تحقیق علمی: نقش نانو سرامیک در صنعت چاپ ارسال به دوست
HTML clipboard

نانو سراميک چيست ؟
تحقیق علمی: کاری از انجمن علم و فناوری  پایگاه جوان آنلاین

زمان ظهور نانوسرامیك‌ها را می‌توان دهه 90 میلادی دانست. در این زمان بود كه با توجه به خواص بسیار مطلوب پودرهای نانوسرامیكی، توجهاتی به سمت آنها جلب شد، اما روشهای فرآوری آنها چندان آسان و مقرون به‌صرفه نبود. با پیدایش نانوتكنولوژی، نانوسرامیك‌ها هرچه بیشتر اهمیت خود را نشان دادند. در حقیقت نانوتكنولوژی با دیدگاهی كه ارائه می‌كند، تحلیل بهتر پدیده‌ها و دست‌یافتن به روشهای بهتری برای تولید مواد را امكان‌پذیر می‌سازد.

شكل‌گرفتن علم و مهندسی نانو، منجر به درك بی‌سابقه اجزای اولیه پایه تمام اجسام فیزیكی و كنترل آنها شده‌است و این پدیده به‌زودی روشی را كه اغلب اجسام توسط آنها طراحی و ساخته می‌شده‌اند، دگرگون می‌سازد. نانوتكنولوژی توانایی كار در سطح مولكولی و اتمی برای ایجاد ساختارهای بزرگ می‌باشد كه ماهیت سازماندهی مولكولی جدیدی خواهندداشت و دارای خواص فیزیكی، شیمیایی و بیولوژیكی جدید و بهتری هستند. هدف، بهره‌برداری از این خواص با كنترل ساختارها و دستگاهها در سطوح اتمی، مولكولی و سوپرمولكولی و دستیابی به روش كارآمد ساخت و استفاده از این دستگاهها می‌باشد.

HTML clipboard HTML clipboard

خلاصه:

در اين مقاله پس از تعريف نانوتكنولوژي به تعريف نانوسراميك اشاره شده است. نانوسراميك ها، سراميك هايي هستند كه در ساخت آنها از اجزاي اوليه در مقياس نانو (مانند نانوذرات، ناتوتپوپ ها و نانولايه ها) استفاده شده است سپس به مراحل تكامل نانوسراميك ها اشاره شده كه عبارتند از مرحله اول سنتز اجراي اوليه، مرحله دوم، ساخت ساختارهاي نانو با استفاده از اين اجزاء و كنترل خواص و مرحله سوم: ساخت محصول هايي با استفاده از نانو سراميك بدست آمده از مرحله دوم - در قسمت ديگري از مقاله به ويژگيهاي سراميك ها اشاره شده است كه از جمله به خواص چون كوچك، سبك، داراي خواص جديد، چند كاربردي، هوشمند و داراي سازماندهي مرتبه اي اشاره شده است. كاربردهاي نانو سراميك ها نيز در صنايع مختلف در اين مقاله توضيح داده شده است.


نانو سراميک چيست ؟

مقدمه:

زمان ظهور نانوسرامیك‌ها را می‌توان دهه 90 میلادی دانست. در این زمان بود كه با توجه به خواص بسیار مطلوب پودرهای نانوسرامیكی، توجهاتی به سمت آنها جلب شد، اما روشهای فرآوری آنها چندان آسان و مقرون به‌صرفه نبود. با پیدایش نانوتكنولوژی، نانوسرامیك‌ها هرچه بیشتر اهمیت خود را نشان دادند. در حقیقت نانوتكنولوژی با دیدگاهی كه ارائه می‌كند، تحلیل بهتر پدیده‌ها و دست‌یافتن به روشهای بهتری برای تولید مواد را امكان‌پذیر می‌سازد.

شكل‌گرفتن علم و مهندسی نانو، منجر به درك بی‌سابقه اجزای اولیه پایه تمام اجسام فیزیكی و كنترل آنها شده‌است و این پدیده به‌زودی روشی را كه اغلب اجسام توسط آنها طراحی و ساخته می‌شده‌اند، دگرگون می‌سازد. نانوتكنولوژی توانایی كار در سطح مولكولی و اتمی برای ایجاد ساختارهای بزرگ می‌باشد كه ماهیت سازماندهی مولكولی جدیدی خواهندداشت و دارای خواص فیزیكی، شیمیایی و بیولوژیكی جدید و بهتری هستند. هدف، بهره‌برداری از این خواص با كنترل ساختارها و دستگاهها در سطوح اتمی، مولكولی و سوپرمولكولی و دستیابی به روش كارآمد ساخت و استفاده از این دستگاهها می‌باشد.
هدف دیگر، حفظ پایداری واسط‌ها و مجتمع‌نمودن نانوساختارها در مقیاس میكرونی و ماكروسكوپی می‌باشد. همیشه با استفاده از رفتارهای مشاهده‌شده در اندازه‌های بزرگ، نمی‌توان رفتارهای جدید در مقیاس نانو را پیش‌بینی كرد و تغییرات مهم رفتاری صرفا" به‌خاطر كاهش درجه بزرگی اتفاق نمی‌افتند، بلكه به دلیل پدیده‌های ذاتی و جدید آنها و تسلط‌یافتن در مقیاس نانو بر محدودیتهایی نظیر اندازه، پدیده‌های واسطه‌ا‌ی و مكانیك كوانتومی می‌باشند ............

 



 

نانوسرامیك‌ها :
نانوسرامیك‌ها، سرامیك‌هایی هستند كه در ساخت آنها از اجزای اولیه در مقیاس نانو (مانند نانوذرات، نانوتیوپ‌ها و نانولایه‌ها) استفاده شده‌باشد، كه هركدام از این اجزای اولیه، خود از اتمها و مولكولها بدست آمده‌اند. بعنوان مثال، نانوتیوپ یكی از اجزای اولیه‌ا‌ی است كه ساختار اولیه كربن
c60 را تشكیل می‌دهد. به‌طور كلی فلوچارت سازماندهی نانوسرامیك به شكل زیر می‌باشد :
بنابراین مسیر تكامل نانوسرامیك‌ها را می‌توان در سه مرحله خلاصه كرد :
مرحله 1 : سنتز اجرای اولیه
مرحله 2 : ساخت ساختارهای نانو با استفاده از این اجزاء و كنترل خواص
مرحله 3 : ساخت محصول نهایی با استفاده از نانوسرامیك بدست‌آمده از مرحله دوم
ویژگیها :
ویژگیهای نانوسرامیك‌ها را می‌توان از دو دیدگاه بررسی كرد. یكی ویژگی نانوساختارهای سرامیكی، و دیگری ویژگی محصولات بدست‌آمده است.
ویژگیهای نانوساختارهای سرامیكی :
كوچك، سبك، دارای خواص جدید، چندكاركردی، هوشمند و دارای سازماندهی مرتبه‌ا‌ی.
ویژگیهای محصولات نانوسرامیكی :
خواص مكانیكی بهتر: سختی و استحكام بالاتر و انعطاف‌پذیری كه ویژگی منحصربه‌فردی برای سرامیك‌هاست.
داشتن نسبت سطح به حجم بالا كه باعث كنترل دقیق بر سطح می‌شود.
دمای زینتر پایین‌تر كه باعث تولید اقتصادی و كاهش هزینه‌ها می‌گردد.
خواص الكتریكی، مغناطیسی و نوری مطلوب‌تر: قابلیت ابررسانایی در دماهای بالاتر و قابلیت عبور نور بهتر.
خواص بایویی بهتر (سازگار با بدن).
كاربردها :
نانوتكنولوژی باعث ایجاد تحول چشمگیری در صنعت سرامیك گشته‌است. در این میان نانوسرامیك‌ها، خود باعث ایجاد تحول عظیمی در تكنولوژی‌های امروزی مانند الكترونیك، كامپیوتر، ارتباطات، صنایع حمل‌ونقل، صنایع هواپیمایی و نظامی و … خواهندشد. برخی كاربردهای حال و آینده نانوسرامیك‌ها در جدول زیر آمده‌است.آینده حال زمان نانوساختارها
نانوروكش‌های چندكاركردی رنگ‌دانه‌ها پولیش‌های مكانیكی-شیمیایی حایل‌های حرارتی حایل‌های اپتیكی (
UV و قابل رؤیت) تقویت Imaging مواد جوهرافشان دوغاب‌های روكش ساینده لایه‌های ضبط اطلاعات پوشش‌ها و دیسپرژن‌ها
سنسورهای ویژه مولكولی ذخیره انرژی
(پیل‌های خورشیدی و باطری‌ها) غربال‌های مولكولی مواد جاذب و غیرجاذب داروسازی كاتالیست‌های ویژه پركننده‌ها سرامیك‌های دارای سطح ویژه بالا
نوارهای ضبط مغناطیسی قطعات اتومبیل فعال‌كننده‌های پیزوالكتریك نیمه‌هادی‌ها لیزرهای كم‌ پارازیت نانوتیوپها برای صفحه نمایشهای وضوح بالا هدهای ضبط
GMR
نانوابزارهای عملگر
شكل‌دهی سوپرپلاستیك سرامیكها مواد ساختاری فوق‌العاده سخت و مستحكم سرماسازهای مغناطیسی سیمان‌های انعطاف‌پذیر مواد مغناطیسی نرم با اتلاف كم ابزارهای برش
WC/Co با سختی بالا سیمان‌های نانوكامپوزیت سرامیك‌های تقویت‌شده
«الگوریتم ها» و «تراشه» های كوانتومی
محاسبات كوانتومی یك زمینه جدید و امیدواركننده با قابلیت بالقوه بالای محاسباتی است، اگر در مقیاس بزرگ ساخته شود. چندین چالش عمده در ساخت رایانه كوانتومی بزرگ مقیاس، وجود دارد: بررسی و تصدیق محاسبات و معماری سیستم آن.
قدرت محاسبات كوانتومی در قابلیت ذخیره‌سازی یك حالت پیچیده در قالب یك "بیت" ساده نهفته است.
روش‌های نوینی به منظور ساخت مدارهای منطقی سطح پائین، سوئیچ‌كننده‌ها، سیم‌ها، دروازه‌های اطلاعاتی، تحت پژوهش و توسعه قرار گرفته‌اند كه كاملاً متفاوت از تكنیك‌های حاضرند و به طور عمیقی ساخت مدارهای منطقی پیشرفته‌ را تحت تأثیر قرار می‌دهند. از برخی از دیدگاه‌ها، در آینده‌ای نزدیك، در حدود 20 سال آینده، طراحان مدارهای منطقی ممكن است به مدارهائی دسترسی پیدا كنند كه یك بیلیون بار از مدارهای حال حاضر سریعترند.
مسائلی نظیر طراحی، بكارگیری،‌ تعمیر و نگهداری و كنترل این ابرسیستم‌ها به گونه‌ای كه پیچیدگی بیشتر به كارآئی بالاتری منتهی شود، زمانی كه سیستم‌های منطقی شامل 107، سوئیچ باشد،مهم است. به سختی ممكن است كه آنها را به طور كامل و بی‌نقص،‌ بسازیم، بنابر این رسیدگی و اصلاح عملگرهای شامل بررسی هزاران منبع خواهد بود. از این رو طراحی یك سیستم با فضای حداقل، حداقل هزینه در زمان و منابع، یك ارزش است. چنین سیستمی می‌تواند در قالب "توزیع یافته"، "موازی" ویا در یك چهارچوب "سلسله مراتبی" قرار گیرد.
سخت‌افزارها و مدارهای منطقی راه درازی را پیموده‌اند. ترانزیستورهای استفاده شده در یك مدار ساده
CPU چندین میلیون بار كوچكتر از ترانزیستور اصلی ساخته شده درسال 1947 است. اگر یك ترانزیستور حال حاضر با تكنولوژی 1947 ساخته شود نیازمند یك كیلومتر مربع سطح می‌باشد (قانون مور)، در حالی كه در 10 الی 20 سال آینده تكنولوژی موفق به گشودن راهی جهت تولید مدارهای منطقی 3 بعدی خواهد شد.
در این میان، چندین پرسش سخت و پژوهشی كه در آكادمی‌ها وصنعت به آن پرداخته می‌شود وجود دارد:
گرفتن پیچیدگی‌ها در تحلیل روش‌های تولید
SWITCH ،در روش‌های متولد شده به منظور مدل‌سازی چگونگی كارآئی آنها، در مدارهای منطقی مورد نیاز مهندسان، و امتیازات روش‌های نوین فناورانه بر روش های كلاسیك.
لحاظ كردن ملاحظاتی مبنی بر تعداد سوئیچ‌ها در واحد سطح و حجم در درون ابزار (گنجایش)، تعداد نهائی سوئیچ‌ها در درون ابزار (حجم)، شرایط حدی عملگرها، سرعت عملگرها، توان مورد نیاز، هزینه تولید و قابلیت اعتماد به تولید و دوره زمانی چرخه عمر آن.
پاسخ این تحلیل ها جهت پژوهش‌ها را به سمت روش‌های بهتر تولید سوییچ، هدایت خواهد كرد. ودر نهایت یافتن این كه چگونه یك روش ویژه در بهترین شكلش مورد استفاده قرار خواهد گرفت و نیز تحلیل و تباین روش‌های مختلف تولید.
حركت به سمت طراحی ظرفیت ابزار، جهت استفاده مؤثر از 1017 ترانزیستور یا سوئیچ است. چنین طراحی‌هائی در مقیاس‌های مطلوب ، حتی بی‌شباهت در مقایسه با افزایش ظرفیت ابزارها خواهد بود.
طراحی‌های قویتر و ابزارهای بررسی قوی‌تر به منظور طراحی "مدارهای منطقی" با چندین مرتبه مغناطیسی بزرگتر و پیچیده‌تر.
طراحی پروسه‌های انعطاف‌پذیرتر جهت مسیر تولید از مرحله طراحی منطقی،‌ آزمایش و بررسی، تا بكارگیری در سخت‌افزار.
پروسه‌ها می‌بایستی به قدری انعطاف‌پذیر باشند كه:
الف) توسعه اشتراكی درطراحی، آزمایش و ساخت ،به گونه‌ای كه هیچ یك از این گام‌ها تثبیت شده نباشد.
ب) توسعه طراحی، و بررسی به منظور كاوش یك روش نوین ساخت با هدف تقویت نقاط قوت و كم كردن نقاط ضعف .هر نوع از سیستم نانویی كه توسط طراحان ساخته می‌شود می‌بایستی صحت عملكرد آن تضمین شود.
شاخص مقیاس حقیقی و لایه‌های افزوده شده نامعین در سیستم‌های نانوئی،‌ نیازمند انقلاب در طراحی سیستم‌ها و الگوریتم‌ها است. روش‌هائی كه در زیر معرفی می‌شود، الگوریتم‌هائی هستند كه به صورت بالقوه قادرند مسأله پیچیدگی محاسبات را كاهش دهند.
1) بررسی مقیاسی سیستم‌های نانوئی:
مانع بزرگی به نام« بررسی چند میلیون ابزار نانومقیاس»، نیاز به روش‌های انقلابی به منظور بررسی سیستم‌هائی كه ذاتاً بزرگتر، پیچیده‌تر و دارای درجات نامعینی پیچیده‌تری هستند، را روشن می‌كند. در ابتدا مروری كوتاه خواهیم داشت بر ضرورت "آزمایش مدل."[1]
آزمایش مدل از روش‌های پذیرفته شده و رسمی در حوزه بررسی روش‌های ساخت است. این حوزه شامل كاوش فضای طراحی است به منظور دیدن این نكته كه خواص مطلوب در مدل طراحی شده حفظ شده باشد، به گونه ای كه اگر یكی ازاین خواص، مختل شده باشد،‌ یك""
Counter Example تولید شود. Model Checking Symbolic بر مبنای [2]ROBDDها یك نمونه از این روش‌ها است.
بهرحال،
BDDها به منظور حل مسائل ناشی از خطای حافظه بكار گرفته می‌شوند و برای مدارات بزرگتر با تعداد حالات بزرگتر و متغیرتر مقیاس پذیر نمی‌باشند.
دو روش عمده برای حل این مسأله وجود دارد:
یك روش حل مبتنی بر محدود كردن آزمایش كننده مدل[3] به یك مدار
unbounded، است كه به نام "unbounded model checking" یا UMC نامیده می‌شود،‌ به گونه‌ای كه خواص آزمایش شده به تعداد دلخواه از Time-Frame" "ها وابستگی ندارد.
روش دیگر مبتنی بر مدل "مدار محدود[4]" استوار است كه به نام[5]
BMC نامیده می‌شود در این روش بررسی مدل با تعداد ویژه و محدودی از Time-Frame" "ها صورت می‌گیرد.
ابتدا در مورد فرمولاسیون
UMC كه مبتنی بر "رسیدن به سرعت در مراتب مغناطیسی" است و به وسیله تكنیك‌های مقیاس پذیر"BMC" پیروی می‌شود،‌ بحث می‌كنیم و بالاخره این كه چهارچوبی را برای بررسی و لحاظ كردن درجات نامعینی به سیستم، معرفی می‌كنیم.
2- "
UMC" مقیاس‌پذیر:
مزیت"
UMC" بر "BMC" در كامل بودن آن است. روش "UMC" می‌تواند خواص مدل را همانگونه كه هست لحاظ كند زیرا این روش مبتنی بر قابلیت آزمایش به كمك نقاط ثابت است. عیب این روش در این است كه""ROBDD كاملاً به مرتبه متغیرها حساس است. ابعاد BDD می‌تواند غیرمنطقی باشد اگر مرتبه متغیرها بد انتخاب شود. در پاره‌ای از موارد (نظیر یك واحد" ضرب") هیچ مرتبه متغیری به منظور رسیدن به یك ROBDD كامل كه نمایشگر عملكرد مدار باشد،‌ وجود ندارد. به علاوه، برای خیلی از شواهد مسأله،‌ حتی اگر ROBDD برای روابط انتقال ساخته شود،‌ حافظه می‌تواند هنوز در خلال عمل كمیت‌گذاری، بتركد.
پژوهش‌های اخیر بر بهبود الگوریتم‌های
BDD جهت كاهش انفجار حافظه استوار و استفاده از خلاصه نگاری و تكنیك‌های كاهش، جهت كاهش اندازه مدل، تمركز یافته‌اند.
"
SAT Solver"ها ضمیمه BDD ها می‌شوند. روابط انتقال یك سیستم در قالب K، Time-Frame"" باز می‌شود. "SAT" هابه ابعاد مسأله كمتر حساسند. اما به هر حال، SATها دارای یك محدودیت هستند و آن این كه خواص یك مدار را با تعداد محدودی (K)، می‌سنجند.
اگر هیچ
Countervecample در K، Time-Frame یافت نشد، هیچ تضمینی برای همگرائی حل مسأله وجود ندارد.
BMC"" در مقایسه با UMC"" مبتنی بر"BDD" ،كامل نمی‌باشد. این روش می‌تواند فقط "Counter Example"ها را بیابد و قادر به محاسبه خواص نمی‌باشد مگر آن كه یك حد بر روی حداكثر اندازه Counter Example"" تعیین شود.
روشی برای تركیب
SAT-Solver و BDD به صورت فرمول CNF به كار گرفته شده است.

 

آينده


حال

زمان

نانو ساختارها


نانوروكش‌هاي چندكاركردي

رنگ‌دانه‌ها

پوليش‌هاي مكانيكي-شيميايي


حايل‌هاي حرارتي

حايل‌هاي اپتيكي

(UV و قابل رؤيت)

تقويت Imaging

مواد جوهرافشان

دوغاب‌هاي روكش ساينده

لايه‌هاي ضبط اطلاعات

پوشش‌ها و ديسپرژن‌ها


سنسورهاي ويژة مولكولي

ذخيرة انرژي
(پيل‌هاي خورشيدي و باطري‌ها)

غربال‌هاي مولكولي

مواد جاذب و غيرجاذب

داروسازي

كاتاليست‌هاي ويژه

پركننده‌ها


سراميك‌هاي داراي
سطح ويژة بالا

نوارهاي ضبط مغناطيسي

قطعات اتومبيل

فعال‌كننده‌هاي پيزوالكتريك

نيمه‌هادي‌ها

ليزرهاي كم‌ پارازيت

نانوتيوپها براي صفحه نمايشهاي

وضوح بالا


هدهاي ضبط GMR

نانوابزارهاي عملگر


شكل‌دهي سوپرپلاستيك

سراميكها

مواد ساختاري فوق‌العاده سخت

و مستحكم

سرماسازهاي مغناطيسي

سيمان‌هاي انعطاف‌پذير

مواد مغناطيسي نرم با اتلاف كم

ابزارهاي برش WC/Co با

سختي بالا

سيمان‌هاي نانوكامپوزيت

سراميك‌هاي

تقويت‌شده


 
نانو سراميك، محصولي با كاربرد هاي وسيع


 

    دستاوردهاي نوين در تمامي علوم، در واقع رويكردي براي توليد محصولات مورد نياز انسان است. مواد زيست‌سازگار ،  مسير تحول و رشد خود را مديون فناوري نانو است. هم اكنون گستره هائي از دانش و فناوري هائي از پزشكي، داروسازي، مهندسي ژنتيك تا صنايع نظامي، الكترونيك، خودرو و حتي لوازم بهداشتي و آرايشي تحت تاثير نانوفناوري قرار گرفته  اند. در اواخر دهه 1960علاقه بسياري به استفاده از سراميك ها در كاربردهاي مهندسي پزشكي ايجاد شد. بين سال‌‌هاي 1970 تا 1980 پيشرفت كمي  در اين زمينه انجام شد اما از آن زمان تاكنون نوآوري ها و كاربردهاي بسياري را مي‌‌توان ديد. ظهور نانوسراميك‌ها را مي توان از دهه 90 ميلادي دانست. نانوسراميك‌ها، سراميك هايي هستند كه در ساخت آن ها از اجزاي اوليه در مقياس نانو‌(مانند نانوذرات، نانولوله ها و نانولايه ها) استفاده شده باشد. اين مواد مخصوص، مواد اوليه مورد نياز براي ساخت محصول مستحكمتر كه در محدوده دمايي بيشتر عمل مي كند را تامين مي‌كنند.‌

   زيست سراميك نام كلي دسته تركيباتي است كه با تقليد از طبيعت زنده در آزمايشگاه توليد شده و مي‌توانند بدون ايجاد حساسيت يا پسزدگي، به بافت‌هاي زنده پيوند زده شوند. زيست سراميك‌ها، موادي مركب از فلزها و نافلزها هستند كه با پيوندهاي يوني يا كوالانسي با هم تركيب شده‌اند. اين مواد سخت و ترد با ويژگي‌هاي كششي ضعيف اما استحكام فشاري عالي، مقاومت سايشي بالا و اصطكاك پايين براي كاربردهاي مفصلي مناسب هستند. زيست سراميك‌ها  چه  به صورت منفرد و چه  به صورت مواد مركب زيست سراميك- پليمر، در بين همه اين زيست‌موادها  مناسب ترين گزينه براي جايگزيني بافت‌هاي سخت و نرم هستند. در صنايع پزشكي، اين مواد براي عدسي ها و ابزارهاي تشخيص، كالاهاي شيميايي، دماسنج‌ها، ظروف كشت بافت و تارهاي نوري آندوسكوپي و پركننده ها در دندانپزشكي ضروري هستند. همچنين سراميك‌ها به طور وسيعي در دندانپزشكي به عنوان مواد تجديدكننده استفاده مي‌شوند، به عنوان مثال‌ ‌در تاج هاي دنداني چيني ــ طلا، سيمان‌هاي پر شده با شيشه و دندان هاي مصنوعي كاربرد گسترده‌اي دارند. تجربه و بررسي‌هاي علمي و فني نشان داده است كه سراميك‌ها به طور ذاتي زيست سازگارترين مواد موجود هستند كه دليل اين امر را بايد در ماهيت تركيب هاي سراميكي نسبت به دو دسته ديگر مواد يعني فلزها و پليمرها جستجو كرد. بيشتر پليمرها صرف نظر از ويژگي‌هاي مكانيكي ضعيف با بدن سازگار نبوده و در محيط‌هاي فيزيولوژيك، پايداري شيميايي مطلوبي ندارند. فلزها نيز با وجود اين كه ويژگي‌هاي مكانيكي مطلوبي دارند، اما در تماس با بافت‌هاي زنده بدن دچار خوردگي الكتروشيميايي مي شوند كه اين مسئله به دليل ماهيت اين دسته از مواد است كه داراي الكترون آزاد هستند و به اين ترتيب بيشتر فلزها از ديدگاه زيست سازگاري گزينه هاي مناسبي جهت استفاده در بدن نيستند. ‌

 

مزاياي زيست سراميك ها

  •  به طور عموم سراميك‌ها از عناصري تشكيل مي‌شوند كه آن عناصر به صورت طبيعي در محيط بدن وجود دارند كه از آن جمله مي‌توان به كلسيم و فسفر اشاره كرد.‌

  •  پيوندهاي تشكيل دهنده تركيب هاي سراميكي از نوع كوالانسي و يوني هستند و به جز موارد بسيار اندكي مثل گرافيت، در اين تركيب‌ها الكترون آزادي وجود ندارد، بنابراين اغلب اين مواد ضعف خوردگي الكتروشيميايي ندارند.‌

  •  هنگامي كه‌ سراميك‌ها در معرض تخريب‌هاي زيست‌شناختي از جانب بدن قرار مي‌گيرند، مي‌توانند از لحاظ شيميايي تا مدت هاي زيادي دوام بياورند كه اين زمان مي‌تواند در حد مدت عمر يك انسان باشد.‌

  •  اگر بدن بتواند بنا به دلايلي زيست سراميك را تخريب كند، خطر محصول‌هاي ناشي از تخريب سراميك‌ها به مراتب كمتر از خطر فلزها و پليمرها در بدن است.‌

‌  انواع پاسخ بافت ــ عضو مصنوعي‌

‌    سراميك‌ها و زيست سراميك ها، شيشه ها و شيشه‌سراميك‌ها درساخت اندام‌هاي مصنوعي نيز كاربرد دارند كه مقاومت سايشي و پايداري، غيرسمي بودن و زيست سازگاري اندام‌هاي مصنوعي ساخته شده از اين مواد در محيط طبيعي بايد مورد بررسي قرار بگيرد.‌

هيچ‌‌يك از موادي كه به بدن زنده پيوند زده مي‌شوند بي اثر نيستند، زيرا باعث ايجاد واكنش در بافت زنده مي‌شوند. انواع پاسخ‌هايي كه يك بافت به مواد مصنوعي مي‌دهد عبارتند از :‌

  •  اگر ماده سمي باشد، بافت مجاور مي‌ميرد.‌

  •  اگر ماده غيرسمي و از لحاظ زيستي بي اثر باشد، بافتي رشته‌اي با ضخامت متغير پيرامون آن شكل مي گيرد.‌

  •  اگر ماده غير‌‌سمي و زيست‌‌‌فعال باشد، پيوند بينابيني تشكيل مي‌شود. ‌

  •  اگر ماده غير‌سمي باشد و حل شود، بافت مجاور جايگزين آن مي‌شود.‌

نانوسراميك‌ها

‌   در دهه 90 ميلادي بود كه خواص پودرهاي نانوسراميك بسيار مناسب به نظر مي‌رسيد، اما روش‌هاي آن از لحاظ فناوري آسان و مقرون به صرفه نبود. به وجود آمدن نانوفناوري اهميت نانوسراميك‌ها را بيش از پيش آشكار كرد. به علت خواص فوق العاده ايي كه نانوسراميك‌ها دارند، طراحان محصولات مي‌توانند از آن ها به طور ماهرانه استفاده كنند. از طرفي توليد نانو‌سراميك‌هايي در دماهاي پايين‌تر، موفقيت بزرگي است كه منجر به توليد اقتصادي محصولات ‌بي‌عيب و با دقت بالا مي‌شود. نانوسراميك‌ها در حال توسعه و به كارگيري براي كاربردهاي گوناگون هستند كه از خواص مغناطيسي، نوري، الكتريكي، كاتاليتيك و ... استفاده مي‌شود. به طور مثال نانوسراميك‌ها علاوه بر جايگزيني با استخوان‌هاي سبك و كم   استحكام، براي استخوان‌هاي وزين و مستحكم نيز كاربرد دارند.

‌ويژگي‌هاي محصولات نانوسراميكي عبارت است از:‌ 

  •  استحكام مكانيكي:‌ پوشش دادن سطح اجسام با نانوسراميك‌ها، باعث افزايش استحكام و سختي جسم مي شود كه استحكام آن بسيار بيشتر است.‌

  •  ابررسانايي:‌ نانوسراميك‌ها به علت داشتن ويژگي‌هاي نوري و الكتريكي به عنوان ابررسانا به كار ميروند.‌

  •  قدرت پوشش:‌ در ساختار نانو تعداد مكان هاي فعال افزايش مي يابد؛ اين افزايش در سطح منجر به كاهش مقدار مواد مصرفي مي شود و قيمت نهايي محصول كاهش  مي يابد.‌

  •  قابليت رقابت با مواد ديگر:‌ نانوسراميك‌ها ارزش افزوده‌‌‌‌ فوق العاده ايي را ايجاد مي كنند و اين مواد همانند رنگدانه ها و پوشش هاي گرانقيمت هستند.‌

  •  سازگار با محيط زيست‌: اين مواد زيست سازگار آلودگي هاي مواد قبلي را ايجاد نمي كنند  .‌

  •  انعطاف‌پذيري: نانوسراميك‌ها به دليل داشتن ويژگي‌هاي منحصر به فرد در قابليت حركت مرزدانه ها بر روي هم، انعطاف پذيري خوبي دارند.

  •  سطح ويژه‌ بالا: داشتن نسبت سطح به حجم بالا كه باعث كنترل دقيق بر سطح ميشود.‌

  • سازگاري با بدن 

مقاوم‌سازي و استحكام‌دهي كاشتني‌ها با نانوذرات‌

‌   ‌كاشتني‌هاي استخواني ساخته شده با مواد متداول شكننده هستند، اين امر  به علت اندازه بزرگ دانه‌ها و همچنين  آلودگي‌هاي سطوح مولكولي و ناخالصي‌ها است، كه در نهايت باعث پس‌زدگي كاشتني از بدن مي‌شود. با بهره‌گيري از نانوذراتHAP  درصد خلوص مولكولي افزايش و ويژگي‌هاي مكانيكي نيز بهبود مي‌يابد. كاشتني‌هايي با چنين پوششي، كم‌ترين شكستگي و پس‌زدگي را خواهند داشت. همچنين  براي چسبيدن به استخوان و موارد ديگر نيز از نانوذراتHAP  براي پوشش استفاده مي‌شود. هنوز ساز و كار دقيق عملكرد نانومواد كه دقيقا شبيه استخوان عمل كنند به طور مشخص روشن نيست. در اين راستا، نانومركب آلوميناي تقويت شده با زيركونيا به منظور ساخت كاشتني‌هاي سراميك با طول عمر بيش از 30 سال، به كار گرفته شد. اين ماده توسط فناوري پيشرفته‌اي كه در آن از مخلوط پودر آلكوكسيد و روش شكل‌دهي ريخته‌گري تحت فشار استفاده ‌شده ، توليد مي‌شود. با استفاده از‌ ‌اين روش ابداعي مي توان، قطعات زانويي با تراكم و دانسيته بالا، توليد كرد كه سبب بهبود خواص مكانيكي آن ها مي‌شود. دستاورد اين طرح ، توليد ماده‌اي حاوي نانوذرات زيركونيا كه به طور يكنواخت ميان دانه‌هاي آلومينا توزيع شده‌اند، است. نانو پودر شيشه زيست‌فعال توليد شده به روش سل ژل نيزمي‌تواند در كاربردهاي زيستي‌- ‌‌ پزشكي به ويژه مصارف پودري كاشتني‌هاي بدن به كار رود و با توانمندي بالقوه خود منجر به ترويج رشد استخوان و هم‌بندي با آن شود. در‌‌ ‌واقع، پوشش آن براي بهبود رفتار خوردگي كاشتني‌هاي فلزي‌ ‌بدن بهينه‌سازي شده است. همچنين كاربرد ‌بلورهاي فسفات كلسيم در مقياس نانو در كاشتني‌هاي دنداني سبب شده است كه استخوان فك، كاشتني را به عنوان يك ماده طبيعي بشناسد و به آن متصل شود. مهم‌ترين فاكتور موفقيت در كاشتني‌هاي دنداني اتصال كاشتني به استخوان فك است كه با كاربرد فناوري نانو صد در صد موفقيت‌آميز انجام مي شود. پژوهش ها نشان داده است كه نانوذرات فسفات كلسيم مي‌تواند براي اتصال به نواحي پوكي استخوان تنظيم شود؛ زيرا تفاوت شيميايي كليدي بين استخوان سالم و پوك وجود دارد. پس مي‌توان با استفاده از شيمي مكمل، نانوذرات كلسيم‌ ‌‌فسفات را از نظر شيميايي كارامد كرد. از نانوسراميك‌هاي آپاتيت فسفات كلسيم) CPA (  با اندازه ذراتي درحدود 50 نانومتر نيز با اتصال به همديگر به عنوان رابط بافت استخواني استفاده ميشود.‌

 

 

کاربرد نانو سرامیک در هوا و فضا:

 

كاربرد سراميكهاي توليد شده توسط فناوري نانو را ميتوان به دو دسته تقسيم نمود. دسته اول: سراميكهاي در ابعاد نانو يا نانوپودرهاي سراميكي هستند. دسته دوم: سراميكهايي هستند كه ابعاد دانه‌بندي آنها در حد نانو ميباشد.
 يكي از مشكلات سراميكها شكنند گي آنهاست كه در تحقيقات انجام شده براي حل اين تمركز ويژهاي بر روي دانه بندي سراميكها شده است تا به اين ترتيب خواص ترمومكانيكي اين مواد بهبود يافته و سراميكي‌هايي با قابليت شكل‌پذيري بهتر توليد گردد. با استفاده از نانوپودرها دماي ذوب كاهش يافته و زمان تثبيت مواد سراميكي نيز كاهش مييابد به اين ترتيب هزينه توليد اين مواد كاهش مييابد. بهبود خواص ترمومكانيكي تكنيكهاي ساخت جديدي مانند پردازش فلز و سراميك با هم را ممكن ميسازد كه اين موضوع نيز در كاهش هزينه هاي توليد مؤثر خواهد بود. در توليد نانوپودرهاي سراميكي از فرآيندهاي فاز مايع و گاز استفاده ميشود و با روش‌هاي موجود مي‌توان نانوپودرهاي سراميكي با خلوص شيميايي بالا و مقادير قابل توجه توليد نمود. البته يكي از مشكلات سراميكهاي كنوني شكل‌دهي و نحوه اتصال آنها به اجزاي ديگر است كه تحقيقات جديد اميدهايي را براي حل اين مشكل ايجاد كرده است.

 


كاربرد سراميكها درهوافضا:

در كاربردهاي هوافضايي سراميكها در حفاظت حرارتي و شيميايي مورد استفاده قرار ميگيرند. به عنوان مثال براي پوشش دهي كامپوزيتها تقويت شده با نيتريد بور به عنوان حافظ شيميايي بكار برده ميشود. كاربرد سراميك‌هاي ساخته شده با فناوري نانو در سنسورها، الكترونيك نوري و سازههاي فضايي در حال گسترش است. يكي از موضوعات مورد توجه ساخت سراميكهاي بزرگ شفاف و با استحكام بالا مي‌باشد. از ديگر كاربردهاي سراميك استفادة اين مواد در سنبادهها ميباشد مؤسسه فرانهوفر [1] روشي را براي توليد سراميكهاي سنباده با ساختارهاي كوچكتر از ميكرون را دنبال ميكند. سنبادههايي با استفاده از اكسيدآلومينيوم[2] با مقاومت بالا (MPa 900-600) توليد شده اند كه در مقابل خراش و شفافيت بسيار مقاوم هستند. روشهاي كنترل رشد دانه در طول فرآيند توليد اين امكان را بوجود آورده است كه بافتهايي چگال و بدون تخلخل توليد شود كه تضمين كننده استحكام خواهند بود اين سراميكها در سطوح خارجي شفاف و پوسته فضاپيماها مورد استفاده قرار ميگيرند.

                       منبع:         www.iran-eng.com

 

 


 

مواد سرامیکی انعطاف پذیر در صنعت نانو سرامیک:

18مارس 2002- محققان دانشگاه كُرنل با استفاده از نانوشيمي، يك گروه جديد از مواد تركيبيي را توليد كرده و به نام سراميكهاي انعطاف‌پذير نامگذاري كرده‌اند. مواد جديد، كاربردهاي گسترده‌اي، از قطعات ميكروالكترونيكي گرفته تا جداسازي مولكولهاي بزرگ، مانند پروتئينها خواهند داشت.

آنچه در اين زمينه، حتي براي خود محققان، بيشتر جلب توجه مي‌كند آن است كه ساختمان مولكولي مادة جديد در زير ميكروسكوپ الكتروني (TEM) كه به صورت ساختمان مكعبي است، با پيشگوييهاي رياضي قرن گذشته مطابقت مي‌كند. اولريش ويسنر، استاد علوم و مهندسي مواد دانشگاه كُرنل، مي‌گويد: "ما اكنون در تحقيقات پليمري به ساختمانهايي برخورد مي‌كنيم كه رياضيدانها مدتها قبل وجود آنها را از نظر تئوري اثبات كرده‌اند."

ساختمان مادة جديد، خيلي پيچيده‌تر از آن ماده‌ا‌ي است كه"Plumber’s nightmare" ناميده شده‌است.

ويسنر در گردهمايي سالانة جامعة فيزيك آمريكا در مركز گردهمايي اينديانا، در مورد سراميكهاي انعطاف‌پذير جديد، ‌گفت: "رفتار فازي كوپليمر، موجب جهت دهي تركيبهاي نانوساختاري آلي/معدني مي‌شود." به عقيدة وي، اين ماده يك زمينة تحقيقاتي مهيج و ضروري است كه نتايج علمي و تكنولوژيكي بسيار هنگفتي از آن بدست مي‌آيد.

گروه تحقيقاتي ويسنر از طريق شكلهاي كاملاً هندسي كه در طبيعت يافت مي‌شوند، به طرف نانوشيمي هدايت شد. يك مثال كاملاً مشهود براي ساختار ظريف دو اتميها، جلبك تك‌سلولي است كه ديواره‌هاي پوستة آن از حفره‌هاي سيليكاتي كاملاً جانشين‌شده[9]  ساخته شده‌است. ويسنر مي‌گويد: "كليد طبيعي اين جانشيني، كنترل كامل شكل آنها از طريق خود ساماني تركيبات آلي، در جهت رشد مواد غيرآلي (معدني) است." محققان دانشگاه كُرنل تصديق كرده‌اند كه ساده‌ترين راه تقليد از طبيعت، استفاده از پليمرهاي آلي

-‌مخصوصاً موادي موسوم به كوپليمرهاي دي‌بلاك[10]است؛ زيرا اين مواد مي‌توانند به‌طور شيميايي به صورت نانوساختارهاي با اَشكال هندسي مختلف ساماندهي شوند. اگر پليمر بتواند به طريقي با مواد غيرآلي (معدني) -‌يك سراميك، خصوصاً يك ماده از نوع سيليكاتي- ذوب شود، مادة تركيبي حاصل، تركيبي از خواص زير را خواهد داشت:

ü    انعطاف‌پذيري و كنترل ساختار (از پليمر)

ü      عملكرد بالا (از سراميك)

ويسنر مي‌گويد: "خواص مواد حاصل، فقط جمع سادة خواص پليمرها و سراميك نبوده، حتي ممكن است اين مواد خواص كاملاً جديدي نيز داشته ‌باشند." محققان دانشگاه كُرنل تاكنون فقط تكه‌هاي كوچكي از سراميك انعطاف‌پذير، با وزن چند گرم ساخته‌اند كه البته براي آزمايش خواص مواد، كافي است. مادة حاصل، شفاف و قابل خم‌كردن است، در عين حال مقاومت قابل توجهي داشته و بر خلاف سراميك خالص خُرد نمي‌شود.

دربعضي موارد، اين ماده، يك هادي يوني بوده و قابليت كاربرد به صورت الكتروليت‌ باتريهاي با كارآيي بالا را دارد. همچنين مادة جديد ممكن است در پيلهاي سوختي بكار برود.

در بعضـي مـوارد هندسـة 6 وجهـي مـاده-كه از طريـق جفت‌شـدن حاصـل مي‌شـود -بسيار بـه ساختـار دو اتميها شبيـه است. در عـوض ويسـنرمي‌گويد: "با دستيابي به اين ساختار مولكولي تقريباً مي‌توان گفت كه به طبيعت كامل‌شده‌ا‌ي دست يافته‌ايم."

ساختار متخلخل سراميكهاي انعطاف‌پذير وقتي شكل مي‌گيرد كه ماده در دماهاي بالا عمليات حرارتي شود. به عقيدة ويسز، اين در حقيقت اولين ماده با چنين هندسه و توزيع كم اندازة حفره‌هاست. چون ماده فقط حفره‌هاي 20-10 نانومتري دارد. محققين دانشگاه كُرنل، در تلاشند تا دريابند كه "آيا اين مواد مي‌توانند براي جداسازي پروتئينهاي زنده استفاده شوند؟"

ويسنرعقيده دارد كه به‌خاطر قابليت خود ساماندهي اين مواد، مي‌توان آنها را به صورت ناپيوسته و در مقياس زياد توليد كرد. او مي‌گويد: "ما مي‌توانيم ساختار را كاملاً كنترل كنيم. ما مي‌توانيم با كنترل خيلي خوبي اين ماده را به مقياس نانو برسانيم. ما حالا مي‌دانيم كه چگونه مجموعه‌ا‌ي از ساختارهاي با شكل و اندازه حفره‌هاي يكسان، بسازيم."

محققان دانشگاه كُرنل اين عمل را با كنترل "فازها" و يا با معماري مولكولي ماده بوسيلة كنترل‌كردن مخلوطي از پليمر و سراميك انجام مي‌دهند. ماده از چند مرحلة انتقالي عبور مي‌كند؛ از مكعبي به 6 وجهي و سپس به ‌نازك و مسطح و بعد به 6 وجهي وارونه و مكعبي وارونه. ماده پس از مرحلة مسطح و قبل از مرحلة 6 وجهي وارونه، به صورت ساختمان مكعبي دوگانه موسوم به Plamber’s nightmare مي‌باشد كه قبلاً در سيستمهاي پليمري يافت نشده‌بود. اين ساختمان اولين ساختار با چنين قابليت انطباق بالايي است كه بوسيلة تركيب خاصي از پليمرها و سراميكها توليد مي‌شود. ويسنرمي‌گويد: "اين شانس وجود دارد كه ما به مجموعه‌ا‌ي از ساختارهاي دوگانة ديگر كه در پليمرها وجود دارد و ديگران چيزي در مورد آنها نمي‌دانند، دست پيدا كنيم. ما راه را براي يافتن هرچه بيشتر چنين ساختارهايي باز كرده‌ايم."

اين تحقيقات بوسيلة بنياد ملي علوم، انجمن ماكس-پلانك و مركز تحقيقات مواد دانشگاه كُرنل، پشتيباني شده‌است.

منبع: www. cornel. edu

 

نانوذرات هيدروژل نرم

8 آوريل 2002- محققان مؤسسه فناوري جورجيا، خانواده‌اي از نانوذرات با پايه هيدروژل را بوجود آورده‌اند كه مي‌توانند براي تشكيل كريستالهاي فوتوني مورد استفاده قرار گيرند. مي‌توان ويژگيهاي نوري اين كريستالها را بوسيله تنظيم مقدار ذرات موجود در آب -توسط حرارت- دقيقاً تنظيم كرد.

اين ذرات كروي يكدست و نرم مي‌توانند مبنايي براي "سيال فوتوني" باشند ؛ اين سيال را مي‌توان به منظور تشكيل ساختارهاي خودسامان كه طول موجهاي ويژه‌اي از نور را از خود عبورمي‌دهند، مورد استفاده قرار داد. موارد كاربرد اين ساختارها عبارتند از: سوئيچهاي نوري، ارتباطات راه دور، روشهاي جديد تشخيص بيماري با استفاده از ذرات حساس به مولكولهاي زيستي.

 آندرليون، استاديار شيمي و بيوشيمي اين موسسه گفت: " ما روش بسيار ابتدايي و ساده‌اي براي بدست آوردن يك نوع ذره و توليد انواع مواد نوري از آن داريم و ديگر لازم نيست كه براي هر ماده نوري، يك ذرة جديد تهيه كنيم. ما محلولي پليمري داريم كه مي‌تواند به روشهاي معمولي مانند لايه‌نشاني چرخشي، قالبگيري و ريخته‌گري تهيه شود كه اين روشهاي معمولي را نمي‌توان براي انواع ديگر مواد فوتوني كلوئيدي بكار برد."

ليون و همكارانش تقريباً صد نوع مختلف از ذرات هيدروژل با قطرهايي حدود 50 نانومتر تا 2 ميكرون را ساخته‌اند. دماي كريستــاله شدن ذرات در طــي فرآيند تشكيــل، بطــور شيميايي در محدوده °C60-10كنترل مي‌شود.

اين نانوذرات ازاتصال پلي-ان-ايزوپروپيل اكريل‌آميد (pNIPAm) با متيلنبيس (اكريل‌آميد) (BIS) حاصل مي‌شوند. پس از رسوب پليمر در محلول، ذرات با يك فرآيند گريز از مركز ساده از آب جدا مي‌شوند. نتيجه كار، ماده ژلاتيني شفافي است كه آبي كمرنگ، سبز يا قرمز بوده و گرانروي[11] آن بيشتر از عسل است.

به منظور دستيابي به ويژگيهاي نوري مطلوب و دلخواه براي ماده ژلاتيني، بايد آن را تا بالاتر از دماي تغيير فاز ذرات سازنده هيدروژل گرم كرد. در اين حالت، كريستالهاي فوتوني نظم خود را از دست داده و مقداري از آب نانوذرات كاسته مي‌شود. پس از دفع مقدار كمي از آب، اين امكان به ذرات داده مي‌شود كه خنك‌شده، دوباره آب جذب كرده و دوباره كريستاليزه شوند. اين سيكل گرمايي موجب مي‌شودكه ذرات هيدروژل نرم، آرايش شش‌وجهي سه‌بعدي پيدا كرده و ساختاري دي‌الكتريك تناوبي بيابند.
-كه براي ويژگيهاي نوري لازم است.- مرحله گرم كردن و دوباره سرد كردن[12]  حدوداً 15 مرتبه تكرار مي‌شود تا ساختار كريستالي با ويژگيهاي نوري دلخواه بدست آيد.

محققين بوسيله كنترل هيدراته شدن ذرات، مي‌توانند رنگ مواد را تحت كنترل بگيرند. بنا به اظهارات دكتر ليون، آنها كنترل خيلي خوبي در هر دو زمينه دامنه انتقال و دقت فرآيند داشته و توان طراحي رنگ مواد را دارند.

در دماي  بالاتر از دماي تغيير فاز، مواد سريعاً به حالت مايع در‌آمده و مي‌توان آنها را با استفاده از روشهاي استاندارد تهيه پليمر، بر روي سطوح پخش كرده و شكل‌دهي كرد.

با آنكه ممكن است امكان كاربرد عملي اين ذرات تا چندين سال ديگر طول بكشد، اما محققين موارد استفاده‌اي را در صنعت ارتباطات پيش‌بيني مي‌كنند؛ بدين ترتيب كه كريستالهاي فوتوني با قابليت تنظيم دقيق مي‌توانند به منظور استخراج اطلاعات ضبط شده بر روي فيبرهاي نوري در طول موجهاي ويژه، مورد استفاده قرار گيرند. فرستادن سيگنالهاي كددار در طول موجهاي مختلف اين امكان را به فيبرها مي‌دهد كه طي فرآيندي موسوم به multiplexing حجم زيادي از اطلاعات را انتقال دهند. كريستالهاي قابل تنظيم كه از طريق فرآيند جورجيا تهيه مي‌شوند فقط محدوده باريكي از طول موجها را از خود عبور داده وامكان بازيافت جريانهاي خاصي از اطلاعات را از فيبرهاي نوري فراهم ‌كنند.

بعلاوه، اين گروه در مواردي كه نانوذرات به دما حساس باشند، ذراتي ساخته‌اند كه انتقال فاز در آنها براساس حساسيت به ميزان PH و حضور يونهاي فلزي صورت مي‌گيرد. آنها همچنين مشغول كار بر روي ذراتي هستندكه به پروتئينهاي خاص يا ديگر مولكولهاي زيستي حساسيت نشان مي‌دهند؛ و اين مي‌تواند در علم پزشكي براي پي بردن به علائم بيماري و تشخيص آنها مفيد واقع شود.

با اين وجود هنوز كارهاي زيادي باقي‌مانده كه بايد بر روي مواد مورد بحث انجام شود. ليون معتقد است كه مي‌توان نوعي نانوپودر به همان روش تهيه كريستالها توليد كرد كه قادر به انعكاس طول موجهاي ويژه‌اي باشد. به عقيدة وي، اين مواد به علت خودسامان بودن، پايداري ترموديناميكي زيادي دارند؛ بنابراين خواص نوري اين ذرات حاصل آرايش خاص ترموديناميكي آنهاست و اين، امكان توليد موادي با ماهيت بسيار پايدار را به ما مي‌دهد.  سرعت توليد، پايداري و تكرار‌پذيري اين فرآيند از جمله مزاياي آن به شمار مي‌رود.


 

 

کاربردهای نانو شیشه و نانو سرامیک

مزاياي استفاده  از نانو شيشه و سراميك  

-        پس زدن  آب از روي سطوح

-        عدم چسبيدن آلودگي و كثافات بر روي سطوح

-        عدم رسوب گرفتن سطوح

-        عدم رؤيت توسط چشم

-        پايدار نمودن سطوح در برابر فرسايش

-        ممانعت از خوردگي سطح توسط هوا

-        جلوگيري از رشد قارچ ها

-        سهولت پاكيزگي

-        صرفه جويي در آب و مواد پاك كننده

-        مقاومت بالا تا حدود 350 درجه سانتي گراد

-        براي بدن مضر نمي باشد و مسموم كننده نيست

  

در اين بخش مايعي را به شما معرفي مي كنيم، كه مانع از ماندن آب و يا هر نوع آلودگي ديگر بر روي سطوحي همچون شيشه و سراميك مي شود. نانو شيشه ماده اي است كه باعث مي شود آلودگي بر روي شيشه خود به خود در كمتر از يك ثانيه پاك شود.

             اين ماده كه بصورت مايع مي باشد و با آغشته نمودن سطح شيشه به يك لايه نازك و نارمئي از آن، مي توان از نشستن هر چيز بر روي شيشه جلوگيري كرد. اين مايع به مولكولهاي سطح شيشه ميچسبد و باعث منحرف شدن آب و آلودگي ديگر بر روي شيشه مي شود.

 

 

 ديدگاه علمي

بايد توجه كنيد كه اين ماده يك لايه نيست كه بر روي سطوح كشيده شود، بلكه تغيير شيميايي در سطح مولكولي مي باشد، كه از آلوده شدن سطوح جلوگيري مي نمايد. اين تركيب آبگريز، نميگذارد تا آب و يا هر ذره ديگري بر روي سطح شيشه و يا سراميك بنشيند. اين ماده بسيار نازك و شفاف است و اصلا قابل مشاهده به وسيله چشم نيست و در نتيجه سطوح شفاف مانند شيشه ها و لنزهاي دوربين نيز به وسيله آن به راحتي محافظت مي شوند. اين ذرات نانو بر روي مولكولهاي سطوح مي چسبند و مانع از نفوذ هر نوع ماده ديگر بر روي سطح مي شوند. مي بينيد كه آب هرگز بر روي سطوح آغشته شده بوسيله اين ماده نمي ايستد، بنابراين اگر جسمي بر روي اين سطوح بنشيند تنها با ريختن آب بر روي سطح و يا باريدن باران پاك خواهد شد.

اگر بوسيله ميكروسكوپ به سطح شيشه نگاه كنيم مي بينيم كه سطوح شيشه اي كاملا صاف نمي باشند، بنابراين وقتي كه آب و يا هر آلودگي ديگري بر روي آنها بريزد به راحتي مي چسبد.

شيشه هايي كه با استفاده از فن آوري نانو ساخته مي شوند اجازه مي دهند كه آلودگي ها با آب تركيب شوند و به اين وسيله بدون دخالت هيچ ماده ديگري از روي شيشه سر بخورند. اين مواد همچنين مانع از رسوب نمكها بر روي سطوح شيشه مي شوند. همچنين اين مواد به وسيله آب، مواد پاك كننده و يا فشار فيزيكي از سطح شيشه جدا نمي شوند. اين محصول نانو تضمين مي كند كه از وضوح شيشه ها و همچنين شفافيت آنها كاسته نشود. نگهداري اين شيشه ها نيز بسيار ساده و كم هزينه است.

 

روش مصرف نانو شيشه و سراميك

             توجه داشته باشيد كه قبل از استفاده از اين مواد، سطح شيشه يا سراميك بايد با فشار آب و يا بخار كاملا پاك شده و سپس خشك شود، به صورتي كه هيچگونه رطوبتي بر روي شيشه نباشد. همچنين سطح شيشه بايد از نظر شيميايي خنثي (‌نه خاصيت بازي داشته باشد و نه اسيدي) باشد، اين بدان معناست كه نبايد هيچ ماده اضافي (از جمله مواد پاك كننده) بر روي شيشه قرار داشته باشد. حال با يك پارچه كتاني و يا دستمال كاغذي خشك و تميز سطح را تميز مي كنيم. سپس مواد مورد نظر را با استفاده از يك اسپري بر روي سطح مي پاشيم و به سرعت توسط پارچه كتاني تميز آنرا كاملا روي شيشه مي گستريم. توجه كنيد كه نبايد اين مواد را چند بار بر روي يك سطح بريزيم، مطمن باشيد كه با همان يكبار، مواد كار خود را انجام مي دهند. به هيچ وجه بر روي سطوحي كه تازه مواد بر روي آنها قرار گرفته راه نرويد. محصول نبايد در هواي سرد و يا گرم قرار گيرد.

توجه: بعد از پايان كار مواد نانو بر روي شيشه ديده نخواهند شد. بهتر است تا 24 ساعت به سطوح دست نزنيد. همچنين در روي سطوح سراميك نيز مي توانيد 1 ساعت بعد از پايان كار راه برويد. بهتر است براي پاشيدن مواد بر روي سطوح از اسپري هاي مخصوص استفاده كنيد.

 

مقدار مصرف نانو شيشه و سراميك

هنگام مصرف مايع شيشه هاي نانو تكنولوژي بصورت دستي براي هر متر مربع 5 تا 25 ميلي ليتر (بنا به جنس سطح) مواد لازم مي باشد.( 1 ليتر در حدود 40 تا 180 متر مربع را پوشش مي دهد). اگر از اسپري هاي مخصوص استفاده كنيد (بنا بر جنس سطح مورد استفاده)‌ بين 5 تا 15 گرم براي هر متر مكعب مواد مصرف خواهد شد.

توجه:

ماده بايد در جاي خشك و خنك نگهداري شود. مايع مي تواند تا 6 ماه در بسته بندي ارژينال خود سالم بماند و بعد از باز كردن درب ظرف به سرعت آنرا مصرف نماييد.

 

 

 

نتيجه گيري

‌    به دليل ويژگي‌هاي مكانيكي خاص سراميك‌ها، از آن ها بيشتر در بافت‌هاي سخت استفاده مي‌شود. موفقيت كاشتني‌هاي سراميكي بستگي زيادي به نحوه اتصال زيست ماده به بافت و نوع پاسخ بافت به زيست‌ماده دارد. از نظر ويژگي‌هاي زيست‌مواد، زيست سراميك ها از جايگاه رفيعي برخوردار هستند و تنها نكته اي كه كاربرد آن ها را محدود مي‌سازد، تردي آن‌ها   است. در اين راستا به منظور مقاوم‌سازي و استحكام  دهي كاشتني‌ها، از نانوذرات سراميكي بهره گرفته شده است. در نانوفناوري تنها اندازه مدنظر نيست، بلكه زماني كه اندازه مواد در مقياس نانو قرار مي گيرد، ويژگي‌هاي ذاتي آن ها در مقياس نانو بهبود مي‌يابد و محصولاتي با ويژگي‌هاي عملكردي متفاوت به وجود مي‌آيد و همين ويژگي‌هاي جديد عرصه را براي پيشرفت در زمينه‌هاي گوناگون فراهم مي كند. ويژگي‌هاي نانوساختارهاي سراميكي عبارت است از: كوچك، سبك، داراي خواص جديد، چند‌‌ ‌كاركردي و هوشمند. ‌


 

 

منابع:

1. كتاب نانو مواد در پزشكي- نوشته مهندس اسماعيل بي آزار

 2. ماهنامه  تخصصي مهندسي پزشكي

 3. ابن سينا ، قانون در طب ، ترجمه  شرفكندي، انتشارات سروش

 4. مباني زيست‌مواد ، تأليف: استادان مركز پژوهشي زيست‌مواد دانشگاه تهران و علوم پزشكي تهران ، ويراستار : محمدنبي سربلوكي

 5. شباني ، روزنامه همشهري ص 24 ، دوشنبه 15 مرداد (1386)

1. retpaC , dtL ,  ecneicS ahplA , "slairetamoiB " ,V.S,tahB- 1 (2002)

2,.gneoiB .lonhcetoiB ;  la te .B.C , trebreH- 25‚18 (6991)

3.scitemhmoiB & noitaripsnioiB- 

4. ytilibitapmocoiB .veR  .TIR C CRC , " scimarec - ssalg/ssalg evitca ecafrus ot enob fo  esnopser  ehT " ,.la te ,. V ,ssorG- 4 2( 8891 .)

5. ecneicS slairetaM dna etatS diloS ni noinipO tnerruC ,"dnoyeb dna enob ot laroc morf :scimarecoib larutaN ", .B,nassiN-neB-7 (‚3002,) 382-882.

6. slairetamoiB ,"scimarecoib etahpsohp muiclac suoroporcam ni noitamrof enob oviv ni no erutcurts lanretni dloffacs fo eloR ",la te dna , .M , omocaigortsaM-72( ‚6002,) 0323-7323.

7.rof sreirracorcim sa desu serehpsorcim wolloh cimarecoib fo noitaulave dna noitaziretcarahc ,noitacirbaF ",la te dna ,uiQ gniQ-gniQ- 3slairetamoiB ,"srotcaeroib gnitator ni noitamrof eussit enob D- 02 (9991)

 


 

 

 
 
صفحه اصلی
درباره سايت
تماس با ما
پيوند ها
اخبار
پيك جوان
لیست کلی
انجمن ادبي
ويژه نامه سايت
انجمن دين و اندیشه
انجمن فرهنگ و هنر
انجمن علم و فناوري
.:: وبلاگ جوان آنلاین::.
کتابخانه الکترونیکی
 
 
 

 
 
 
تازه های علم و فناوری
 
 

 
 
 

Copyright 2008 Javan-Online.com. All rights reserved.

contact us:info@Javan-Online.com. online contact with site manager:

Powered by SMAco.ir Inc. Copyright 2000-2008