نانوفناوری و علم مواد

تعداد بازدید: 2215
چهارشنبه 03 دي 1393

نانوفناوری و علم مواد

برای بررسی ارتباط نانو فناوری و علم مواد (Nano Tchnology & Material Science) باید ابتدا به تاریخچه فناوری نانو پرداخت. پیشینه فناوری نانو به پیش از قرون وسطی باز می گردد. جام لیکرگوس که در قرن چهارم پس از میلاد ساخته شده، نمونه ای از استفاده از نانو فناوری است. این جام در نور روز، رنگ سبز و در هنگام تابش نور مستقیم، رنگ قرمز و صورتی دارد. در قرون وسطی نیز برای تهیه شیشه های رنگی کلیسا، از ذرات نانومتری طلا استفاده می شده است.

در سال 1960 ریچارد فاینمن که فیزیکدانی برجسته و برنده جایزه نوبل بود، سخرانی را در جامعه فیزیک آمریکا ارائه داد که انقلابی در علم و فناوری ایجاد نمود. او در سخرانی خود به این نکته اشاره کرد که می توان دایرةالمعارف بریتانیکا را روی یک سنجاق، ارائه کرد و ابعاد آن را به میزان 25000 برابر کوچک نمود. پیشنهاد فاینمن این بود که می توان اتم های مجزا را دستکاری کرده و ساختار های جدید ایجاد کرد که خواص متفاوتی دارند. اما واژه فناوری نانو نخستین بار توسط نوریوتاینوچی مطرح شد. اگرچه در دهه های 50 و 60 میلادی تحقیقات گسترده ای روی ذرات فلزی کوچک و سیال مغناطیسی در حال انجام بود، ولی این پژوهش ها در حیطه فناوری نانو قرار نمی گرفت. علم نانو، به مطالعه و بررسی مولکول ها و ساختارهایی با ابعاد 1 تا 100 نانومتر می پردازد. واژه نانو در مقیاس های علمی برابر یک میلیاردیم است. شکل زیر با مقایسه مقیاس ها، تصور واضح تری از مقیاس نانو، ارائه می دهد.

نانو فناوری توانایی تولید مواد، ابزار ها و سیستم های جدید با کنترل مولکول ها و اتم ها و استفاده از خواص آن ها در مقیاس نانو است. در واقع فناوری نانو، یک رشته مجزا نیست، بلکه یک رویکرد جدید در تمامی رشته هاست. نانو فناوری در زمینه های مختلف مانند صنایع غذایی، داروسازی، پزشکی، الکترونیک، کامپیوتر، انرژی، محیط زیست، هوا- فضا و سایر رشته ها کاربرد دارد.

مطالعه نانومواد حاکی از این مطلب است که هنگامی که اندازه ذرات به کمتر از 100 نانومتر می رسد، خواص فیزیکی و شیمیایی آن ها تغییر می کند. به عنوان مثال نقطه ذوب و خواص نوری تحت تاثیر اندازه و شکل مواد تغییر می کنند.

  مقیاس نانو

دسته بندی نانو مواد

نانو مواد دارای چشم انداز ویژه ای هستند که می تواند در زمینه های وسیعی از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. از مهم ترین خواص مواد نانو سایز، ابعاد آن ها می باشد. موادی به عنوان مواد نانو نامبرده می شوند که یکی از بعاد خطی آن ها کمتر از 100 نانو متر باشد. مواد نانو سایز با خوشه ای از مولکول ها در حد یک نانومتر یا کمتر و یا با چند عدد کریستال که دارای ابعاد کمتر از 100 نانومتر هستند، می باشند. اگر اندازه دانه با اندازه ذره یکی باشد به ذره نانو، تک کریستال گویند. ذرات نانو بسته به ابعادشان به چهار دسته تقسیم می شوند:

- ذرات صفر بعدی (مانند ذرات کروی که قطر آن ها زیر 100 نانو متر باشد.)

- ذرات یک بعدی (مانند نانو وایرها)

- ذرات دو بعدی (مانند فیلم نازک)

- ذرات سه بعدی (مانند مواد با ساختار نانو)

نانو مواد را می توان به شکل زیر  نیز تقسیم بندی کرد:

- مواد نانوساختار توده ای

- نانوذرات (ذرات کوانتومی یا نقاط کوانتومی)

- نانوسیم ها

- نانولوله ها

- نانوالیاف

- مواد نانو حفره ای

- فولرین ها

  نانو ساختارها، nanostructures

روش های سنتز نانو مواد

به طور کلی روش های سنتز نانو مواد را می توان به دو دسته بالا به پایین و پایین به بالا تقسیم بندی کرد.

- روش های بالا به پایین: در این روش، ابعاد یک ماده توده ای کاهش پیدا می کند تا به ابعاد مورد نظر برسد. از جمله روش های بالا به پایین می توان به لیتوگرافی و فعال سازی مکانیکی اشاره کرد.

-روش های پایین به بالا: در این روش با کنترل آرایش و چیدمان اتم ها و مولکول ها می توان به محصول مورد نظر دست یافت. از جمله روش های پایین به بالا می توان به رسوب شیمیایی از فاز بخار و سل – ژل اشاره کرد.

معروف ترین روش های سنتز نانومواد عبارتند از:

- روش های مکانیکی

- رسوب دهی شیمیایی از فاز بخار (CVD)

- رسوب دهی فیزیکی از فاز بخار (PVD)

- روش آئروسل

- کند و پاش یا اسپاترینگ

- هیدروترمال و سولوترمال

 

- میکروامولسیون و مایسل معکوس

- سل- ژل

- رسوبگذاری

- احیای الکتروشیمیایی

- تخریب حرارتی

- سونوشیمی

- لیتوگرافی

نانو

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

 Kohler, J.M. Nanotechnology an introduction to nanostructuring techniques, Wiley, 2007.

 

صفحه مهندسی مواد و متالورژی

مجله علمی ویکی پی جی

 

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

نانو فناوری و علم مواد از دید tebyan.net

فناوری نانو علم دستكاری و بازچینی اتم ها برای ساخت مواد، ابزارها و سیستم های مفید در مقیاس یك میلیاردم متر است به بیانی منظور از مقیاس نانو ابعادی حدود nm 1 تا nm  100 است. به عقیده ما یکی از برترین فناوری های امروز علم نانو است که در این نوشتار به مزایای آن و خلاصه ای از کاربردهای نانو می پردازیم اولین جرقه فناوری نانو در سال 1959 توسط ریچارد فاینمن زده شد، وی نظریه ای ارائه کرد كه در آینده‌ می‌توان مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقیم دستكاری كرد و در سال 1947 کلمه فناوری نانو برای اولین بار توسط استاد دانشگاه توكیو بیان شد . استفاده از خواص ماده در مقیاس نانو، دارای فواید و منافعی است که موجب تحولات اساسی در زندگی انسان می شود. صرفه جوئی در مصرف انرژی، صرفه جویی اقتصادی، صرفه جویی در زمان، تامین محصول بیشتر باهزینه کمتر، افزایش کیفیت محصول و درنتیجه افزایش استانداردهای زندگی، ایجاد زندگی سالم، کاهش وابستگی های اقتصادی به سایر تکنولوژیهای پیشرفته و افزایش درآمدهای ملی از جمله فوایدی است که می توان نام برد. بوسیله نانو می توان از مواد که در حالت عادی ممکن است خاصیت خاصی نداشته باشند و فقط یک ماده معمولی باشند، خاصیتی جدید بوجود آورد...ادامه

نانو فناوری و علم مواد از دید wikipedia.org

Nanotechnology (sometimes shortened to "nanotech") is the manipulation of matter on an atomic and molecular scale. Generally, nanotechnology works with materials, devices, and other structures with at least one dimension sized from 1 to 100 nanometres. Quantum mechanical effects are important at this quantum-realm scale. With a variety of potential applications, nanotechnology is a key technology for the future and governments have invested billions of dollars in its research. Through its National Nanotechnology Initiative, the USA has invested 3.7 billion dollars. The European Union has invested 1.2 billion and Japan 750 million dollars. Nanotechnology is very diverse, ranging from extensions of conventional device physics to completely new approaches based upon molecular self-assembly, from developing new materials with dimensions on the nanoscale to direct control of matter on the atomic scale. Nanotechnology entails the application of fields of science as diverse as surface science, organic chemistry, molecular biology, semiconductor physics, microfabrication, etc. Scientists debate the future implications of nanotechnology. Nanotechnology may be able to create many new materials and devices with a vast range of applications, such as in medicine, electronics, biomaterials and energy production. On the other hand, nanotechnology raises many of the same issues as any new technology, including concerns about the toxicity and environmental impact of nanomaterials, and their potential effects on global economics, as well as speculation about various doomsday scenarios. These concerns have led to a debate among advocacy groups and governments on whether special regulation of nanotechnology is warranted...more

نانو فناوری و علم مواد از دید sciencedaily.com

Brown University scientists may have figured out a way. In a paper published in Nature, Huajian Gao and researchers from the University of Alabama and China report a new mechanism that governs the peak strength of nanostructured metals. By performing 3-D atomic simulations of divided grains of nanostructured metals, Gao and his team observed that dislocations organize themselves in highly ordered, necklace-like patterns throughout the material. The nucleation of this dislocation pattern is what determines the peak strength of materials, the researchers report. The finding could open the door to producing stronger, more ductile metals, said Gao, professor of engineering at Brown. This is a new theory governing strength in materials science,he added. Its significance is that it reveals a new mechanism of material strength that is unique for nanostructured materials...more

بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان اصفهان 97
بیست و یکمین نمایشگاه تخصصی ساختمان اصفهان 97   عنوا ...بیشتر
نمایشگاه صنعت ساختمان البرز 97
نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان البرز 97   عنوان: نمایشگ ...بیشتر
اولین نمایشگاه تخصصی سونا و جکوزی قزوین 97
نمایشگاه تخصصی سونا، استخر و جکوزی قزوین 97   عنوان: ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه ساختمان، سیستم های گرمایشی و سرمایشی اراک 97
هفدهمین نمایشگاه تخصصی ساختمان، سیستم های گرمایشی و سرمایشی اراک 97   ...بیشتر
هجدهمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات سرمایشی گرمایشی همدان 97
نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان،آسانسور، درب و پنجره، تجهیزات و تاسیسات سرمایشی و گر ...بیشتر
دوازدهمین نمایشگاه بین المللی ایران پلاست تهران 97
نمایشگاه بین المللی ایران پلاست تهران 97   عنوان: نم ...بیشتر
نمایشگاه ساختمان، درب، پنجره، یراق آلات، لوازم، تجهیزات و ماشین آلات ساختمان سنندج 97
نمایشگاه ساختمان، درب، پنجره، یراق آلات، لوازم، تجهیزات و ماشین آلات ساختمان سنن ...بیشتر
اولین نمایشگاه بین المللی صنعت گاز شهر آفتاب تهران 97
اولین نمایشگاه بین المللی صنعت گاز تهران 97   عنوان: ...بیشتر
شانزدهمین نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان کرمان 97
شانزدهمین نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان کرمان 97   عنو ...بیشتر
نمایشگاه تخصصی لوازم و تجهیزات خانه و آشپزخانه، حمام، سونا و استخر اصفهان 97
نمایشگاه تخصصی لوازم و تجهیزات خانه و آشپزخانه، حمام، سونا و استخر اصفهان 97 ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تجهیزات پزشکی، دندان پزشکی، دارویی و آزمایشگاهی تبریز 97
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تجهیزات پزشکی، دندان پزشکی، دارویی و آزمایشگاهی تبری ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر