فولرن ها؛ ساختار، خواص و کاربرد

ساختار فولرن ها

کربن در طبیعت دارای پنج آلوتروپ الماس، گرافیت، نانولوله، کربن بی شکل و فولرن است، که همگی جامد می باشند. (شکل1). در الماس که از سخت ترین اجسام طبیعی است، هر اتم کربن با چهار اتم کربن دیگر پیوند دارد و هیبریداسیون اتم های کربن در این ساختار، به شکل sp3 می باشد. در گرافیت شش ضلعی های ِ منتظم کربنی لایه هایی را ایجاد کرده اند که بر روی یکدیگر انباشته شده و هر لایه از طریق پیوندهای ضعیف وان در والس به لایه زیرین متصل است. هنگامی که لایه های گرافیتی در هم پیچیده شوند، نانولوله های کربنی را تشکیل می دهند. در واقع نانولوله، گرافیتی ست که به شکل لوله در آمده باشد. فولرن، نخستین مولکول کربن کروی شناخته شده با کربن های مرتب شده، در قالب کره ای به شکل توپ فوتبال می باشد.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

سال 2008، سال فناوری نانو

به اعتقاد بسیاری از محققان و مخترعان جهان، امسال را می توان سال فناوری نانو نامگذاری کرد. سالی که دانشمندان به دنبال پیشرفت فناوری نانو در علوم مختلف هستند تا علم، تجارت و زندگی مردم را به سطح بالاتری ارتقا دهند.

در چنین شرایطی جام برتری جهان از لحاظ علمی و عملی در دست کسانی است که به دنبال توسعه فناوری نانو هستند.

به روایتی دیگر می توان اذعان داشته که در قرن حاضر مجهز بودن به علم نانو برای شروع هر نوع فعالیت علمی یا تجاری امری ضروری است و هیچ راهی برای گذر از این قرن وجود ندارد مگر دستیابی به علم نانو.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

نانوذرات؛حذف کننده مونواکسيد کربن

حفاظت از جوامع شهري و روستايي در برابر آلاينده هاي زيست محيطي مستلزم انجام تحقيقاتي براي شناخت انواع آلاينده ها، منابع توليد آنها و همچنين در نظر گرفتن راهکارهاي مناسبي براي کنترل و مهار آلودگي ها در محيط است. با توجه به اين که رفع آلودگي هاي محيط زيست که مي تواند پيامدهاي نامطلوبي را در زندگي انسان ها و ديگر موجودات زنده ساکن اين کره خاکي به همراه داشته باشد، نيازمند تعليم و آموزش نيروهاي متخصص در اين زمينه است، بنابراين انجام تحقيقات پژوهشي که بتواند به روش هاي جديد و موثر براي مبارزه با آلودگي در محيط زيست دست يابد از اهميت و ضرورت بسيار زيادي برخوردار است و به همين علت تاکنون مطالعات بسياري در اين زمينه از سوي محققان کشور انجام شده که اجرايي شدن آن مي تواند نقش مهمي در سنجش، شناخت، کنترل و کاهش آلاينده هايي مانند آلودگي هاي نفتي، شيميايي و ميکروبي و همچنين بررسي اثرات مخرب آن بر محيط زيست داشته باشد.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

نانوپوشش ها

اغلب مواد و محصولات مورد استفاده ي ما نياز به پوشش دارند؛ چون نبايد در طي مراحل توليد، بسته بندي، ورود به بازار و مهم‌تر از همه در موقع مصرف، خواص و ويژگي‌هاي خود را از دست بدهند. پوشش عبارت است از يک "لايه" با ضخامتي کمتر از ماده ي پايه. پوشش ها داراي کاربردهاي متنوعي از صنايع اتومبيل گرفته تا صنايع لوزام خانگي هستند. اين پوشش ها سطوحي را که در معرض آسيب هاي محيطي مانند باران، برف، نمک ها، رسوب هاي اسيدي، اشعه ماوراء بنفش، نور آفتاب و رطوبت مي باشند را محافظت مي نمايد. از طرفي پوشش ها قابليت خش برداشتن، تکه تکه شدن و يا آسيب ديدگي در زمان استفاده، ساخت و حمل و نقل را دارند. با يافتن راه هايي مي توان از آسيب ديدن روکش ها جلوگيري کرد. فناوري نانو ايجاد نانو پوشش ها را پيشنهاد مي کند.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری ؛ روش های تولید

نیاز اقتصادی و رو به افزایش سوخت در عرصه های مختلف، تقاضا برای استفاده از مواد جدید سبک وزن مانند پلیمرها را افزایش داده است. اما از طرفی با توجه به پایین تر بودن میزان استحکام پلیمرها در مقایسه با فلزات، تقویت آن ها ضروری به نظر می رسد. تقویت پلیمرها با مواد رایج سبب لطمه خوردن به دو ویژگی اصلی پلیمرها یعنی سبکی و سهولت فرآیند پذیری می شود. از این رو در تحقیقات اخیر از مقادیر کمی (کمتر از 10% وزنی) نانوذرات به عنوان تقویت کننده در پلیمرها استفاده می شود.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

نانوسيم‌ها؛معرفي و کاربرد

مقدمه

عموماً سيم به ساختاري گفته مي شود که در يک جهت (جهت طولي) گسترش داده شده باشد و در دو جهت ديگر بسيار محدود شده باشد. نانوسيم نيز مانند نانوالياف داراي ساختار تک‌بعدي مي‌باشد. يک خصوصيت اساسي نانوسيم‌ها رسانايي الکتريکي مي باشد. با اعمال اختلاف پتانسيل الکتريکي در دو انتهاي اين ساختارها و در امتداد طولي‌شان انتقال بار الکتريکي اتفاق مي افتد. از ديگر ويژگي‌هاي نانوسيم‌ها مي‌توان به نسبت بالاي طول به قطر آن‌ها اشاره کرد (L>>D).

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

مشخصه یابی مواد نانو؛ ضرورت و دسته بندی

پس از فرآیند ساخت و تولید، ما به ابزارها و تکنیک‌هایی نیاز داریم تا ثابت و تبیین کنیم که مواد، ابزار و یا سیستم‌هایی را در مقیاس نانو ساخته‌ایم. از طرفی ابزارها و دستگاه‌های ِ ساده مانند میکروسکوپ‌هایی که هم اکنون در آزمایشگاه‌ها از آن استفاده می‌کنیم، برای مشاهده دنیای نانو کارآمد نیست. اندازه‌گیری خواص و مشخصه‌یابی نانوساختارها نیازمند روش و ابزارهای توسعه یافته است.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

روش‌هاي ساخت نانوسيم‌ها

روش‌هاي گوناگوني براي توليد نانوسيم‌ها استفاده شده است. اين روش‌ها عموماً بر اساس ليتوگرافي، تبخير اتمي، رسوب فيزيکي بخار و يا پاشش اتمي فلز بر روي الگويي که بدين منظور بر روي زير لايه پليمري و يا سيليسيمي ايجاد شده، انجام مي‌گيرد.

در ادامه به بررسي برخي از تکنيک‌هاي ساخت نانوسيم‌ها خواهيم پرداخت.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

روش‌هاي توليد و فرآوري فولرن‌ها

اغلب روش‌هايي که در تحقيقات مختلف براي توليد فولرن‌ها به کار مي‌رود، از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نبوده و يا محصول به دست آمده از آن‌ها خواص مطلوبي ندارد. بنابراين در اينجا برخي از روش‌هاي اقتصادي و بهينه براي توليد فولرن‌ها بررسي مي‌شود، که عبارتند از:

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

نانوپوشش هاي هوشمند-قسمت اول

چکيده

نانوپوششهاي هوشمند، از جمله مهم ترين دستاوردهاي بهره گيري از فناوري نانو در عرصه ساخت و توليد پوشش ها به شمار مي روند که علاوه بر کارکردهاي گوناگون و چند منظوره، انتظارات مصرف کنند را در زمينه صرفه جويي در هزينه و انرژي برآورده مي سازند. مواد نانو ساختار در پوشش هاي هوشمند ضد خوردگي، ضد رادار، تصفيه کننده هوا، تميز کننده سطوح و پوشش هاي زيست فعال(1) بکار مي روند. اين مواد با بهره گيري از برخي عوامل محيطي از جمله نور، گرما و يا با حساسيت به برخي تغييرات شيميايي همچون وقوع واکنش خوردگي، عکس العمل مناسب و کارکردهاي مورد انتظار را بروز مي دهند. در اين مقاله نقش نانوذرات در عملکرد هوشمندانه هر يک از پوشش هاي فوق مورد بررسي قرار مي گيرد.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

روش‌های تولید نانولوله‌های کربنی؛

روش تخلیه قوس الکتریکی

اولین روش تولید نانولوله‌ی کربنی، فرایند قوسی است که در سال 1991 توسط ایجیما(Iijima)  در ژاپن پایه‌گذاری شد. با فاصله زمانی کمی این روش با فن سایش لیزری در دانشگاه رایس(Rices)  توسعه یافت. در پنج سال اخیر روش رسوب گذاری شیمیایی (CVD)، روش متداول در رشد نانولوله‌ها شده است. شکل فرایند و رشد ایده‌آل، بستگی به کاربرد نانولوله‌ها دارد. برای کاربردهای کامپوزیتی و کاربردهای سازه‌ای، احتیاج به روشی است که بتواند در روز چندین تن تولید داشته باشد. بر خلاف این مورد در کاربردهای نانوالکترونیک، تشعشع میدانی، نمایشگرها و حسگرها نیاز به رشد کنترل شده (ضخامت معین) نمونه‌ها می‌باشد. روش‌های سنتز نانولوله‌های کربنی متنوع بوده و از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

نانوپوشش های هوشمند-قسمت دوم

در ادامه مطلب قبل به معرفی انواع نانو پوشش های هوشمند و کاربردهای آنها می پردازیم:

4- نانوپوشش های هوشمند تصفیه کننده هوا

نانوپوشش های تصفیه کننده هوا بر روی سطوح خارجی ساختمان ها و جاده ها به ویژه در نقاط پرتردد و دارای آلودگی بالا قابل استفاده هستند. به کارگیری این پوشش ها یکی از راه های کاهش خسارات ناشی از آلودگی هوا، به ویژه کاهش درصد NOX و 6VOC محیط محسوب می گردد. هم اکنون این نوع پوشش ها به دو شکل پوشش های آلی و غیرآلی تولید می شوند. عامل تأثیر گذار مهم در عملکرد این دسته از پوشش های هوشمند، اکسیدهای فلزی نیمه هادی و فوتوکاتالیست هایی نظیر CdS, WO3 , TiO2 و ZnO است که از میان آنها استفاده از TiO2 و یا دی اکسید تیتانیوم به دلیل پایداری شیمیایی بالا، سمیت پایین و ارزان بودن رایج تر است. یکی دیگر از مهم ترین اجزای سازنده این دسته از نانوپوشش ها انواع نمک های کربنات است که شامل کربنات کلسیم، کربنات روی، کربنات منیزیم و یا مخلوطی از آنهاست که رایج ترین آنها کربنات کلسیم است. این ترکیب می تواند ماده حاصل از واکنش فوتوکاتالیستی میان رادیکال های آزاد تولید شده روی سطح نانوذرات دی اکسید تیتانیوم با NO و یا NO2 را به نمک های معدنی کم خطر تبدیل کند.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

روش‌های تولید نانولوله‌های کربنی؛

روش سایش لیزری

در سال 1996، گروه اسمایلی  از دانشگاه رایس، سنتز نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره با بازدهی بیش از 70% را به وسیله روش تبخیر لیزری میله‌های گرافیتی با مقدار کم نیکل و کبالت (به عنوان کاتالیست) در 1200 درجه سانتی گراد گزارش دادند.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

نانوذرات مغناطيسي؛ معرفي و کاربرد

1. مقدمه

واژه مغناطيس کلمه‌اي يوناني است که به بعضي سنگ‌هاي طبيعي اکسيد آهن اطلاق مي‌شد. اين سنگ‌ها از اين خاصيت برخوردارند که بر يکديگر و بر ذرات آهن يا فولاد نيرو وارد مي‌آورند. يونانيان باستان، بيش از 2500 سال پيش با پديده‌ي آهنربايي آشنا بودند. تالس که اغلب از او به عنوان پدر علم يونان ياد مي‌شود، ماده‌ي کاني مگنتيت (Fe3O4) که آهن را مي‌ربايد، مي‌شناخت. اين کاني بيشتر در مگنزيا (ترکيه امروزي) يافت مي‌شده است و نام مگنتيت نيز از همين اسم گرفته شده است. چيني‌هاي باستان نيز با ويژگي‌هاي مغناطيسي برخي از سنگ‌هاي آهنربا آشنايي داشتند و تکه‌هايي از اين سنگ‌ها را به صورت قطب‌نماهاي ساده در دريانوردي به کار مي‌بردند.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

روش‌هاي توليد نانولوله‌هاي کربني؛

روش رسوب شيميايي فاز بخار (CVD)

1. رسوب شيميايي فاز بخار  (CVD)

روش رسوب‌ شيميايي فاز بخار مستلزم رسوب‌گذاري ماده‌ي شامل نانوذرات از فاز گازي است. ماده آنقدر گرم مي‌شود تا به صورت گاز درآيد و سپس به صورت يک ماده جامد بر روي سطح، معمولاً تحت خلأ رسوب‌گذاري مي‌گردد. ممکن است رسوب‌گذاري مستقيم يا رسوب‌گذاري از طريق واکنش شيميايي، محصول تازه‌اي را به وجود آورد که با ماده‌ي تبخير شده تفاوت زيادي داشته باشد. اين فرآيند به آساني نانوپودرهايي از اکسيدها و کاربيدهاي فلزات را پديد مي‌آورد، مشروط بر اينکه بخارات کربن يا اکسيژن همراه با فلز در محيط وجود داشته باشد.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

مشخصه‌یابی مواد نانو؛ میکروسکوپ‌های پروپی روبشی

1. میکروسکوپ نیروی اتمی  (AFM)

¹AFM نوع دوم میکروسکوپ‌های پروپی روبشی است که سطح نمونه را توسط یک سوزن تیز² روبش می‌کند. AFM بر پایه‌ی‌ نیروی الکترونی بین نوک پروپ میکروسکوپ و نمونه است. نیروی برهم‌کنش بین نوک پروپ و سطح نمونه، به فاصله‌ی نمونه از نوک پروپ بستگی دارد. برای مثال، وقتی نمونه به نوک پروپ بسیار نزدیک باشد، نیروی دافعه‌ی واندروالس، و هرگاه سطح نمونه از نوک پروپ دور باشد، نیروی جاذبه‌ی واندروالس نقش مهمی را بازی می‌کنند.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

مشخصه‌یابی مواد نانو؛

میکروسکوپ‌های پروپی روبشی (STM)

میکروسکوپ‌های پروپی روبشی¹  (SPMs) از دیگر ابزاری است که جهت مشخصه‌یابی و آنالیز نانومواد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

میکروسکوپ پروپی روبشی، در طی 25 سالی که از اختراع‌اش می‌گذرد، در بسیاری از حوزه‌های علمی و صنعتی کاربرد وسیعی یافته است. قدرت بزرگ‌نمایی بسیار بالا، سادگی استفاده و عدم نیاز به آماده‌سازی‌های پیچیده از جمله مزایایی است که موجب شده است پژوهشگران و محققان تمایل زیادی به استفاده از آن داشته باشند.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

فناوری نانو در عرصه دفاعی امنیتی-قسمت دوم

در قسمت قبل به معرفی برخی کاربردهای فناوری نانو در عرصه نظامی پرداختیم و در این قسمت نیز به معرفی دیگر کاربردهای نانومواد در این عرصه می پردازیم.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

فناوری نانو در عرصه دفاعی – امنیتی-قسمت اول

چکیده

به کارگیری فناوری نانو در صنایع نظامی به خصوص در زمینه امنیتی – دفاعی در دهه اخیر مورد توجه پژوهش گران قرار گرفته است. استفاده از این فناوری در تجهیزات دفاعی راه هایی به سوی بهبود اسلحه ها، ابتکار در ساخت مواد با وزن سبک و مقاوم به دمای بالا برای هواپیماها، راکت ها و ایستگاه های فضایی را هموار نموده است. تسلط اطلاعاتی از طریق نانو الکترونیک پیشرفته، به عنوان یک توانایی مهم نظامی، کارایی بالاتر در تجهیزات نظامی و استفاده از ربات های پیشرفته به جای استفاده از نیروی انسانی نظامی، پیشرفت در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت از عوامل شیمیایی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارایی خودروهای نظامی از دیگر قابلیت های این فناوری نوین در حوزه نظامی – دفاعی و امنیتی است. در این مقاله سعی شده است کاربردهای نظامی – دفاعی و امنیتی این فناوری مورد بررسی قرار گیرد.

 1.مقدمه

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید

روش‌های تهیه نانوذرات؛

روش آلیاژسازی مکانیکی

1. مقدمه

روش آلیاژسازی مکانیکی اولین بار توسط بنیامین(Benjamin)  و همکاران‌اش در اواخر دهه شصت ِ قرن بیستم میلادی معرفی شد. آن‌ها این روش را به منظور تولید سوپرآلیاژهای پایه نیکلی استحکام یافته با ذرات اکسیدی به کار بردند.

برای مشاهده بقیه متن روی ادامه مطلب کلیک کنید