توضیحات

عنوان فارسی: انواع روشهای مخلوط کردن نانو مواد بر روی فلزات غیرفلزات و پارچه ها

چکیده
مقدمه
کامپوزیت ها
اولین کامپوزیت
چرا از کامپوزیت‌ها
ترکیب کردن
زمینه چیست
تقویت کننده چیست
انواع کامپوزیت‌ها بر مبنای نوع مواد زمینه
کامپوزیت‌های زمینه پلیمری
کامپوزیت ‌های زمینه فلزی
کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی
طبقه ‌بندی کامپوزیت‌ ها بر مبنای فاز تقویت کننده
کامپوزیت‌های لایه‌ای
کامپوزیت‌های ذره‌ ای
کامپوزیت‌های الیافی
کامپوزیت‌ های ورقه ‌ای
کامپوزیت‌های حجمی
نانو کامپوزیت ها
طبقه‌بندی نانوکامپوزیت‌ها
نانوکامپوزیت ‌های پایه سرامیکی
نانوکامپوزیت‌های پایه فلزی
روش های تولید نانو کامپوزیت ها
روش‌های تولید نانو‌کامپوزیت‌های زمینه پلیمری
مخلوط سازی مستقیم
فرآوری محلول
پلیمریزاسیون درجا
تهیه پلیمر از مونومرها در حضور قالب‌هایی در مقیاس نانو
روش آلیاژسازی مكانیكی
روش سلژل
روش پاشش حرارتی
مزایا و معایب نانوکامپوزیت‌ها
کاربرد نانو کامپوزیت ها
صنایع خودروسازی
صنایع دریایی
صنایع دفاعی و نظامی
نتایج
منابع

4 – چکیده

اساس نانو[1]، درك خواص و رفتار جدید ذراتی با اندازه کمتر از 100 نانومتر است که به نانوساختار[2]های سااخته شاده از آن ذرات منتقل می شود. فناوری نانو امروزه در کشور مورد توجه قرار گرفته و روز به روز در حال رشد و شکوفایی هرچه بیشتراست[1].

لذا باتوجه به اهمیت توسعه صنایع مختلف درکشور و از طرف دیگر به دلیال خصوصیات منحصر به فرد و کاربرد بسیار نانوکامپوزیت[3] ها به بررسی انواع روش های ساخت وکاربرد آنها دراین مقاله می پردازیم.

5 – مقدمه

مواد نانوکامپوزیتی در سال های اخیردر علوم محض و مهندسی مورد بررسی و تحقیق زیادی قرار گرفته اند.

نانوکامپوزیت ها شامل مواد چند فازی هستند که حداقل یکی از اجزای تشکیل دهنده آن در یک بعد اندازه تا 1کمتر 01 نانومتر داشته باشد. در این مواد زمانی که یکی از فازها به ابعاد نانو میرسد، خواص نانو کامپوزیت ها نسبت به کامپوزیت های مرسوم از همان فازها تغییر می کند. شایان به ذکر است برای رسیدن به خواص بهتردر نانوکامپوزیت ها می بایست توزیع اندازه ذرات نانو و پراکندگی آن ها در فاز ماتریس[4] کامپوزیت را کنترل نمود[2].

علت اینکه این مواد نسبت به کامپوزیت های متداول خواص ویژه و مطلوب تری را از خود نشان می دهند این است که نیروهای بین سطح مشترك تقویت کننده[5] و زمینه در یک نانوکامپوزیت، به علت ابعاد نانومتری ذرات تقویت کننده، نسبت به اندازه این نیرو ها در یک کامپوزیت معمولی قوی تر می باشند.

نانوکامپوزیت ها از دو قسمت اصلی زمینه ماتریس و تقویت کننده تشکیل شده است که از لحاظ جنس به سه دسته پلیمری، فلزی و سرامیکی تقسیم بندی می شوند. هر یک از این نانوکامپوزیت ها بر اساس خواصی که دارند، کاربرد های متفاوتی نیز خواهند داشت. کامپوزیت های زمینه پلیمری، از یک رزین پلیمری پلاستیک تقویت شده مولکول درشت به عنوان زمینه به عنوان عامل تقویت کننده تشکیل شده است. از ویژگی های این دسته از کامپوزیت ها، کاربرد متنوع وگسترده، خواص خوب در دمای محیط ، سهولت ساخت و هزینه کم است. در کامپوزیت های زمینه فلزی این زمینه دارای یک فلز انعطاف پذیر می باشد. برتری های این نوع کامپوزیت ها نسبت به کامپوزیت های زمینه پلیمری دمای عملکرد بالاتر، عدم اشتغال و مقاومت بیشتر در برابر تهاجم سیالات آلی است. البته لازم به ذکر است که این نوع کامپوزیت ها نسبت به کامپوزیت های زمینه پلیمری هزینه تولید بیشتری داشته و در نتیجه استفاده از آن ها نیز محدودتر است. دسته سوم کامپوزیت ها، کامپوزیت های زمینه سرامیکی می باشد این دسته از کامپوزیت ها به دلیل مقاومت عالی در برابر اکسایش در دمای بالا بهترین گزینه برای استفاده در دما های زیاد و تنش های شدید هستند به ویژه در قطعات مهندسی که می بایست استحکام در دمای بالا داشته باشند. کامپوزیت های زمینه سرامیکی تنها کامپوزیت هایی هستند که بالای900 درجه سانتی گراد استحکام خود را حفظ می کنند[3].

نانو ساختارهای به کار رفته در نانوکامپوزیت می توانند از نانو مواد صفر بعدی مانند نقاط کوانتومی، یک بعدی مانند نانوتیوب ها، دو بعدی مانند نانو پوشش ها و سه بعدی سه بعدی مانند نانو ساختار ها تشکیل می شود. و به طور کلی نانو کامپوزیت ها می توانند خواص بهبود یافتگی مکانیکی، الکتریکی، نوری، کاتالیستی و ساختاری از خود نشان دهند.

کامپوزیت ها با داشتن آرایش های مولکولی متفاوت ، کاربرد های وسیع تر و جدیدتری را تجربه خواهند کرد. از جمله خواص مهم کامپوزیت ها، استحکام زیاد در عین وزن کم، مقاومت بالا در برابر خوردگی و خاصیت جذب امواج راداری است. این خاصیت به منظور ساخت هواپیما و زیردریایی که به وسیله رادار قابل شناسایی نیستند، مورد استفاده قرار می گیرد. نانو کامپوزیت ها از نظر ساختاری نیز می توانند به صورت های مختلف باشند.

شکل 1 : ساخت نانو کامپوزیت بر پایه گرافن جهت جذب الاینده یک نمونه از کاربرد نانو کامپوزیت ها

	2005	2010	2020	درصد رشد سالانه
کل نانوکامپوزیت ها	70	156	3190	29
نانوکامپوزیت های برپایه ترموپلاستیک ها	69	149	2540	27
نانوکامپوزیت های برپایه ترموست ها	1	7	650	55

جدول 1 : تقاضای نانو کامپوزیت ها در امریکا (هزارتن)[1] 6 – کامپوزیت ها

کلمه ی “compose”یعنی ترکیب کردن و بنابراین کامپوزیت[6] یعنی مرکب. مرکب هم که می‌دانیم، یعنی چیزی که از ترکیب چند چیز مختلف به دست آمده است. مواد کامپوزیتی به موادی گفته می‌شوند که از ترکیب چند نوع ماده به وجود آمده‌اند. وقتی می‌گوییم از ترکیب چند ماده، منظور این است که هرکدام از این مواد ترکیب‌شده، قابلیت استفاده به صورت یک مادة مستقل را دارند[4].

شکل 2 : از ترکیب زمینه و تقویت کننده کامپوزیت ایجاد می شود

6-1 – اولین کامپوزیت

کسی نمی‌داند اولین کامپوزیت کی ساخته شد. شاید اولین کامپوزیتی که بشر با آن سروکار پیدا کرد، کاه‌گل باشد. قدیم ‌ها برای ساختن خانه از گل استفاده می‌کردند، اما چون گل بعد از خشک شدن ترک می‌خورد (وقتی آب گل تبخیر می‌شود، حجم آن کاهش پیدا می‌کند و چون گل خشک نمی‌تواند خودش را جمع کند ترک می‌خورد)، مقداری کاه به آن افزودند تا حفره‌ها را پر کند و مانع از ترک خوردن گل شود. شاید هم اولین کامپوزیت را مصری‌ها ساخته باشند که در قایق‌هایشان به چوب بدنه مقداری پارچه می‌آمیختند تا در اثر خیس شدن چوب باد نکند. اما در هر حال، می‌شود گفت که مواد کامپوزیتی در سال‌های اخیر است، که به عنوان یک مادة مهندسی پذیرفته شده‌اند[4].

6-2 – چرا کامپوزیت‌ها

قبل از این گفتیم که گل به‌تنهایی و پس از خشک شدن ترک می‌خورد. کاه با خواص ارتجاعی خود این نقص گل را بر طرف می‌کند، بنابراین، مقداری از آن را به گل می‌افزایند. اصلاً علت استفاده از کامپوزیت همین خواص است. یعنی ما برای اینکه خواص بد یک ماده را بر طرف کنیم، مادة دیگری را که مکمل خواص مادة اولیه است، به آن می‌افزاییم[4].

6-3 – ترکیب کردن

وقتی دو ماده با هم ترکیب شیمیایی می‌دهند که بین آن دو یک پیوند شیمیایی مثل کووالانسی، یونی، واندروالسی و… برقرار شده باشد. به موادی که این‌گونه با هم ترکیب می‌شوند، محلول می‌گویند. بارزترین و ملموس‌ترین مثال برای محلول‌ها آلیاژها هستند.

اما وقتی دو ماده با اعمال نیرو کنار هم قرار می‌گیرند، به صورت مکانیکی با هم ترکیب شده‌اند و واضح است با برداشتن این نیرو، این ترکیب از بین می‌رود.

اما ترکیب در کامپوزیت‌ها جزء هیچ‌کدام از این دو حالت نیست، بلکه ترکیبی از نوع فیزیکی است. مثال مناسب برای این نوع ترکیب، ساندویچ است. وقتی یک یا چند ماده با مادة دیگری محاصره شود، به طوری که نتواند از محاصرة آن فرار کند، یک ترکیب فیزیکی به وجود می‌آید. برای درک بهتر این نوع ترکیب، کسی را تصور کنید که در یک باتلاق گیر افتاده است[4].

6-4 – زمینه

زمینه یک ماده مرکب، ماده‌ای است پیوسته که ماده دوم را در برگرفته است. این ماده در کاه‌ گل، گل و در مثال باتلاق و آدم، محیط باتلاق است که پیوسته است و آدم را در برگرفته است. دومین ملاک برای تعیین زمینه این است که مقدار ماده‌ای که به عنوان زمینه استفاده می‌شود بیشتر از قسمت تقویت‌کننده است.

اولین وظیفه زمینه، احاطة ماده تقویت‌کننده است، به طوری که نگذارد ماده تقویت‌کننده پراکنده شود؛ وظیفه دوم، محافظت از ماده تقویت‌کننده در برابر عوامل شیمیایی است؛ و وظیفه سوم این است که چون مواد زمینه را نرم انتخاب می‌کنند، وقتی نیرو به ماده مرکب (کامپوزیت) وارد می‌شود، توسط زمینه به ماده تقویت‌کننده انتقال داده شود تا ماده تقویت‌کننده نیرو را تحمل کند [5].

6-5 – تقویت کننده

تقویت‌کننده‌ها موادی هستند که به صورت تکه‌تکه، در یک زمینه پیوسته وارد می‌شوند تا خواص ماده زمینه را بهتر کنند.

تقویت‌کننده‌ها می‌توانند به صورت یک صفحه، یک رشته (نخ)، یا یک ذره (پودر) وارد حجم زمینه شوند و خواص آن را بهبود بخشند[5].

توجه:

برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.