نانومواد
From Wikipedia, the free encyclopedia
نانومواد به شیوههای گوناگونی ساخته میشوند و هر یک از روشهای ساخت براساس رویکرد آنها در تولید نانو مواد، در یکی از دو دستۀ بالا به پایین یا پایین به بالا قرار میگیرند.در این مقاله به معرفی هریک از این دو رویکرد ساخت پرداخته شده و برای هر یک مثالهایی زده میشود که تشخیص روشهای ساخت بالا به پایین و پایین به بالا را آسانتر سازد.
دسته بالا به پایین
روشهای بالا به پایین شامل استفاده از مواد تودهای بزرگتر و ریز کردن آنها با عملیاتی از قبیل شکستن، برش دادن، جدا کردن قطعاتی از آن، میشوند و حین این فرایندها، مقدار قابل توجهی از انرژی مکانیکی، حرارتی یا شیمیایی برای تبدیل مواد به ذرات در محدوده نانو مورد نیاز است. در بسیاری موارد، این روشها میتوانند برای تولید حجم بسیار بیشتری از نانوذرات مورد استفاده قرار گیرند و اغلب برای تولید انبوه استفاده میشوند، اما غالباً در مقایسه با روشهای پایین به بالا بسیار غیرقابل کنترل هستند. �
دسته پایین به بالا
روشهای پایین به بالاشرایط به گونه ایی هستند که با تجمع اتم ها در خاص ساختار اتمی را از ابتدا و اتم به اتم تشکیل می دهند.اغلب این روش ها شامل خود ارایی هستند. رشد اغلب به صورت تناوبی شکل میگیرد و در نتیجه به صورت بلوری شکل میگیرند. بسیاری از روش ها از مکانیزم هسته زدایی رشد پیروی می کنند که از تشکیل اولیه یک هسته کوچک ناشی میشود وبقیه ساختار از ان منشا گرفته و رشد می کنند.
چگالش بخار
اين روش جهت توليد نانو ذرات سراميكي فلزي واكسيد فلزي مورد استفاده قرار مي گيرد . اين روش شامل تبخير يك فلز وسپس چگالش سريع آن مي باشد كه طي آن خوشه هاي نانومتري به صورت پودر ته نشين مي شوند . نكته اي كه بايد به آن توجه داشت آنست كه براي تهيه نانو ذرات فلزي جهت جلوگيري از اكسيد اسيون از گازهاي بي اثر و براي تهيه نانو ذرات سراميكي اكسيد فلزي از اكسيژن استفاده مي شود .�
سنتز شیمیایی
روش سنتز شيميايي با روش محلولي شامل رشد ورسوب نانو ذرات در يك واسطه مايع حاوي انواع واك نشگرها مي باشد و معمولترين نمونه روش سل – ژل مي باشد . براي كنترل شكل نهايي واندازه ذرات مي توان فرآيند را با انتخاب مواد شيميايي تشكيل دهنده ذرات پايدار متوقف نمود .
فرایند های حالت جامد
در اين روش ذرات ميكرومتري ، با اعمال مستقيم انرژي مثل پودر كردن با آسياب كردن به ذ رات كوچكتر تبديل مي شوند . خواص نانو اتمسفر ذرات حاصل از اين روش تحت تأثير ماده آسياب كننده ، زمان ومحيط آسياب قرار مي گيرد . اين روش براي تهيه نانو ذراتي بكار مي رود كه در روش قبل به آساني توليد نمي شوند اما مسأله مهم آلودگي حاصل از مواد آسياب كننده يا محيط گرمايي است .�
کاربرد فرایند های فوق بحرانی در تولید میکرو ونانو ذرات
با توجه به برخي خواص گاز گونه و مايع گونه سيالات فوق بحراني نظير نفوذپذيري و دانسيته (چگالی) امكان كاربرد فرايندهاي سيالات فوق بحراني در توليد مواد مختلف در مقياس ميكرو يا نانو در صنايع مختلف فراهم شده است. از كاربردهاي مهم اينگونه فرايندها مي توان به توليد مواد نانونظير داروها، پروتئينها، بيو پليمرها و همچنين مواد شيميايي در مقياس ميكرو يا نانو اشاره داشت.
�آلیاژسازی مکانیکی�
در این بین فرآیند آلیاژسازی مکانیکی، که یکی از روشهای تولید مواد پیشرفته میباشد، توجه تعداد زیادی از محققین را به خود جلب نموده است. آلیاژسازی مکانیکی یکی از روشهای فرآوری پودری است که امکان تولید مواد همگن از مخلوط پودری اولیه را فراهم میکند.
تغییر شکل پلاستیکی شدید
روش های تغییر شکل پلاستیک شدید، از جمله روش های تولید مواد نانوساختار است که در دو دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این فرآیندها که با توجه به شکل محصول آن دسته بندی می شوند، در اثر اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید به فلز، باعث تغییرات ریزساختاری در آن شده و ساختار ماده را تا حد نانومتری تغییر می دهند.
�لایه نشانی تبخیری
�پوشش دهی یکی از مهمترین بخش های مهندسی سطح است که امروزه با پیشرفت صنعت لایه های نازک و پوشش دهی، این فناوری وارد بخش های گوناگون صنعت شده است که می توان به کاربرد آن در ادوات اپتیکی، میکروالکترونیک، معماری و ساختمان اشاره کرد. روش های مختلفی برای ساخت لایه نازک به کار گرفته می شود. یکی از این روشها، لایه نشانی فیزیکی بخار است که در خلا انجام می شود. یکی از روشهای لایه نشانی فیزیکی بخار، تبخیر به کمک باریکه الکترونی است. �
انباشت الکترو شیمیایی
در کل انباشت فلز از الکترولیت های آبی نه تنها یک واکنش مهم تخصصی است، بلکه یک مثال هسته زایی اولیه و رشد بر روی جوانه ی اولیه است که در آن مکان های هسته زایی می توانند نقش قاطعی را در روند تشکیل و نظم جسم انباشتی بازی کنند. در این روش از جریان الکتریکی برای کاهش کاتیون های موجود در الکترولیت بمنظور انباشت مواد استفاده می گردد. نمونه ای که باید انباشت بر روی آن انجام گیرد. �
موادی که حداقل یکی از ابعاد آنها در مقیاس ۱ تا ۱۰۰ نانومتر باشد، مواد نانویی یا نانومواد[1] خوانده میشوند. این مبحث در قالب موضوعات مربوط به نانوفناوری جای میگیرد.[2]
نانوفناوری، توانمندی تولید و ساخت مواد، ابزار و سیستمهای جدید با در دست گرفتن کنترل در مقیاس نانومتری یا همان سطوح اتمی و مولکولی، و استفاده از خواصی است که در این سطوح ظاهر میشوند. یک نانومتر برابر با یک میلیاردم متر (۹-^۱۰ متر) میباشد. این اندازه ۱۸٬۰۰۰ بار کوچکتر از قطر یک تار موی انسان است. بهطور میانگین ۳ تا ۶ اتم در کنار یکدیگر طولی معادل یک نانومتر را میسازند که این خود به نوع اتم بستگی دارد. بهطور کلی، فناوری نانو، گسترش، تولید و استفاده از ابزار و موادی است که ابعادشان در حدود ۱–۱۰۰ نانومتر میباشد. فناوری نانو به سه سطح قابل تقسیم است:
مواد، ابزارها و سیستمها. موادی که در سطح نانو در این فناوری به کار میرود، را نانو مواد میگویند. مادهٔ نانو ساختار به هر مادهای که حداقل یکی از ابعاد آن در مقیاس نانومتری (زیر ۱۰۰ نانومتر) باشد گفته میشود. این تعریف به وضوح انواع بسیار زیادی از ساختارها، اعم از ساخته دست بشر یا طبیعت را شامل میشود.
منظور از یک مادهٔ نانو ساختار، جامدی است که در سراسر بدنه آن انتظام اتمی، کریستالهای تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی در مقیاس چند نانومتری گسترده شده باشند. در حقیقت این مواد متشکل از کریستالها یا دانههای نانومتری هستند که هر کدام از آنها ممکن است از لحاظ ساختار اتمی، جهات کریستالوگرافی یا ترکیب شیمیایی با یکدیگر متفاوت باشند.
همه مواد از جمله فلزات، نیمه هادیها، شیشهها، سرامیکها و پلیمرها در ابعاد نانو میتوانند وجود داشته باشند. همچنین محدوده فناوری نانو میتواند به صورت ذرات بیشکل(آمورف)، کریستالی، آلی، غیرآلی یا به صورت منفرد، مجتمع، پودر، کلوئیدی، سوسپانسیونی یا امولسیونی باشد