بر نیرو الکتریکی باتری‌ها به دهه‌های پیش مربوط است. خودروهای تلفیقی الکتریسیته و احتراق داخلی نیز به‌تازگی به موفقیت‌های تجاری دست یافته‌اند.

مشکل نیروی باتری از آنجا ناشی می‌شود که این فناوری در مقابل بهبود توان بر واحد وزن (دانسیته توان) یا سرعت شارژ و تخلیه، مقاومت می‌کند. نانوتکنولوژی، نویدبخش پیشرفت در این زمینه است.

تحقیق در زمینه استفاده از نانوذرات در باتری‌ها به نمونه‌های نخستین (Prototype) باتری لیتیم با سرعت شارژ و تخلیه‌ای 100 برابر بیشتر از انواع تجاری موجود، انجامیده است (شرکت سوئیسی Xoliox که هم‌اکنون مالک Ntera است، چنین ادعایی برای ساخت باتری‌هایی با نانوذرات ساخته شده توسط Altair Nanotechnologies مطرح کرده است).

تحقیقات اخیر استفاده از نانولوله‌های کربنی را در باتری‌ها پیشنهاد می‌کند که قادر است ظرفیت باتری را دو برابر کند. اگرچه پیشرفت فناوری باتری موجب افزایش بالقوه راه‌یابی خودروهای الکتریکی به بازار می‌شود، غلبه بر کارایی موتورهای احتراق داخلی برای آنها سخت خواهد بود و مطمئناً خودروهای شارژ شونده از منابع الکتریسیته مرکزی به نحو ناامیدکننده‌ای ناکارا خواهند بود. در سیستم‌های ترکیبی که موتور، الکتریسیته لازم را برای شارژ باتری فراهم می‌کند ترقی بسیار بیشتری وجود خواهد داشت.

بسیاری از افراد، تنها راه کاهش تصاعدی انتشار آلاینده‌ها را در پیل‌های سوختی می‌جویند. سوخت بالقوه پیل‌های سوختی برای وسائل نقلیه موتوری، هیدروژن (به دلیل تولید آب ایده‌آل است) و هیدروکربن‌هایی چون متان است. در مورد مقدار هیدروژنی که نانولوله‌های کربنی قادر به جایدهی هستند، بحث‌های زیادی وجود دارد، اما پژوهش در این زمینه ادامه دارد. آزمون استفاده از نانولوله‌ها برای ذخیره هیدروژن به یک یا دو سال زمان، نیاز دارد تا نمونه‌های کیفی آن برای تحقیق در دسترس قرار گیرند. اگر توانایی نانولوله‌های کربنی برای ذخیره‌سازی هیدروژن و همچنین صرفه اقتصادی این نوع پیل‌ها اثبات شود، ساخت شبکه ملی توزیع هیدروژن مطرح خواهد شد و این امر، مسئله کوچکی نیست. وزارت انرژی امریکا، ظرفیت 5/6درصد وزنی را به عنوان هدفی برای عملی شدن استفاده از پیل سوختی مبتنی‌بر هیدروژن در وسایل نقلیه تعیین کرده است. برخی از محققان ادعای بیشتری نیز دارند.

صفحات نمایشگر

صفحات نمایشگر مسطح- با تکیه بر نانولوله‌های کربنی که به عنوان قطعات نشر میدانی کار می‌کنند (FEDs)- قطعاً به عنوان صفحات نمایشگر وضعیت خودرو کاربرد دارند. برای مثال شرکت Audi، صفحه نمایشگر مسطحی را ارزیابی کرده است که مبتنی‌بر FED و ساخت شرکت Pixtech می‌باشد.

نتیجه‌گیری

نانوتکنولوژی تأثیر زیادی بر بخش‌های مختلف خودرو خواهد داشت. از جمله رنگ، شیشه، بدنه، لاستیک، پیل سوختی و... .

در ایران با وجود منابع غنی معدنی و مخازن عظیم نفتی باید انگیزه بیشتری برای دستیابی به فناوری وجود داشته باشد. تأثیر نانوتکنولوژی بر ارتقای کیفیت مواد به‌کار رفته در قسمت‌های مختلف خودرو و خصوصیات ویژه آن مواد، مهمترین مقوله‌ای است که باید به آن توجه کرد. تأثیر بسزایی که نانوتکنولوژی بر محیط زیست می‌گذارد نیز قابل توجه است. مواد اولیه مورد نیاز برای هر صنعت، نقش مهمی در کیفیت، قیمت و قابلیت‌های محصول آن صنعت دارد. اگر بتوان از موادی با کیفیت بهتر، قیمت کمتر و کارایی بیشتر در ساخت قطعات خودرو استفاده کرد، خودروهای آینده علاوه‌بر آلودگی کمتر، از قیمت مناسب و قابلیت‌های بیشتر برخوردار خواهند بود.

 


 

 

 

 ورق‌های آلومینیم در خودرو 

 

استفاده از آلومینیم در قطعات خودرو به سرعت روبه گسترش است. استفاده از ورق‌های آلومینیمی در ساخت قطعات بدنه خودرو در سال‌های اخیر، مورد توجه قرار گرفته است و شرکت‌های خودروسازی، در سراسر دنیا از مزایای متعدد استفاده از آلومینیم، برخوردارند. مهمترین مزیت استفاده از آلومینیم، کاهش وزن خودرو است. یکی از نکات اساسی در استفاده از ورق‌های آلومینیمی، نحوه فرمینگ و تفاوت آن با فرمینگ ورق‌های فولادی می‌باشد. در این مقاله، نکاتی در مورد فرمینگ ورق‌های آلومینیمی ارائه می‌شود.

مقدمه

تجهیزات فرمینگ ورق‌های فولادی برای فرمینگ ورق‌های آلیاژهای آلومینیم نیز استفاده می‌شود. میزان تناژ پرس مورد نیاز، در مورد ورق‌های آلومینیم، کمتر است، اما فرمینگ ورق‌های آلومینیم به دلیل فرم‌پذیری پایین‌تر، میزان Spring back بیشتر و حساسیت‌های سطحی هنگام تماس با سطح قالب به توجه بیشتری، نیاز دارد. برای موفقیت در فرمینگ ورق‌های آلومینیم توجه به نکات زیر، ضروری است.

1. نحوه تماس پانچ با ورق قطعه باید طوری روی پرس جایگزین شود که سطح تماس پانچ قطعات، تقسیم‌بندی شود. یعنی اول مرکز پانچ با قطعه تماس پیدا کند سپس لبه‌ها به صورت تدریجی، تماس یابند.

2. در بیشتر موارد باید از Draw Beadها استفاده کرد.

3. از شعاع‌های تیز و تند در طراحی قطعه استفاده نکنید.

4. از آنجا که شکل بلنک اولیه بر الگوی سیلان مواد تأثیر گذارده است استفاده از بلنک‌های آماده شده، بسیار مهم است.

5. طراحی Binder بر قابلیت تولید، تأثیر می‌گذارد.

کنترل سیلان مواد، به طراحی مناسب با استفاده از رایانه و شبیه‌سازی‌های عددی فرایند فرمینگ، نیاز دارد. جدول 1 نشان‌دهنده میزان کلی ابعاد پیشنهادی برای قالب و بلنک است. توجه داشته باشید که این ابعاد، کلی هستند.

طراحی قالب، Blank اولیه و پرس

طراحی beadها

طراحی beadها از نکات مهم در طراحی فرایند پرسکاری ورق‌ها می‌باشد. شکل و اندازه beadهای مورد استفاده در پرسکاری ورق‌های آلومینیمی تا حدودی اب شکل و اندازه beadهای مورد استفاده در فرمینگ ورق‌های فولادی متفاوت است. در مواردی که ورق، کشیدگی کم عمقی دارد (کاربردهایی مثل درب موتور) در محیط قالب از beadهای نیمه استفاده می‌شود.

 

beadهای کامل برای کشیدگی عمیق‌تر مانند پنل داخلی درب‌ها استفاده می‌شود. از lock beadها نیز در پرسکاری‌های بسیار کم‌عمق مانند پرسکاری سقف استفاده می‌شود. نوعی از طراحی bead که برای فولاد انجام شده است اگر در مورد آلومینیم به کار رود می‌تواند موجب ایجاد پاره‌گی در ورق آلومینیم شود.

Draw beads

Draw beadها برای کاهش میزان سیلان مواد به داخل قالب استفاده می‌شوند. با کاهش میزان سیلان مواد، میزان Stretching بیشتری در مرکز نمونه ایجاد می‌شود. برای استفاده از Draw beadها می‌توان از طراحی کلی زیر استفاده کرد.

ابعاد معمول برای Draw beadهای مورد استفاده برای پنل‌های آلومینیمی بدنه خودرو به صورت زیر است:

R1=3 to 6t; R2=6t; B1=12t; B2=15t; h= 6 to 10t.

در جایی که: ضخامت ورق= t باشد.

مرکز Draw bead به‌طور معمول در حدود 25 برابر ضخامت ورق تا لبه قالب دارد.

Lock bead

Lock beadها برای پیشگیری کامل از سیلان مواد به داخل قالب استفاده می‌شوند. در این حالت، تغییر شکل به صورت Stretching خواهد بود و می‌توان از قوانین کلی زیر در طراحی استفاده کرد.

ابعاد معمول در Lock beadها برای ورق‌های آلومینیمی بدنه خودرو به صورت زیر است.

R1=3t; R2=2t; B1=12t; B2=15t; h=6t

در جایی‏که: ضخامت ورق= T

مرکز Lock bead باید در فاصله 24 برابر ضخامت ورق از کناره قالب قرار گیرد.

کنترل شکل

با توجه به اینکه مدول الاستیک آلومینیم، یک سوم فولاد است. رفتار Spring back الاستیک ورق‌های آلومینیمی از نظر شکل و میزان برگشت الاستیک با ورق‌های فولادی متفاوت است. میزهای پرسی که برای فولاد استفاده می‌شوند برای آلومینیم مناسب نیستند. ایجاد حداقل 2-1درصد کرنش در ورق برای به‌دست آوردن DR و سفتی مناسب، لازم است. اگرچه با استفاده از مواد Bake hardenable تقریباً DR، مستقل از میزان کرنش می‌شود. برای ایجاد دقت ابعادی بالاتر و همچنین پیش‌بینی Spring back ورق باید میزان کرنش در کل ورق یکنواخت باشد.

Blanking and Triming

در Blancking ورق‌های آلومینیمی باید بر روی Clearance ابزار، دقت کافی داشت. زاویه blade باید به‌طور مناسب انتخاب شود و لبه‌ها، تیز و روانسازی شده باشند. مقدار clearance بر روی قالب blanking به استحکام برشی ساده بستگی دارد. هر چه استحکام برشی، کمتر باشد به clearance کمتری نیاز است. برای مواردی با استحکام برشی تا حدود 200MPa، میزان Clearance در هر طرف حدود 96درصد، ضخامت پیشنهاد می‌شود. برای مواردی با استحکام برشی بیشتر از 200MPa، میزان 9درصد ضخامت مواد پیشنهاد می‌شود.

 

 

 

در blanking آلومینیم، مانند فولاد، برای ایجاد شکست مناسب به نفوذ پانچ تا حدود 45درصد از ضخامت ورق، نیاز است. سطح پایینی Blank نیز به همین مقدار، در قالب نفوذ می‌کند. این امر باعث ایجاد بعدهای صاف و صیقلی برای Blank می‌شود. بیش از حد زیاد بودن Clearance باعث افزایش Burrها می‌شود. بیش از حد کم بودن نیز باعث ناهمواری و پاره‌گی در لبه‌های Blank می‌شود.

کنترل فشار Binder

مناسب بودن فشار Binder از عوامل کلیدی در فرمینگ آلومینیم است. به‌طور کلی، فشار Binder باید به اندازه‌ای زیاد باشد که فقط از چروک خوردگی ورق پیشگیری کند و نباید آنقدر زیاد باشد که باعث پارگی شود.

فشار binder برای آلومینیم به‌طور کلی کمتر از فولاد است. نیروی binder قابل تغییر (Variable binder forcu) (VBF) در هنگام پرس می‌تواند قابلیت تولید محصولات پرسکاری را افزایش دهد. شکل 1، نشان‌دهنده اهمیت مقدار نیروی (BHF) (binder holding force) binder بر کرنش ایجاد شده در پنل است. خطر پر، در این شکل، نشان‌دهنده میزان کرنش غیر ایمن است که به‌وسیله اعمال نیروی ثابت binder بر Draw beadها ایجاد شده است و نقطه‌چین نشان‌دهنده میزان کرنشی است که از تغییرات نیروی binder هنگام پرس ایجاد شده است. علاوه‌بر مقدار فشار binder، تغییرات این فشار در هنگام پرسکاری نیز می‌تواند بر خوب یا بد بودن نتایج پرسکاری تأثیر بگذارد.

تریبولوژی

در این قسمت به رفتار سطح مشترک بین قالب و ورق می‌پردازیم. این رفتارها شامل اصطکاک، روانسازی و سایش است. در نظر گرفتن مشخصات تریبولوژیکی اهمیت زیادی در فرمینگ ورق‌ها دارد.

اصطکاک

رفتار اصطکاکی و سایشی از مشخصات سیستم، در فرمینگ ورق‌هاست. اصطکاک در شرایط فرمینگ به فشار تماس و سرعت لغزش بستگی دارد. مشخصات ورق و قالب (مشخصات مکانیکی، پوشش، زبری سطح و مشخصات هندسی) و همچنین مشخصات روانساز و شرایط انجام فرایند (مثلاً دما) نیز باید مورد توجه قرار گیرند. همچنین در مورد ورق‌های آلومینیم، نوع بافت سطحی نیز مهم است (MF, EDT). هنگامی که تمامی سطح ورق با سطح قالب را در فرمینگ ورق‌های آلومینیمی در نظر می‌گیریم، از مهمترین نکاتی که باید به آن توجه کنیم ایجاد پدیده‌ای به نام Galling است. Galling یکی از مکانیزم‌های سایش است که در آن انتقال مواد از یک سطح تماس به سطح دیگر انجام می‌شود، مثلاً در فرمینگ ورق‌ها از ورق به قالب. این امر باعث ایجاد خسارات زیاد در سطح قالب می‌شود. مواد ریز جدا شده از سطح قالب یا ورق، در سطح تماس باقی می‌مانند و باعث ایجاد خراش‌های زیاد در سطح قالب می‌شوند. با توجه به شدت این نوع عیب در فرمینگ ورق‌های آلومینیمی و برای پیشگیری از خسارات زیاد باید قالب در هنگام کار، بازرسی شود. ایجاد پوشش‌های مناسب بر سطح قالب، استفاده از ورق‌هایی با زبری سطح پایین و استفاده از بافت سطحی EDT به جای MF از راه‌های پیشگیری از ایجاد Galling می‌باشد.

 

روانسازی

روانسازی در پرسکاری ورق‌های آلومینیمی بدنه خودرو برای کاهش اصطکاک در مناطق تماس ورق و قالب و پیشگیری از عیوبی مثل Galling انجام می‌شود. روانساز باید طوری باشد که در صورت باقی ماندن روی سطح، بر روی سطح، لک ایجاد نکند. از امولوسیون‌های محلول در آب، روغن‌های سبک و روانسازهای جامد برای روانسازی آلومینیم، استفاده می‌شود. با استفاده از روانسازهای پایه آبی با نسبت 4 به 1 و به میزان 100mg/ft2(1.1g/m2) در سطح ورق می‌توان ضریب اصطکاک را تا میزان 0.04-0.15 پایین آورد- همچنین در صورت استفاده از روانسازهای به صورت لایه‌های جامد (Dry-film) و به میزان 80-100mg/ft2 (0.88-1.1g/m2) ضریب اصطکاک تا مقدار 0.02-0.05 پایین خواهد آمد. در صورت استفاده از روانسازهای به صورت لایه جامد، مقدار روانسازی و کاهش ضریب اصطکاک در مراحل مختلف پرسکاری ورق ثابت خواهد بود.

زبری سطح

زبری و موجدار بودن سطح علاوه‌بر اینکه تأثیر زیادی بر رنگ‌پذیری ورق دارد بر رفتار اصطکاکی و سایشی ورق، در حین فرایند فرمینگ نیز تأثیر می‌گذارد. تفاوت بین رفتار اصطکاکی بافت‌های سطحی EDT و MF به دلیل تفاوت در میزان زبری سطح آنها است (MF: Ra~0.4µm , EDT: Ra~1µm)، گاهی تصور می‌شود که بزرگتر بودن Ra باعث ایجاد اصطکاک بیشتر می‌شود اما شکل نشان می‌دهد که این نظر، صحیح نیست. در صورت استفاده از بافت سطحی EDT مقدار ضریب اصطکاک، کاهش می‌یابد.

 

 

برای ایجاد بافت EDT در سطح ورق معمولاً پاس نهایی با کاهش ضخامت کمتر از 4درصد به ورق اعمال می‌شود. در شکل4س، بافت‌های سطحی EDT و MF دیده می‌شوند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


کلمات کلیدی:
 
محیط زیست وفن آوری نانو(3)
ساعت ۱٢:٢٧ ‎ق.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۱۸ 

فناوری نانو و محیط زیست - بخش سوم

 

موضوع: نانو دانش و فنون مقیاس نانو


کاربردهای مختلفی از فناوری نانو برای حفظ محیط زیست را در بخش اول و دوم این مجموعه مقاله خوانده اید. در بخش سوم و پایانی برخی دیگر از کاربردهای فناوری در نانو در زمینه محیط زیست معرفی می‌شوند.

خالص‌سازی الکل‌های سبک با استفاده از نانوفیلترها
الکل‌‌هایی مانند اتانول

http://www.worldofmolecules.com/fuels/ethanol.htm

و متانول

http://www.umd.umich.edu/mitten/jfinnan/images/methanol.gif
http://www.faidherbe.org/site/cours/dupuis/alcools.htm

به عنوان حلال یا مادة پاک‌کننده به‌وفور در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد در حین مصرف مقادیر زیادی از ناخالصی‌های مختلف را به خود جذب می‌کنند. با توجه به اینکه دور ریختن آنها پس از مصرف، اثرات زیان‌باری بر محیط زیست دارد، باید برای استفادة مجدد تصفیه شوند. روش‌های متداول از قبیل تقطیر،

http://www.pafko.com/history/h_distill.html
http://phys.free.fr/technic.htm
http://chimie.scola.ac- paris.fr/sitedechimie/chi_exp/verrerie_mater/distillation.htm

ضمن آلوده کردن محیط زیست، انرژی زیادی را تلف می‌کنند. استفاده از نانوفیلترها گام مؤثری در حفاظت از محیط زیست و صرفه‌جویی در مصرف انرژی است.



نانوپوشش ‌پوشش های نانوساختاری پیشرفته به‌خوبی بر سطوح مختلف از قبیل فلزات، شیشه،‌ سرامیک و پلاستیک می‌چسبند و تنها چندمیکرون ضخامت دارند. ویژگی بارز این نانوپوششگرها

http://www.eintesla.com/images/img_nanodip_e.gif

خاصیت ضدّ خوردگی آنهاست که کاربرد پوششی آنها را در فلزات سبک از قبیل آلومینیوم و منیزیم افزایش داده است. پوشش‌های یادشده، در مقابل حرارت بسیار مقاوم‌اند و می‌توانند دما را تا 700 درجة سانتی‌گراد تحمل کنند. استفاده از این نوع پوششگرها منجر به کاهش خوردگی فلزات می‌شود و در نهایت، محیط زیست را با کاهش میزان مصرف مواد خام حفظ خواهد کرد.

از بین رفتن تدریجی یک فلز را که در معرض آب و هوا، رطوبت و مواد شیمیایی قرار گرفته باشد، «خوردگی فلز» گویند. در این مورد نشانی‌های زیر را ببینید:

http://hyperphysics.phy- tr.gsu.edu/hbase/chemical/corrosion.html
http://www.counteractrust.com/corrosion.htm



کاربرد دیگر پوششگرهای نانوساختاری، در حذف گرد و غبار از روی سطوح مختلف و کاهش مصرف پاک‌کننده‌هاست. این نانوذرات را به صورت یک‌ لایة بسیار نازک برای روکش کردن سطوح مختلف از قبیل شیشة اتومبیل‌ها به کار می‌برند.


هزینة تمیز کردن شیشه‌های یک ساختمان چه قدر است؟ شیشه‌های نانویی، نیاز به تمیز کردن ندارند.

بدین ترتیب کشش سطحی این سطح نسبت به محلول‌های آبدار به‌شدت کاهش می‌یابد. در نتیجه، مایع مذکور سطح پوشش‌داده‌شده را خیس نمی‌کند و به صورت قطراتی بر روی آن باقی می‌ماند و به‌سرعت زدوده می‌شود. این عمل فرآیند خشک ‌شدن را سرعت می‌دهد. بدیهی است که مصرف مواد شوینده به‌شدت کاهش می‌یابد و از آلودگی محیط زیست جلوگیری به عمل می‌آید.
نانوپودرها

نانوپودرها
موادی به‌شدت فعال‌اند که در دمای پایین ذوب یا آلیاژ می‌شوند. این پودرها در فرآیندهای قالب‌گیریِ تزریقی و پوشش ‌دادن سطوح مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. نوعی از پودرهای نانوساختاری یاشدده که حاوی ذرات ریز آلومینیوم است، در صورت افزوده ‌شدن به سوخت‌های جامد موشک‌ها شدت سوختن آنها را تا دو برابر افزایش می‌دهد. اضافه ‌کردن این پودر به نفت سفید باعث تسریع در احتراق آن و در نتیجه کاهش تولید آلاینده‌های مختلف می‌شود.


سرعت موشک‌هایی که سوخت حاوی نانوپودر دارند، سریع‌تر از موشک‌های معمولی است.

نانولوله‌های جاذب گازهای سمی
طبق تحقیقات وسیع انجام‌گرفته، نانولوله‌های کربنی مناسب‌ترین وسیله برای جذب آلاینده‌های سمی از قبیل دیوکسین‌ها

http://www.free.de/WiLa/derik/Dioxine.Teil1.html
http://fr.wikipedia.org/wiki/Dioxine

و دیگر آلاینده‌های موجود در گاز خروجی از دودکش‌های کوره‌های زباله‌سوز به شمار می‌روند. مواد سمی از نوع دیوکسین‌ عموماً محصول جانبی بسیاری از فرآیندهای صنعتی‌اند که ضمن پایداری فراوان، باعث آلودگی بلندمدت هوا، خاک،‌ آب و در نهایت زنجیرة غذایی موجودات زنده می‌شوند. برخی از دیوکسین‌ها سرطان‌زا هستند و بسیاری از آنها باعث اختلال در سیستم ایمنی بدن انسان‌ها می‌شوند. اگرچه در سال‌های اخیر بسیاری از کشورها تولید این ماده را به‌شدت تحت کنترل قرار داده‌اند، لیکن هنوز خطرات زیست‌محیطی آن کماکان تهدیدکننده به شمار می‌آیند. اگرچه نانولوله‌های کربنی مناسب‌ترین وسیله برای جذب آلاینده‌های سمی مانند دیوکسین‌اند، ولی در حال قیمت بسیار زیادی دارند. تحقیقات دامنه‌داری برای تولید ارزان نانولوله‌‌ها در جریان است.

.

نانوپلیمرهای متخلخل
هنگامی که آلاینده‌های آلیِ آب‌گریز از طریق آب وارد خاک می‌شوند، به‌راحتی توسط ذرات جامدِ غیرمحلول در آب جذب و از آب جدا می‌شوند. پدیدة جذب و دفع این‌گونه آلاینده‌ها از آب به خاک و از خاک به هوا بسیار پیچیده است و به عوامل متعددی از قبیل حلالیت در آب، آب موجود در شبکة خاک و رقابت اجزای مختلف خاک برای جذب این ذرات بستگی دارد. هنگامی که بیش از یک مولکول آب‌گریز در محیط وجود داشته باشد، مولکول‌های آلاینده به جسمی متصل می‌شوند که از لحاظ شیمیایی بیشترین شباهت را به آنها داشته باشد. به همین علت، نانوپلیمرهای متخلخل که شباهت‌ زیادی به مولکول‌های مواد آلاینده‌ دارند، مناسب‌ترین وسیله برای جداسازی این نوع آلاینده‌های آلی از آب و خاک به شمار می‌روند.


امروزه برخی از قطعات رایانه‌ها را از نانوپلیمرهای متخلخل می سازند، مانند صفحه کلید، موس‌پد و غیره.
نانوپلیمرهای متخلخل، مناسب‌ترین وسیله برای موس‌پد هستند!

با استفاده از سیکلودکسترین‌ها

http://www.researchd.com/janssen/410200.htm
http://caramel.oc.chemie.tu- darmstadt.de/~lemmi/animations/movie_cyclodextrin3.html

به عنوان اجزای اصلی این مواد پلیمری، دستة جدیدی از پلیمرهای آلی با تخلخل‌های بسیار ریز (قطر تخلخل این ترکیبات حدود 0.7 تا 1.2 نانومتر است) تولید شده‌اند. این‌گونه نانوپلیمرهای متخلخل قادرند که غلظت‌ آلاینده‌های موجود در آب شُرب را تا حد چند قسمت در تریلیون (ppt) کاهش دهند. ویژگی‌های دیگر نانوپلیمرهای متخلخل به شرح ذیل‌ است : ا
خصوصیات
قدرت چسبندگی مولکول‌های آلی به این نوع پلیمرها حدود صدهزار برابر قوی‌تر از اتصال آنها به جاذب‌های معمولی از قبیل کربن‌های فعال است. عملکرد مناسب آن در آب و هوا تقریباً یکسان است.



کاربردهای زیست‌محیطی

1. اغلب آلاینده‌های آلی را از آب آشامیدنی جدا می‌کند.
2.
با استفاده از نانوپلیمرهای متخلخل می‌توان پساب‌های مصرفی واحدهای صنعتی مانند نیروگاه‌های هسته‌ای را تصفیه کرد و مورد استفادة مجدد قرار داد.
3.
در صورت آلوده ‌شدن منابع آبی به آلاینده‌های آلی مانند نشت نفت از تانکرها به اقیانوس، این پلیمرها قادر به پاکسازی منابع مذکور هستند.
4.
در صورت آلوده ‌شدن منابع آبیِ زیرزمینی، این مواد می‌توانند آلاینده‌های آلی را حذف کنند.



مزایا:

1. توجه به استفادة مکرر از پساب‌های واحدهای صنعتی، کمک شایانی به حفظ منابع آب موجود می‌کند.
2.
با توجه به اینکه نانوپلیمرهای متخلخل به‌کرات مورد استفاده قرار می‌گیرند، بنابراین، هزینه‌های تصفیه به‌مراتب کمتر می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 


کلمات کلیدی:
 
کاهش گاز گلخانه ای با فن آوری نانو
ساعت ۱٢:٢۳ ‎ق.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۱۸ 

کاهش گازهای گلخانه ای با استفاده از فناوری نانو .

 

نتایج یک مطالعه که در انگلستان انجام شده است، نشان می‌دهد که فناوری‌نانو می‌تواند استفاده از منابع انرژی تجدیدناپذیر و انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد.........

 

 

 

 


 

کاهش گازهای گلخانه‌ای با استفاده از فناوری نانو

نتایج یک مطالعه که در انگلستان انجام شده است، نشان می‌دهد که فناوری‌نانو می‌تواند استفاده از منابع انرژی تجدیدناپذیر و انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد.

به گزارش پایگاه اینترنتی فناوری نانو، این مطالعه توسط سازمان "دفرا" ( (Defraکه سازمانی در زمینه امور کشاورزی، غذا و محیط زیست انجام شده است.

در این مطالعه کاربردهای فناوری‌نانو در زمینه‌هایی از قبیل افزودنی‌های سوخت، پیل‌های خورشیدی (فوتوولتائیک)، اقتصاد هیدروژنی و ذخیره الکتریسیته مورد بررسی قرار گرفته است.

این بررسی‌ها نشان می‌دهد که فناوری‌نانو می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای را تا بیش از %۲در حال حاضر و بیش %۲۰تا سال ۲۰۵۰کاهش دهد.

همچنین افزودنی‌های نانو ذره‌ای نشان داده‌اند که می‌توانند راندمان سوخت موتورهای دیزلی را تا تقریبا %۵افزایش دهند، در نتیجه انتشار CO2در انگلستان ۲تا ۳میلیون تن در سال کاهش می‌یابد. این موضوع می‌تواند فورا در نیروگاه‌های دیزلی انگلستان اجرا شود.

هر چند ابتدا باید نگرانی‌ها مرتبط با سلامتی ناشی از تماس با نانوذرات آزاد در گازهای خروجی دیزلی، رفع شود.

برای این منظور توصیه‌هایی شده است که عبارتند از آزمایش‌های سمیت شناسی جامع و آزمایش‌های عملکرد مستقل کمک‌کننده برای نشان داده سود محیطی آن.

از سوی دیگر قیمت بالای پیل‌های خورشیدی مانع استفاده از آنها برای تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر می‌شود.

اما فناوری‌نانو می‌تواند باعث کاهش قابل توجه هزینه تولید پیل‌های خورشیدی شود.

اگر یک شبکه تولید برق از انرژی خورشیدی، بتواند %۱کل نیازهای برق را تولید کند، انتشار گاز گلخانه‌ای CO2مثلا در انگلستان سالانه تقریبا ۱/۵ تن کاهش می‌یابد.

وسایل نقلیه مبتنی بر سوخت هیدروژنی می‌توانند انتشار همه آلاینده‌های مضر را از وسایل نقلیه حذف کنند.

یکی از مشکلات اصلی اقتصاد مبتنی بر هیدروژن، ذخیره هیدروژن است که فناوری‌نانو می‌تواند کمک زیادی برای رفع این مشکل بکند، نانوساختارهایی از قبیل نانولوله‌های کربنی، فولرین‌ها و غیره، توان بالقوه‌ای در ذخیره‌سازی هیدروژن دارند.

همچنین فناوری‌نانو در پیل سوختی که در آن انرژی ناشی از سوخت هیدروژن به برق تبدیل می‌شود کاربرد دارد، مثلا نانوکاتالیست‌ها می‌توانند عملکرد آنها را بهبود دهند.

اگر هیدروژن به عنوان منبع انرژی استفاده شود، انتشار گاز گلخانه‌ای CO2که در انگلستان سالانه ۱۳۲میلیون تن است، به طور کامل حذف می‌شود.

 


کلمات کلیدی:
 
الیاف نانویی
ساعت ۸:٢٥ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۱٤ 

خلق مواد برتر با تقلید از عنکبوت

 

     پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس ( UCLA ) براین باورند که با مطالعه توانمندی عنکبوت ها در تنیدن تار می توان به راز تولید مواد قوی تر و بهتر پی برد . بنابراظهار نظر توماس هان ، استاد دانشگاه مکانیک و هوا فضا دانشگاه کالیفرنیا و فرانک کو استاد دانشگاه در کسل ، مهندسان می توانند با تقلید از قدرت عنکبوت در تنیدن تار ، فرایند طراحی مواد را بهبود بخشند . به این ترتیب آن ها می توانند کارآیی محصولات گوناگونی را از راکت تنیس گرفته تا بمب افکن استلیث بهبود بخشند . آزمایش های انجام شده توسط پرفسور کو نشان می دهند که تار عنکبوت در برابر تغییر خواص ، فوق العاده مقاوم است و می توان آن را در هوا یا زیر آب تنید .

 

     الیاف تار عنکبوت و ظرافت آن – قطری در حدود 02/0 میکرون – برتری های فراوانی دارند . ویژگی های ذاتی تارعنکبوت برای مهندسان که در حال طراحی مواد برای مشتریان و بازار صنعتی هستند ، بسیار جذاب است . پرفسور هان می گوید : « به طور معمول می توان موادی فوق العاده قوی ساخت ولی با این کار چقرمگی کاهش می یابد . هم چنین می توان موادی با چقرمگی فوق العاده بالا ساخت ولی استحکام کاهش خواهد یافت . ترکیب این دو ویژگی همان گونه که در تار عنکبوت مشاهده می شود ،  هدف ماست . »

 

     پرفسور کوکه سال هاست عمر خود را صرف مطالعه الیاف عنکبوت کرده است ، در ژانویه 2002 به دوست و همکار قدیمی خود پرفسور هان در UCLA پیوست تا چند پروژه پژوهشی را رهبری کند . این پروژه ها تحت تأثیر ویژگی های چشمگیر تار عنکبوت تعریف شده اند .

 

     به عنوان مثال پرفسور هان ، یک پلیمر را که با ذرات نانو متری تهیه شده توسط پرفسور ریچارد کانر در دانشکده شیمی دانشگاه کالیفرنیا تقویت می کند تا بتواند یک نانو کامپوزیت قوی تر با کارآیی بهتر بسازد . پرفسور هان با یک پلیمر پایه ( شبیه به ماده بیولوژیکی است که عنکبوت برای تنیدن تارش استفاده می کند ) آغاز کرده و ذرات نانو متری با ویژگی های مشخص را به آن می افزاید تا کامپوزیت هایی با کارآیی های گوناگون بسازد . پرفسور کو می گوید : « یک عنکبوت قدرت فوق العاده ای در تغییر ویژگی های تارش برای کارهای گوناگون دارد . این همان چیزی است که ما به دنبال آن هستیم . »

 

     پرفسور هان توانست با افزودن نانو صفحات گرافیتی ، ماده ای با خواص الکترو مغناطیسی بهتر از جمله رسانایی بالا تهیه کند . این ویژگی در ساخت هواپیما بسیار مهم است . پرفسور هان می گوید : « دیگر نباید نگران امواج الکترو مغناطیس و بارهای الکترو استاتیک که با عملکرد اجزای الکترونیکی تداخل می کنند باشید . » او می افزاید : « اگر رعد و برق به بال هواپیما که با مواد ضعیف ساخته شده است برخورد کند یک سوراخ بزرگ در آن ایجاد می کند . » قابلیت افزایش کارآیی یک کامپوزیت صنایع گوناگون را بهره مند می سازد . پرفسور هان که مدت سی سال است با نیروی دریایی و نیروی هوایی آمریکا کار می کند ، اشاره می کند که محرکی قوی برای به کارگیری مواد با کارآیی بالا در صنایع هوا فضا وجود دارد . کاربردهای فضایی ، ماهواره ها و هواپیماهای استیلث همگی به دقت بالا ، کنترل حرارت ، کنترل سفتی ، پایداری و جذب رادار نیاز دارند . »

 

     اگرچه بکارگیری ذرات میکرونی در طراحی مواد مدت های زیادی است معمول است ، پرفسور هان ذرات نانو متری را برای افزایش کارآیی مواد به کار گرفته است . او می گوید : « هنگام به کارگیری ذرات با اندازه میکرونی استحکام کاهش می یابد ، در حالی که با استفاده از ذرات نانومتری ، کارآیی هایی هم چون ویژگی های الکترو مغناطیسی ماده افزایش می یابند ، بدون این که استحکام آن دچار کاستی شود . »

 

     پرفسور کو می گوید : « فن آوری نانو به ما اجازه می دهد به آن چیزی که تأثیر کوانتومی نامیده می شود ، دست یابیم . » این تأثیر کوانتومی است که علت افزایش کارآیی به صورت فزاینده ، سریع تر شدن واکنش های شیمیایی و حرکت الکترون ها و هدایت بهتر حرارت را توضیح می دهد . در مقیاس نانو ، به علت ریز بودن مواد و چسبندگی اتم ها ماده قوی تر می شود .

     در حالی که پرفسور هان آزمایشاتی برای افزایش کارآیی نانو کامپوزیت ها انجام می دهد ، پرفسور کو روی الیاف و نانو کامپوزیت های به شکل الیاف کار می کند . پرفسور کو معتقد است یک وجه مهم تارعنکبوت ، شکل رشته ای آن است . در حالی که یک عنکبوت قادر است دسته ای از تارهای خود را بدون هیچ کوشش قابل ملاحظه ای تولید کند ، انسان باید فرآیندهایی همانند ریسندگی الکترواستاتیک یا الکترو ریسندگی را برای تولید الیاف در مقیاس نانو به کار گیرد .

 

     فرآیند الکترو ریسندگی ، قابلیت ساخت الیافی با قطر کمتر از 100 نانو متر ، 1000 برابر نازک تر از موی انسان را داراست . برای ریسندگی یک پلیمر مایع با دستگاهی شبیه به سوزن روی یک صفحه متصل به زمین ، از بار الکتریکی استفاده می شود . این الیاف فوق العاده ظریف دارای خلل و فرج بسیاری بوده و سطح ویژه بالایی دارند ، از نظر تجاری و علمی نانو الیاف به شدت مورد توجه قرار گرفته اند .

 

     به گفته پرفسور کو یکی از برتری های شکل رشته ای ، قابلیت فرم دهی آن به شکل دلخواه است . یک ورق صلب را نمی توان به هر شکلی در آورد ، در حالی که الیاف را می توان به شکل های هندسی گوناگون شکل دهی کرد .

 

     به دلایل مشابه ، پرفسور هان از ذرات نانو متری برای افزایش ویژگی های یک پلیمر استفاده می کند . پرفسور کو می گوید : « نانو الیاف به جهات مختلف از الیاف میکرونی بهترند . نانو الیاف سطح بیشتری برای کارکردن دارند . هنگامی که شما ماده ای با قطر بسیار کم در اختیار دارید ، سطح زیادی برای واکنش شیمیایی در اختیار دارید . یعنی وقتی ضخامت بسیار کم باشد ، با مقدار ماده مساوی ، قابلیت واکنش ماده با دیگر مواد بهتر است . »   

   

     کاربردهای بالقوه مواد ساخته شده با نانو ذرات ، طیف وسیع و شناخته شده ای دارند . این کاربردها عبارتند از کامپیوترهای همراه ، مخازن ذخیره انرژی هیدروژنی و دارو رسانی . حوزه الکتریک نیز تحت تأثیر نانو ذرات قرار گرفته است . سیم ها و لوازم الکترونیک کوچک تر شده اند ولی به لحاظ قدرت و سرعت رشد یافته اند . سازندگان لوازم صنعتی نیز فن آوری نانو را برای ساخت لوازم ورزشی از جمله راکت تنیس به کار می گیرند .

 

     پرفسور کو می گوید : « ممکن است عنکبوت ها هنوز پاسخ های بیشتری برای مهندسان در زمینه ساخت مواد برتر و محصولات بهتر داشته باشند . » پرفسور کو ، تار عنکبوت را یکی از جذاب ترین مواد موجود در طبیعت می داند . به گفته او می توان از عنکبوت ها نکات بیشتری را فرا گرفت و هنوز رازهایی برای حل باقی مانده است .

 


کلمات کلیدی:
 
عایق های نوین
ساعت ۸:۱٢ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۱٤ 

عایق های نوین

همگام با پیشرفتهای روز افزون در صنایع و علوم مختلف در صنعت عایق کاری نیز تحولی ایجاد گردیده که معایب عایقهای معدنی و پلیمری را ندارد طراحی و ساختار آن مختص به صنعت عایقکاری بوده و بنا به شرایط مصرف انواع مختلف دارد . معروفترین و کاملترین انواع عایق های الاستو مریک E.P.D.M و  NBR/PVC می باشد .

جهت روشن شدن مطلب به ارائه توضیحات مختصری در مورد هر دسته از این عایقها می پردازیم .

 * عایقهای پلیمری الاستو مریک

خواص عمومی آنها عبارتند از :

1-سلول بسته بوده جاذب رطوبت نمی باشد .2- خاصیت موئینگی نداشته و خواص اسیدی یا بازی در مجاورت فلز ایجاد نمی کند . 3-پا شش و یا تراوش هیچ گونه مواد مضری برای سلامتی و محیط زیست ندارد .4- در صورت مجاورت با حریق باعث گسترش حریق نمی شود . 5- خاصیت خود خاموش کنندگی داشته و تولید گاز سمی نمی کند . خواص الاستیک خوبی داشته واز مقاومت کششی و فشاری نسبتا خوبی برخوردارند.6-در مقابل رشد و تکثیر قارچ و باکتری کاملا مقاوم است .

 دو محصول عمده این نوع عایقها عبارتنداز :

1- NBR/PVC

اختصارا به آن نیتریل فوم گفته می شود، خاصیت عمده و بارز آن مقاومت خوب نسبت به سیالات نفتی و روغن بوده اما مقاومت آن در برابر اشعه ماوراء بنفش و ازن کم است . دامنه تحمل حرارتی آن 100°Cتا -250°C  است

 

2- E.P.D.M

 از مشتقات ترکیبات آلی با پایه مواد نفتی بوده و به همین دلیل در برابر مجاورت با سیالات نفتی مقاومت خوبی ندارد اما نقطه قوت آن قابلیت استفاده در فضای باز و مقاومت عالی در برابر اشعه ماوراء بنفش و ازن است . دامنه تحمل حرارتی آن 130° C تا-50°C است . در برابر مواد شیمیایی آلی و غیر آلی مقاوم است .از معروف ترین کار خانه جات تولید آن می توان به AEROFLEX اشاره کرد .

 

* عایق شیشه Window Film

پوششی چندلایه است که به کمک چسب مخصوص به سطح شیشه می چسبد , بستر اصلی آن پلی استر از جنس پلی اتلین ترفتالات (PET) می باشد این پوشش حاوی ماده جاذب اشعه فرابنفش بوده و تا حدود 99% از ورود این اشعه جلوگیری می کند . مهمترین لایه آن لایه فلز پوش است که به کمک روشهای پیشرفته ذرات فلزات سنگین مانند (وانادیم –طلا- آلیاژ نیکل کروم) برروی لایه پلیمری اندود گردیده است خاصیت این لایه باز تابش اشعه مادون قرمز بوده  در حالی که اجازه عبور نور مرئی را به آن می دهد . درواقع این عایق را می توان تلفیقی از دو نوع عایق نوین انعکاسی و پلیمری شفاف دانست . لایه های  بعدی باعث تقویت استحکام کششی شده , در نهایت خواص ضد خش به محصول می دهد. مزیت دیگر این این پوشش جلوگیری از خطر پاشیدگی  شیشه هنگام شکسته شدن و یا هنگام زلزله است .در انواع کم گسیل این نوع عایق در فصل زمستان با کم کردن ضریب انتقال حرارت رسانش شیشه باعث کاهش اتلاف حرارت نیز می گردد . 

* نانو عایق NANSULATE

از دیگر عایق های مدرن که هنوز به علت هزینه اولیه بالا کاربردهای گسترده پیدا نکرده می توان به  نانو عایق ها – که خاصیت عایقکاری تا 39 برابر پشم شیشه را دارا هستند و با نام تجاری  NANSULATE تولید می شوند اشاره کرد .این ماده در برابر زنگ زدگی مقاومت بالایی داشته وبهترین ماده عایق روی زمین شناخته شده است , این عایق را می توان به راحتی با برس غلطک و اسپری روی دیوار پاشید.

*رنگ های سرامیکی عایق محصول HY-TECH

یکی از دستاوردهای جدید علم در جهان گسترش فناوری نانو در زمینه های گوناگون از جمله صنعت می باشد.علم نانو با پیشرفت خود در زمان کوتاهی می رود تا تاثیر خود را بر اقتصاد سیاسی و اجتماعی کشورها بگذارد.از جمله دستاوردهای فناوری نانو تولید نانو سرامیکها و استفاده از آنها در صنعت رنگ و پوشش می باشد.یکی از انواع سرامیکها که  در ابعاد مختلف نانومتر تولید می شوند آلومینا سیلیکاهاهستند که درصنعت رنگ به عنوان مواد افزودنی مورد استفاده قرار می گیرد. .   


کلمات کلیدی:
 
عایق های سنتی
ساعت ۸:٠٥ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۱٤ 

عایق های سنتی

*عایق های با منشاء گیاهی و حیوانی  

در گذشته های نچندان دور در زمانی که هنوز عایق ها و مصالح بنائی  امروزی تنوع چندانی نداشت دیوار های قطوربا روکش کاه گل و سقفهاو پنجره های چوبی عمده جدار های ساختمانها را تشکیل    می دادو با توجه به ضریب هدایت حرارت چوب و گاه گل نسبت به مصالح بنائی امروزی آنها را می توان نوعی عایق بشمار آورد که با کاربردی وسیع در فضای مسکونی باعث می شدنتهابا اندک حرارتی در زمستان گرم شود . در تابستان نیزاز نفوذ گرمای زیاد به داخل خانه جلوگیری می کرد.به این ترتیب مصرف انرژی و هزینه مرتبت  با آن بسیار کم بوده و راحتی ساکنین نیز فراهم می شد. الیاف طبیعی مختلفی شامل پنبه , پشم , کتان و کاه است که می توان با فرآوری از آنها به عنوان عایق استفاده نمود .

*عایق های الیاف پشم معدنی(MINERAL WOOL)  

معروفترین آنها عبارت از پشم شیشه , پشم سرباره , پشم سنگ می باشدوالیاف سیلیکات کلسیم وسیلیکات آلو مینیوم نیز از همین دسته می باشند. همانگونه که از نام دسته بندی آنها مشخص است مواد اولیه آنها در طبیعت موجود می باشدخصوصیت پشم های معدنی این است که  شکننده بوده وسیلیس باعث رشته ای شدن الیاف آنها می شود منفذ سلولی باز داشته و جاذب رطوبت هستند , به صورت مشترک و بسته به چکالی و تراکم خود دارای خاصیت موئینگی نیز می باشند .

به این نوع  عایق ها, عایق های فیبری یا الیافی نیز گفته می شود و به این ترتیب آزبست را می توان در این خانواده اضافه نمود. جهت استفاده از این نوع عایقها در ساختمان مهمترین مسئله جلو گیری از جذب رطوبت در آنهاست که توسط پوشش مناسب انجام می شود. 

 

*فوم  های پلیمری

عایق فوم پلیمری جسمی است که از دو فاز مختلف گاز و جامد تشکیل شده است . در مورد فوم های پلیمری فاز جامد از پلیمر ساخته شده است . در یک توده فومی دو نوع فضای خالی بین ذرات در بخش پلیمری می تواند وجود داشته باشد که آنها را سلول می نامند, از این رو دو نوع سلول شامل باز و بسته در فوم ها وجود دارند . در مورد فوم های سلول باز فاز گاز موجود نیز پیوسته است, به همین دلیل در فوم های سلول باز ذرات بخار آب در لابه لای سلولهای فاز جامد قرار گرفته و ضریب انتقال حرارت راافزایش می دهددر حالی که در فوم سلول بسته فاز گاز ناپیوسته است . پلیمرهایی که در ساخت این  فوم ها استفاده می شوند به دودسته کلی گرمانرم و گرماسخت تقسیم می شوند . فومهای پلی استایرن و پلی اتیلن (پلی فوم)  مثالهای مورد اول و فوم پلی یورتان مثال مورد دوم هستند.از این رو بسته به نوع پلیمر به کار رفته در فوم ساخته شده نحوه تولید آن متفاوت است . آنچه که در مورد فوم های مختلف اهمیت دارد نوع پلیمر و نوع گازی است که در سلول های آن قرار دارند . این دو عامل ضریب هدایت حرارتی و یا توانایی یک فوم را در ایفای نقش عایق حرارتی تعیین می کند.

 

 

  

 


کلمات کلیدی:
 
حضرت حافظ
ساعت ۸:۳۱ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۱۱ 

من همیشه حافظ را شعور ملت ایران می نامم:

می‌فکن بر صف رندان نظری بهتر از این بر در میکده می کن گذری بهتر از این
در حق من لبت این لطف که می‌فرماید سخت خوب است ولیکن قدری بهتر از این
آن که فکرش گره از کار جهان بگشاید گو در این کار بفرما نظری بهتر از این
ناصحم گفت که جز غم چه هنر دارد عشق برو ای خواجه عاقل هنری بهتر از این
دل بدان رود گرامی چه کنم گر ندهم مادر دهر ندارد پسری بهتر از این
من چو گویم که قدح نوش و لب ساقی بوس بشنو از من که نگوید دگری بهتر از این
کلک حافظ شکرین میوه نباتیست به چین که در این باغ نبینی ثمری بهتر از این


کلمات کلیدی:
 
نانوسیم
ساعت ٦:۳٦ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۸ 

سیم های نانومقیاس

 

شاید هنوز ساخت تراشه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کامپیوتری که برای ایجاد سرعت محاسباتی بالا به جای جریان الکتریسیته از نور استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند، تشخیص انواع سرطان و سایر بیماریهای پیچیده ...

 

 

 

 


 

نانوسیم چیست؟
شاید هنوز ساخت تراشه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کامپیوتری که برای ایجاد سرعت محاسباتی بالا به جای جریان الکتریسیته از نور استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند، تشخیص انواع سرطان و سایر بیماریهای پیچیده فقط با گرفتن یک قطره خون، بهبود و اصلاح کارت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هوشمند و نمایشگرهای LCD ؛ تنها یک رویا برایمان باشد و این مسائل را غیر واقعی جلوه دهد اما محققین آینده قادر خواهند بود تمام این رویاها را به حقیقت تبدیل کنند و دنیایی جدید از ارتباطات و تکنولوژی را بواسطه معجزه نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها به ارمغان آورند.
تا کنون با نانوساختارهای مختلفی از جمله نانولوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کربنی، نانوذرات و نانوکامپوزیت آشنا شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اید؛ یکی دیگر از نانوساختارهایی که امروزه مطالعات و تحقیقات بسیاری را به خود اختصاص داده است نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها است.
عموماً سیم به ساختاری گفته می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود که در یک جهت (جهت طولی) گسترش داده شده باشد و در دو جهت دیگر بسیار محدود شده باشد. یک خصوصیت اساسی از این ساختارها که دارای دو خروجی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشند رسانایی الکتریکی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد. با اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی در دو انتهای این ساختارها و در امتداد طولی شان انتقال بار الکتریکی اتفاق می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌افتد.

ساخت سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی در ابعاد نانومتری هم از جهت تکنولوژیکی و هم از جهت علمی بسیار مورد علاقه می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد، زیرا در ابعاد نانومتری خواص غیر معمولی از خود بروز می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهند. نسبت طول به قطر نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها بسیار بالا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد. ( L>>D )
مثال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی از کاربرد نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها عبارتند از: وسایل مغناطیسی، سنسورهای شیمیایی و بیولوژیکی، نشانگرهای بیولوژیکی و اتصالات داخلی در نانوالکترونیک مانند اتصال دو قطعه ابر رسانای آلومینیومی که توسط نانوسیم نقره صورت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیرد.

انواع نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها:
1. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های فلزی: این نانوساختارها به دلیل خواص ویژ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای که دارند نویدبخش کارایی زیادی در قطعات الکترونیکی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند.
توسعه الکترونیک و قدرت یافتن در این زمینه بستگی به پیشرفت مداوم در کوچک کردن اجزاء الکترونیکی است. با این حال قوانین مکانیک کوانتومی، محدودیت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ تکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های ساخت و افزایش هزینه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های تولید ما را در کوچکتر کردن تکنولوژی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های مرسوم و متداول محدود خواهد کرد. تحقیق فراوان در مورد تکنولوژی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های جایگزین علاقه فراوانی را متمرکز مواد در مقیاس نانو در سال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اخیر کرده است. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های فلزی بخاطر خصوصیات منحصر به فردشان که منجر به کاربرد گوناگون آنها می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود، یکی از جذاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین مواد می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشند.
نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میتوانند در رایانه و سایر دستگاههای محاسبه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گر کاربرد داشته باشند. برای دستیابی به قطعات الکترونیکی نانومقیاس پیچیده، به سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های نانومقیاس نیاز داریم. علاوه بر این، خود نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها هم می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توانند مبنای اجزای الکترونیکی همچون حافظه باشند.

2. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های آلی: این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها، همانطور که از نامشان پیداست، از ترکیبات آلی به‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دست می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آیند.
علاوه بر مواد فلزی و نیمه رسانا، ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها از مواد آلی هم امکان‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذیر است. به تازگی، ماده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای بنام «الیگوفنیلین وینیلین» برای این منظور در نظر گرفته شده است.
ویژگی این سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها (نظیر رسانایی و مقاومت و هدایت گرمایی) به ساختار مونومر و طرز آرایش آن بستگی دارد.
3. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هادی و نیمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هادی: ساختار شیمیایی این ترکیبات باعث بوجود آمدن خواص جالب توجهی میشود.
آینده نانوتکنولوژی به توانایی محققین در دستیابی به فنون ساماندهی اجزای مولکولی و دستیابی به ساختارهای نانومتری بستگی دارد. محققین اکنون توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند با تقلید از طبیعت به ساماندهی پروتئین‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های حاصل از خمیر مایه برای تولید نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هادی دست یابند. ساماندهی اجزای زنده در طبیعت، بهترین و قدیمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین نمونه ساخت «پائین به بالا» است و لذا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توان از آن برای فهم و نیز یافتن روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هائی برای ساخت ادوات الکترونیکی و میکرومتری استفاده کرد. تا کنون از فنون ساخت «بالا به پائین» استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شد که این فنون در مقیاس نانومتری اغلب پر زحمت و هزینه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بر است و تجاری‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌سازی نانوتکنولوژی به روشهای آسان و مقرون به صرفه نیاز دارد که بهترین الگوی آن هم طبیعت پیرامون ماست؛ فقط کافی است کمی چشمانمان را باز کنیم و با دقت بیشتری اطرافمان را بنگریم.

4. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سیلیکونی: این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها سمی نیست و به سلولها آسیبی نمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌رسانند.
این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها بیشترین کاربرد خود را در عرصه پزشکی مانند تشخیص نشانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سرطان، رشد سلول‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های بنیادی و ... نشان داده است که در ادامه به آن می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پردازیم. 

          
نمونه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سیلیکونی

روشهای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها:
1. تکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های لیتوگرافی
• لیتوگرافی نوری: در این روش از تغییرات شیمیایی در یک ماده سخت شونده در اثر نور استفاده میشود. از یک سری ماسک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های نوری برای تعریف مناطق فعال شونده در اثر نور استفاده میشود. یکی از محدودیت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های این تکنیک محدوده پراش موج نوری است. طول موج نوری که در حاضر در صنایع استفاده میشود در حدود
nm 248میباشد ولی با طراحی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های دقیق مالک و به کارگیری بسیار دقیق پلیمرهای سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شونده میتوان به ابعاد کمتر nm 100 هم رسید.
• لیتوگرافی با اشعه الکترونی: در این روش عمدتا از یک پلیمر سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شونده و قرار دادن آن بر یک پایه استفاده میشود. آنگاه یک اشعه الکترونی با انرژی بالا بر روی سطح تابیده میشود با تابش اشعه الکترونی طرح مورد نظر شکل داده میشود. پس از یونیزه شدن ماده و حل شدن پلیمر توسط حلال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های شیمیایی طرح مورد نظر برای ساخت نانو سیم حاصل میشود.
• لیتوگرافی با پراب روش: لیتوگرافی با استفاده از پراب روشیپ برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های زیر
nm100 بکار میروند. پراب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های الکترونی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) و یا میکروسکوپ روش تونلی (STM) از انتخاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های این روش برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میباشد.
از مزایای روشهای لیتوگرافی انعطاف این روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها در الگوسازی برای نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میباشد. بعبارت دیگر با این روشها میتوان به نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها هر شکل قابل ترسیم را داد.

2. رسوب الکتروشیمیایی در حفرات: روشهای الکتروشیمیایی بطور گسترده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها استفاده میشود. یک الگوی مناسب باید حفراتی یکنواخت و بلند داشته باشد، قطر حفرات در این نوع الگو از چند نانومتر تا
nm 20 میتواند داشته باشد.

فناوری نانو ، نوید کنترل خواص جدیدی از مواد را می دهد که زائیده ابعاد نانو مقیاس ذرات است ، همین خواص باعث شد شرکتهای خصوصی ، دولتها و سرمایه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گذاریهای خطرپذیر جهان در سال 2005 حدود 15میلیارد دلار در این فناوری سرمایه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گذاری کنند، همچنین براساس پیش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بینی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های صورت گرفته بازار کالاهای تولیدی مبتنی بر این فناوری در سال 2015 به رقم 6.2 میلیارد دلار میرسد. تولید این محصولات نیازمند نانومواد ،اندازه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیری و فناوریهای ساخت است. صنعت الکترونیک در تجاری سازی فناوری نانو پیشگام است. نانوالکترونیک شامل نیمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هادی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کمتر از
nm 90 ،اشکال جدیدی از حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های دارای نیمه هادی ، حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اطلاعاتی نانوالکترومکانیکی، نمایشگرهای آلی ، نمایشگرهای نشر میدانی،نانو لوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کربنی، حسگرهای مختلف و پاره‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای از ادواتی که اکنون در حال ساخت برای به کارگیری در ابزارآلات الکترونیکی میشود. طبق برآورد بازار تجهیزات نانوالکترونیک در سال 2005 نزدیک 60 میلیارد دلار بوده و به نظر می رسد تا سال 2010 به 250میلیارد دلار برسد. بازار نانومواد ونانوابزار مورد استفاده در تولید این تجهیزات 108میلیارد دلار بوده که از این رقم 10درصد آن مربوط به نانومواد ،ابزارها، تجهیزاتی مانند لیتوگرافی ماورابنفش دور، لیتوگرافی چاپ نانو ،کاتالیستها و نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها است.


کاربردهای نانوسیم:

 کاربرد نانوسیم در تشخیص بیماریها: از نانوسیم هایی که از مواد مورداستفاده در تراشه رایانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های امروزی مثل سیلیکون و نیترید گالیون ساخته شده است میتوان برای تشخیص بیماریها استفاده کرد . شاید بپرسید ابزار رایانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها چه ارتباطی به تشخیص بیماری و بدن انسان دارد ، بدن انسان نیز همانند یک رایانه باید حسگرهایی داشته باشد که بتواند در صورت بروز مشکل و خطا و یا وجود مواد سمی به ابزارهای هشداردهنده خارجی اخطار دهد و درصدد رفع آن برآید همانند یک رایانه که اگر مسیری اشتباه را در آن اجرا کنید و یا ویروسی در آن پیدا شود پیغام (ERROR) میدهد اما این کار چگونه امکان پذیر است؟!
دانشمندان موفق شدند نانوسیمهای انعطاف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذیر و طویلی را تولید کنند که طولهای متغیر این نانوسیمها بین 1 تا
nm100 و یا حتی در میلیمتر میباشد و از لحاظ مقایسه حدود هزار مرتبه باریکتر از موی انسان است. بلندی ، انعطاف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذیری و استحکام این نانوسیمها خصوصیات ویژه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای را به آن می بخشد . به عنوان مثال نازک بودن وطویل بودن باعث افزایش سطح آن میشود . لذا از این ساختارها می توان در طراحی حسگرهای بسیار سریع و حساس استفاده کرد. این نانوسیم ها توانایی تولید اشعه ماورای بنفش نامرئی را دارد ، نور از یک انتها وارد نانوسیم شده و از انتهای دیگر شروع به تابیدن میکند. نانوسیمها بدون هیچ اتلافی این نور را به طور موثری عبور میدهد. و در مسیر خود اگر به یک عامل بیماری‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌زا یا ماده سمی برخورد کند نانوسیم شروع به تابیدن میکند و سیستم هشدار دهنده بسیار سریعی را ایجاد میکند و این میتواند بیماری را زودتر وسریعتر از هر آزمایشی تشخیص دهد.

 استفاده از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها در رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های خونی برای تحریک اعصاب مغزی: همیشه انتقال فرستنده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کوچک به درون رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها و هدایت آنها بطرف محل‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های موردنظر را در فیلم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های تخیلی دیده بودیم اما هیچ باور نمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کردیم که روزی این را در واقعیت ببینیم.!

محققین توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی از جنس پلاتین که ضخامت آن 100 برابر نازکتر و ظریفتر از موی انسان است را ابداع کنند. آنها این نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها را به داخل رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های خونی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌فرستند و توسط دوربین کوچکی آنها را بطرف اعصاب مغزی هدایت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند. این روش برای کمک به یافتن علل مختلف و پیدایش بیماری‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های عصبی از جمله پارکینسون بسیار مفید است. در گذشته برای یافتن علل مختلف پیدایش بیماریهای قلبی و عصبی، بدن را در هر نقطه می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شکافتند تا علت بیماری را بیابند، اما امروزه با گسترش فن‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آوری نانوتکنولوژی هر وسیله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای را می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توان بصورت ظریف، نازک و حساس، اختراع و ابداع کرد و حتی آن را به درون ظریف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین رگ نیز فرستاد.
تنها مشکلی که محققان را کمی دچار سردرگمی کرده است تعدد رگهای خونی و سیستم گردش خون و عصب های فراوان در محدوده مغز است که فرستادن این نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها را کمی دشوار کرده است اما محققین درصدد یافتن راهی برای حل آن وساختن نانوسیمهای دقیق‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌تر هستند.

 استفاده از نانوسیمهای سیلیکونی برای هدفمند کردن رشد سلولهای بنیادین : تولید و رشد بافتها و سلولهای مورد نیاز برای بیماران نیازمند اهدافی است که دانشمندان در عرصه پزشکی همواره به دنبال آن هستند، از جمله ابزاری که میتواند این هدف را تحقق بخشد نانوسیم های سیلیکونی است. نانوسیم ها همچون تختی از میخها هستند که به صف شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند و قابلیت تغییر شکل و رشد را دارند ، برای این منظور از طیفی وسیعی از تحریکات مکانیکی و شیمیایی بعنوان فاکتور رشد استفاده می کنند اما به تازگی توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند از محرکهای الکتریسیته نیز استفاده کنند و امیدوارند که استفاده از پالسهای الکتریکی در سلولها با استفاده از آرایه رسانای نانوسیمها در آینده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای نزدیک بعنوان شیوه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای ارزشمند برای تحت تاثیر قرار دادن سلولهای بنیادین بکار روند.


کلمات کلیدی:
 
ترانزیستور نانویی
ساعت ٦:۱۱ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۸ 

تولید نخستین ترانزیستورها در مقیاس نانو

ایرنا - محققان شرکت هیولت پاکارد موفق شده‌اند فناوری تازه‌ای را ابداع کنند که می‌تواند جانشین فناوری کنونی تراشه‌های سیلیکنی شود که در سال‌های پایانی عمر خود قرار دارند.


ترانزیستورها، کلیدهای الکترونیک هستند که در قلب دستگاه‌های الکترونیک از جمله کامپیوترها جای دارند.
هراندازه سرعت و طول عمر این دستگاه‌ها بیشتر باشد و شمار زیادتری از آنها را بتوان در محدوده کوچک‌تری جای داد امکان بیشتری برای بالا بردن توان محاسباتی رایانه بوجود می‌آید.

ترانزیستورهایی که در حال حاضر مورد استفاده قرار دارند با استفاده از فناوری حک کردن مدارهای یکپارچه حاوی هزاران هزار ترانزیستور بر روی تراشه‌های سیلیکنی ساخته می‌شوند.
عمل حک کردن که نوعی لیتوگرافی است با کمک پرتوهای قوی لیزر به انجام می رسد، اما جا دادن شمار هر چه بیشتری از این ترانزیستورها بر روی تراشه‌ها کاری نیست که بتوان آن را تا بی‌نهایت ادامه داد.

از یک سو متمرکز کردن پرتوهای پرقدرت لیزر از نظر تکنیکی دشوار است و از سوی دیگر زمانی که فاصله مدارهای برروی تراشه‌ها از حد معینی کمتر شود، الکترون‌ها که می‌باید به وسیله کلیدهای ترانزیستوری کنترل شوند، به صورت خودبخودی و طی فرایندی که به نقب زدن کوانتومی شهرت دارد، از درون سدهای پتانسیل الکتریکی که برای جلوگیری از حرکت ناخواسته آنها تعبیه شده گذر می‌کنند و فعالییت تراشه را مختل می‌سازند.
بر اساس پیش‌بینی‌های کنونی در پایان دهه جاری، تراشه‌های سیلیکنی به حد نهایی ظرفیت کوچک شوندگی خود می‌رسند و به این ترتیب دیگر نمی‌توان با استفاده از این نوع تراشه‌ها بر سرعت و قدرت کامپیوترها افزود.

شرکت‌های سازنده کامپیوتر به منظور مقابله با این محدودیت تلاش‌های تحقیقاتی گسترده‌ای را آغاز کرده‌اند. از جمله این شرکت‌ها، آی‌بی‌ام است که در اواخر سال ۲۰۰۳اعلام کرد که در حال تکمیل روشی برای ساختن تراشه های الکترونیک است که در آن خود مولکول‌های پلیمری با استفاده از یک روش خود-مونتاژی مدارهای الکتروینک مورد نظر را حاوی انواع ترانزیستورها و در شمار فراوان، در مقیاس مولکولی تولید می‌کنند.
این شیوه هرچند می‌تواند تراز ساخت کامپیوترهای پرقدرت را تا حد چشمگیری ارتقا بخشد اما به واسطه دشواری کنترل عمل پلیمرها در سطح مولکولی نمی‌توان انتظار داشت که در آینده نزدیک این نوع فناوری برای بهره‌برداری آماده شود.

فناوری ابداعی شرکت هیولت پاکارد در مقایسه با فناوری مولکولی قابل دسترس‌تر است و نخستین آزمایش‌هایی که با استفاده از آن صورت گرفته با موفقیت همراه بوده است.
مهندسان هیولت پاکارد برای ترانزیستورهای خود که در مقیاس نانو (یک میلیاردیم متر) ساخته می‌شود نام "چفت یا کلون افقی "crossbar latchesرا برگزیده‌اند.

این تراشه جدید از ترکیبی از سیم‌های پلاتینیوم که بطور افقی و عمودی در یک محدوده کوچک بر رویهم قرار می‌گیرند و چهارخانه‌های مینیاتوری بوجود می آورند به همراه مولکول‌های اسید استریک که بر روی محل تقاطع هر دو سیم جای می‌گیرد، بوجود آمده‌اند.
محل تقاطع هر دو سیم به صورت یک ترانزیستور عمل می‌کند. اندازه این نوع ترانزیستورها در مقایسه با کوچک‌ترین ترانزیستورهای سیلیکنی به مراتب کوچک‌تر است.

ریزترین ترانزیستور سیلیکنی ۹۰نانو متر طول دارد در حالیکه طول این ترانزیستورها از ۲تا ۳نانو متر تجاوز نمی‌کند.
به این ترتیب می‌توان با شمار بیشتری از ترانزیستورها در محدوده‌ای کم‌حجم‌تر و با مصرف توان و انرژی کمتر کانپیوترهایی پرقدرت‌تر تولید کرد.

اما محققان هیولت پاکارد تاکید دارند که فناوری ابداعی آنها در آغاز راه است و تکمیل آن چند سالی به طول می‌انجامد. عمر این ترانزیستورهای جدید و سرعت عمل آنها در مقایسه با تزانزیستورهای سیلیکنی کنونی بسیار کمتر است.
ترانزیستورهای جدید فعلا می‌توانند تنها تا ۱۰۰نوبت عمل سوئیچینگ را انجام دهند و سرعتشان چند هزار مرتبه کمتر از سرعت ترانزیستورهای سیلیکنی است.

با این حال به اعتقاد متخصصان شرکت هیولت پاکارد، فناوری تازه تا سال ۲۰۱۲می تواند جایگزین فناوری کنونی شود و در آن هنگام درست به همان شکل که زمانی ترانزیستورها لامپ‌های کاتدی را کنار گذاشتند و جای آنها را گرفتند، سیمهای نانو نیز ترانزیستورها را کنار می‌گذارند و جایگزین آنها می‌گردند.


کلمات کلیدی:
 
مواد نانو دربتن
ساعت ٦:٠٠ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۸ 

کاربرد مواد نانو در صنعت بتن
.
مقدمه:
مواد نانو به عنوان موادی که حداقل یکی از ابعاد آن (طول ، عرض ، ضخامت ) زیر 100nm باشد تعریف شده اند ، یک نانومتر یک هزارم میکرون یا حدود 100000 برابر کوچکتر از موی انسان است . به طور کلی ،در یک تقسیم بندی عمومی ، محصولات نانو مواد را می توان به صورت های زیر بیان کرد: • فیلمهای نانو لایه ( Nano Layer Thin Films ) برای کاربردهای عمدتاً الکترونیکی • نانو پوششهای حفاظتی (Nano Coating ) برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی ، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی • نانو ذرات به عنوان پیش سازنده (Precursor) یا اصلاح ساز (Modifier) پدیده های شیمیایی و فیزیکینانو لوله ها (Nanotubes) منظور از یک ماده نانو ساختار یا واضح تر یک بدنه نانو ساختار ( Nanostructured Solid ) جامدی است که در آن انتظام اتمی ، اندازه کریستالهای تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی در سراسر بدنه در مقیاس چند نانو متری گسترده شده باشد .
خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو (در شکل و فرمهای متعددی که وجود دارند از جمله ذرات ، الیاف ، گلوله و . . . ) در مقایسه با مواد میکروسکوپی تفاوت اساسی دارند . تغییرات اصولی که وجود دارد نه تنها از نظر کوچکی اندازه بلکه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می باشد .
هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو ، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا می باشد ، که آنها را می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره اطلاق نمود . منظور از عملکرد چند منظوره ، ظهور خواصی جدید و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولی می باشد به گونه ای که مصالح بتوانند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند .
در مطالب بعدی که خواهد آمد مواد نانو ساختاری معرفی خواهند شد که با توجه به نوظهور بودن چنین موادی می توانند تحولی شگرف در صنعت ساختمان سازی و صنایع وابسته به آن ایجاد کنند . 2. مواد نانو کمپوزیت:
مواد نانو کمپوزیت بر پایه پلیمر (ماتریس پلیمری ) اولین بار در سالهای 70 معرفی شده اندکه از تکنولوژی سول- ژل(Sol-Gel) جهت انتشار (Disperse) دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است .
هرچند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شرکت تویوتا در ژاپن در اواخر سالهای 80 صورت گرفته است ، ولی رشته نانو کمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه می باشد .
در این شرایط نانو آلومینا ، بهترین ساختار نانوئی است که افق جدیدی را در صنعت سرامیک نوید می دهد . زیرا کاربرد این مواد پدیده ای است که از نظر مکانیکی ، الکتریکی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف کاربرد دارد . از جمله می توان به چند نمونه اشاره کرد:• تکنولوژی نانو فلز آرتوناید که اخیراً به طور تجاری ، الیاف نانویی آلومینا ، انقلابی در رشته سرامیک بوجود آورده است . • ذرات نانویی غیر فلز مانند:نانو سیلیکا ، نانو زیرکونیا و مواد دیگر اصلاح کننده سرامیک ها می باشد .
3.
بتن با عملکرد بالا ([1]HPC) :
یکی از چالشهایی که در رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است ، بتن با عملکرد بالا(HPC ) می باشد . این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح کامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح کامپوزیت و چند فازی مرکب و پیچیده می باشد . خواص ، رفتار و عملکرد بتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد که چسبندگی ، پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد .
بنابراین ، مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و کاربرد آنها بسیار حائز اهمیت می باشد . روش معمولی برای توسعه بتن با عملکرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلفی از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف می باشد . در مورد بتن به طور خاص ، علاوه بر عملکرد با دوام و خواص مکانیکی بهتر ، بتن با عملکرد بالای چند منظوره (MHPC) خواص اضافه دیگری را دارا می باشد ، از جمله می توان به خاصیت الکترو مغناطیسی ، و قابلیت به کار گیری در سازه های اتمی (محافظت از تشعشعات ) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمانها و ... را نام برد .
4.
نانو سیلیس آمورف:
در صنعت بتن ، سیلیس یکی از معروفترین موادی است که نقش مهمی در چسبندگی و پر کنندگی بتن با عملکرد بالا (HPC) ایفا می کند .
محصول معمولی همان سلیکیافیوم یا میکرو سیلیکا می باشد که دارای قطری در حدود 1/0 تا 1 میلی متر می باشد و دارای اکسید سیلیس حدود 90% می باشد . می توان گفت که میکرو سیلیکا محصولی است که در محدوده بالای اشل اندازه نانو متر جهت افزایش عملکرد کامپوزیت مواد سیمانی به کار برده می شود .
محصول نانو سیلیس متشکل از ذراتی هستند که دارای شکل گلوله ای بوده و با قطر کمتر از 100nm یا بصورت ذرات خشک پودر یا بصورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می باشند ، که مایع آن معمول ترین نوع محلول نانو سیلیس می باشد ، این نوع محلول در آزمایشات مشخص در بتن خود تراکم([2]SCC) به کار گرفته شده است . نانو سیلیس معلق کاربردهای چند منظوره از خود نشان می دهد مانند:
خاصیت ضد سایش
ضد لغزش
ضد حریق
ضد انعکاس سطوح
آزمایشات نشان داده اند که واکنش مواد نانو سیلیس (Colloidal Silica ) با هیدرواکسید کلسیم در مقایسه با میکرو سیلیکا بسیار سریع تر انجام گرفته و مقدار بسیار کم این مواد همان تاثیر پوزالانی مقدار بسیار بالای میکرو سیلیکا را در سنین اولیه دارا می باشد .
تمام کارهای انجام یافته بر روی کاربرد مواد نانو سیلیس کلوئیدی (Colloidal Nano Silica ) در بخش اصلاح خواص ریولوژی ، کار پذیری و مکانیکی خمیر سیمان بوده است . آنچه که در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده 5 تا 100 نانومتر می باشد .
5.
نانو لوله ها:(NANOTUBES)
همان گونه که در مقدمه مقاله مطرح شد معمولاً الیاف برای مسلح کردن و اصلاح عملکرد مکانیکی بتن بکار برده می شوند . امروزه از الیاف فلزی ، شیشه ای ، پلی پروپلین ، کربن و . . . در بتن برای مسلح کردن استفاده می شود و لیکن تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله کربنی (Carbon Nanotubes ) انتشار نیافته است تا بتوان از نتایج آن برای مسلح کردن بوسیله نانو لوله ها استفاده کرد .
نانو لوله کربنی توسط LIJIMA در سال 1991 کشف شده است و کارهای بسیاری بر روی ساختار نانو در بخش فیزیک کوانتوم انجام یافته است بطوری که تحقیقات نوین بر روی تکنولوژی و مهندسی نانو در سطح جهانی نقش اساسی و اصلی بازی می کند . کربن 60 و نانو لوله های نوین دارای ساختاری هستند که آنها را از فولاد قوی تر و بسیار سبک می کند بطوریکه می توانند خمیدگی و کشش را بدون شکستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف کربن خواهند شد که در کامپوزیت ها به کار برده می شوند .
نانو لوله ها با توجه به تحقیقات انجام شده در مرکز تحقیقات بتن( وابسته به موسسه ACI شاخه ایران ) ، دارای مقاومت کششی بیش از هر نوع الیاف بتنی شناخته شده می باشند و نیز نانو لوله ها خواص ویژه قابل ملاحظه حرارتی و الکتریکی از خود نشان می دهند ، بطوریکه هادی بودن حرارت آنها بیش از دو برابر الماس و هادی بودن الکتریکی آنها در حدود 1000 برابر فلز مس می باشد .
نانو لوله ها طبقه جدیدی از محصولات می باشند که انقلابی جدید در زمینه مصالح و مواد پیشرفته را بوجود آورده اند . یک نسل جدید از نانو کامپوزیت های چند منظوره می توانند به عنوان نانو لوله های کربنی در نقش الیاف مسلح کننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرند . بنابراین نانو لوله های کربنی از اجزای کلیدی بدست آوردن هدف اصلی ذکر شده در فوق به عنوان مصالح ساختمانی با عملکرد بالای چند منظوره , بازی می کنند .
نتیجه گیری:
منظور از مقاله ارائه شده نشان دادن مصالح جدید ساختمانی و بیان مزایای استفاده از این نوع مواد در صنعت ساختمان می باشد ، البته به دلیل نو بودن این نوع مصالح زمینه های فراوانی برای کارهای نظری و عملی در دانشگاههای کشور وجود دارد که امید است که با معرفی مصالح با ساختار نانو راه برای گامهای بلندتر در این زمینه باز شود .
_________________
راهرو گر صد هنر دارد توکل بایدش


کلمات کلیدی: