نانو کامپوزيت ها

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: نانو کامپوزيت ها، تحولی بزرگ درمقياس کوچک
مواد و توسعة آنها از پايه.هايتمدن به شمار مي.روند. به طوري که دوره.هاي تاريخي را با مواد نامگذاري کرده.اند:
عصر سنگ، عصر برنز، عصر آهن، عصر فولاد، عصر سيليکون و عصر کربن. ما اکنون در عصرکربن به سرمي.بريم. عصر جديد با شناخت يک مادة جديد به وجود نمي.آيد، بلکه بابهينه کردن و ترکيب چند ماده مي.توان پا در عصر نوين گذاشت. دنياي نانومواد، فرصتياستثنايي براي انقلاب در مواد کامپوزيتي است. کامپوزيت ترکيبي استاز چند مادة متمايز، به طوري که اجزاي آن به.آساني قابل تشخيص از يکديگر باشند. يکياز کامپوزيت.هاي آشنا بتُن است که از دو جزء سيمان و ماسه ساخته مي.شود. برايتغيير دادن و بهينه کردن خواص فيزيکي و شيميايي مواد، آنها را کامپوز يا ترکيبمي.کنيم. به طور مثال، پُلي اتيلن{1} که در ساخت چمن.هاي مصنوعي از آن استفادهمي.شود، رنگ.پذير نيست و بنابراين، رنگ اين چمن.ها اغلب مات به نظر مي.رسد. برايرفع اين عيب، به اين پليمر وينيل استات مي.افزايند تا خواص پلاستيکي، انعطافي. ورنگ.پذيري آن اصلاح شوند. در واقع، هدف از ايجاد کامپوزيت، به دست آوردن ماده.ايترکيبي با خواص دلخواه است. نانوکامپوزيت، همان کامپوزيت در مقياس نانومتر (9-10) است. نانوکامپوزيت.ها در دو فاز تشکيل مي.شوند. در فاز اول ساختاري بلوري درابعاد نانو ساخته مي.شود که زمينه يا ماتريس کامپوزيت به شمار مي.رود. اين زمينهممکن است از جنس پليمر، فلز يا سراميک باشد. در فاز دوم ذراتي در مقياس نانو بهعنوان تقويت.کننده{2} براي استحکام، مقاومت، هدايت الکتريکي و... به فاز اول ياماتريس افزوده مي.شود. بسته به اينکه زمينة نانوکامپوزيت از چه ماده.اي تشکيلشده باشد، آن را به سه دستة پُليمري، فلزي و سراميکي تقسيم مي.کنند. کامپوزيت.هايپليمري به علت خواصي مانند استحکام، سفتي و پايداري حرارتي و ابعادي، چندين سال است که در ساخت هواپيماها به کار مي.روند. با رشد نانوتکنولوژي، کامپوزيت.هاي پليمريبيش از پيش به کار گرفته خواهند شد.

تقويت پليمرها با استفاده از مواد آلي يامعدني بسيار مرسوم است. از نظر ساختاري، ذرات و الياف معمولاً باعث ايجاد استحکامذاتي مي.شوند و ماتريس پليمري مي.تواند با چسبيدن به مواد معدني، نيروهاي اعمال.شدهبه کامپوزيت را به نحو يکنواختي به پُرکن يا تقويت.کننده منتقل کند. در اين حالت،خصوصياتي چون سختي، شفافيت و تخلخلِ مادة درون کامپوزيت تغيير مي.کند. ماتريسپليمري همچنين مي.تواند سطحِ پُرکن را از آسيب دور نمايد و ذرات را طوري جدا از همنگه دارد که رشد تَرَک به تأخير افتد. گذشته از تمام اين خصوصيات فيزيکي، اجزايمواد نانوکامپوزيتي
مي.توانند بر اثر تعامل بين سطح ماتريس و ذرات پُرکن، ترکيبي ازخواصّ هر دو جزء را داشته باشند و بهتر عمل کنند.

کامپوزيت.هايي که بستر فلزيدارند، کم.وزن و سبک.اند و به علت استحکام و سختيِ بالا، کاربردهاي وسيعي در صنايعخودرو و هوا ـ فضا پيدا کرده.اند. اما اين کاربردها به لحاظ ضعف در قابليت کشيدهشدن در چنين کامپوزيت.هايي، محدود شده.اند. تبديل کامپوزيت به نانوکامپوزيت سببافزايش بازده استحکامي و رفع ضعفِ بالا مي.شود.

نانوکامپوزيت هاي نانوذره.اي

در اين کامپوزيت.ها از نانوذراتي همچون (خاک رس، فلزات، و...) بهعنوان تقويت.کننده استفاده مي.شود. براي مثال، در نانوکامپوزيت.هاي پليمري، ازمقادير کمّيِ (کمتر از 10درصدِ وزني) ذرات نانومتري استفاده مي.شود. اين ذرات علاوهبر افزايش استحکام پليمرها، وزن آنها را نيز کاهش مي.دهند. مهمترين کامپوزيت.هاينانوذره.اي، سبک.ترين آنها هستند.

نانوکامپوزيت.هاي نانو.لوله.اي
نانولوله.هاي کربني در دو گروه طبقه.بندي مي.شوند: نانولوله.هاي تک.ديواره ونانولوله.هاي چندديواره. در اين نوع از کامپوزيت.ها، اين دو گروه از نانولوله.ها دربستري کامپوزيتي توزيع مي.شوند. در صورتي که قيمت نانوله.ها پايين بيايد و موانعاختلاط آنها رفع شود، کامپوزيت.هاي نانولوله.اي موجب رسانايي و استحکامفوق.العاده.اي در پليمرها مي.شوند و کاربردهاي حيرت.انگيزي همچون آسانسور فضاييبراي آن قابل تصور است.
تحقيقات در زمينة توزيع نانولوله.هاي کربني در پليمرهابسيار جديد هستند. علاقه به نانولوله.هاي تک.ديواره. و تلاش براي جايگزين کردن آنهادر صنعت، به علت خصوصيات عاليِ مکانيکي و رسانايي الکتريکي آنها است. (رسانندگيالکتريکي اين نانولوله ها در حد فلزات است.(

اما در دسترس بودن و تجاري بودننانولوله.هاي چندديواره، باعث شده است که پيشرفت. بيشتري در اين زمينه صورت بگيرد. تا حدي که اکنون مي.توان از محصولاتي نام برد که در آستانة تجاري شدنِ توليد هستند. براي نمونه، نانولوله.هاي کربنيِ چندديواره در پودرهاي رنگ به کاررفته.اند.

استفاده از اين نانولوله.ها باعث مي.شود که رسانايي الکتريکي در مقدارکمي از فاز تقويت.کننده به دست آيد. از نظر نظامي نيز فراهم کردن هدايت الکتريکيفرصت.هاي انقلابي به وجود خواهد آورد. به عنوان مثال، از پوسته.هاي الکتريکي ـ مغناطيسي گرفته تا کامپوزيت.هاي رساناي گرما و لباس.هاي سربازان آينده.!

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 304]