navidsaket
عضو جدید
نانوسراميک چيست ؟
به نقل از خبرنامه انجمن سرامیك ایران, سید محسن محمودی سپهر
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
به نقل از خبرنامه انجمن سرامیك ایران, سید محسن محمودی سپهر
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
