خانه » پروژه » شیمی و زیست شناسی » دانلود مقاله آشنایی با نانوکامپوزیت ها
دانلود مقاله آشنایی با نانوکامپوزیت ها

دانلود مقاله آشنایی با نانوکامپوزیت ها

آشنایی با نانوکامپوزیت ها
فهرست مطالب فصل یکم ۵
مقدمه ای بر نانوتکنولوژی ۵
۱-۱) مقدمه ۶
۱-۲) نانوتکنولوژی چیست؟ ۷
۱-۳) عناصر پایه در فناوری نانو ۸
۱-۳-۱) روش های ساخت عناصر پایه ۹
۱-۴) نانوذرات ۱۰
۱-۴-۱) خواص نانوذرات ۱۲
۱-۴-۲) روش های تولید نانوذرات ۱۳
۱-۴-۳) متداولترین نانوذرات ۱۴
۱-۴-۴) کاربردهای نانوذرات ۱۶
فصل دوم ۱۷
آشنایی با نانوکامپوزیت ها ۱۷
۲-۱) مقدمه ۱۸
۲-۲ ) نانوکامپوزیت چیست؟ ۱۹
۲-۲-۱) طبقه بندی نانوکامپوزیت ها ۲۱
۲-۳) نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری ۲۲
الف – مخلوط سازی مستقیم ۲۴
ب- فرآوری محلولی ۲۵
ج- پلیمریزاسیون درجا ۲۵
۱- رزین های اپوکسی ۲۸
۳- پلی پروپیلن ۲۹
۴- پلی استایرن ۳۰
۲-۳-۲) نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری حاوی نانوذرات ۳۰
۲-۳-۳) نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری حاوی نانولایه ها ۳۲
الف- نانو لوله های کربنی ، تک دیواره و چند دیواره ۳۸
ب- روش های تولید نانو کامپوزیت پلیمری حاوی نانو لوله های کربنی ۴۰
۲-۳-۶) طراحی نانو کامپوزیت های پلیمری ۴۲
ب- مکانیزم های اتلاف انرژی در نانو کامپوزیت های پلیمری ۴۵
۲-۴) نمونه هایی از نانو کامپوزیت های با زمینه پلیمری: ۴۷
سیلیکاتهای لایه ای مورد استفاده: ۴۸
کریستالیزه شدن نانو کامپوزیت: ۵۰
۲-۴-۲) روشهای ساخت نانو کامپوزیت پلیمر- خاک رس ۵۲
ب- روش اصلاح مونومر ۵۳
ج- روش ولکانیزاسیون توام ۵۴
د- روش حلال مشترک ۵۴
ه- روش اینترکالیش مذاب پلیمر ۵۵
۲-۴-۳) نانو کامپوزیت نایلون- ۶- خاک رس ۵۶
روش پلیمریزاسیون در جا برای ساخت نانوکامپوزیت نایلون-۶ ۵۷
۲-۵) نانوکامپوزیت های زمینه سرامیکی ۶۱
۲-۵-۳) نانوکامپوزیت Al2O3/Ni ۶۳
۲-۵-۵) نانوکامپوزیت Al2O3/SiC ۶۵
۲-۶-۱) نانوکامپوزیت Mg/SiC ۶۵
۲-۶-۳)نانوکامپوزیت Cu/Al2O3 ۶۷
۲-۸) نکات مهم در طراحی نانوکامپوزیت ها ۶۹
۲-۹ ) خواص مهندسی نانوکامپوزیت ها ۷۰
خصوصیات ممانعت کنندگی ۷۳
دمای تغییر شکل تحت بار(DTUL) ۷۴
۲-۱۰ ) کاربردهای نانوکامپوزیت ها در صنعت ۷۶
منابع: ۷۸
فصل سوم ۸۰
پژوهشهای نوین ۸۰
در ۸۰
نانوکامپوزیت ها ۸۰
چکیده: ۸۱
مقدمه: ۸۲
نحوه تولید نانوکامپوزیتCNT- Epoxy ۸۳
تخلیص CNT ۸۳
روشهای ادغام CNT در اپوکسی و تولید کامپوزیت نهایی: ۸۴
خواص نانوکامپوزیتهایCNT-Epoxy ۹۱
خواص نوری و حرارتی ۹۴
خواص مکانیکی ۹۶
نتایج بحث: ۱۰۲
مراجع: ۱۰۳
۳-۲-۱) تأثیر ساختار بر آتش گیری نانوکامپوزیت پلیمر- خاک رس ۱۰۹
مقالۀ ۳-۳) ۱۱۱
مقالۀ ۳-۴) ۱۱۳
واژه نامه ۱۱۶
فصل یکم
مقدمه ای بر نانوتکنولوژی
۱-۱) مقدمه
سال ۱۹۵۹ سالی تاریخی برای علم و تکنولوژی است. در این سال فناوری مهندسی مولکولی (نانوتکنولوژی) اولین بار توسط ریچارد فاینمن ، برنده جایزه نوبل فیزیک که ملقب به پدر علم نانوتکنولوژی است مطرح شد. وی بیان کرد فضای زیادی در پایین وجود دارد . همین جمله پایه علم نانوتکنولوژی شد. در حقیقت او این نکته را مطرح ساخت که اصول علم فیزیک چیزی جز امکان ساختن اتم به اتم اشیاء بیان نمی کنند. او پیشنهاد کرد که می توان اتم های مجزا را دستکاری کرد و مواد و ساختارهای کوچکی را تولید نمود که خواص متفاوتی دارند.
در دهه ۵۰ و ۶۰ میلادی فعالیت های زیادی روی ذرات فلزی کوچک در حال انجام بود. در آن زمان این فعالیت ها را نانوتکنولوژی نمی نامیدند. تولید سیلیکون متخلخل در سال ۱۹۶۵ و یا کار روی تولید ذرات نانومتری فلزات قلیایی به وسیله تبخیر فلز سدیم ، پتاسیم و چگالش سریع آن ها، از جمله این فعالیت ها بود. سیال های مغناطیسی نیز در دهه ۶۰ توسعه یافتند. این مواد شامل نانوذرات مغناطیسی هستند که در یک مایع توزیع شده اند.
۱-۲) نانوتکنولوژی چیست؟
پیشوند نانو در اصل یک کلمه یونانی است. معادل لاتین این کلمه، Dwarf است که به معنی کوتوله و قد کوتاه است. این پیشوند در علم مقیاس ها به معنی یک میلیاردم است.
بنابراین این یک نانومتر، یک میلیاردم متر است. این مقیاس را با ذکر مثال هایی عینی، بهتر می توان حس کرد.  یک تار موی انسان بطور متوسط قطری حدود ۵۰۰۰۰ نانومتر دارد. کوچکترین اشیای قابل دید توسط چشم غیرمسلح اندازه ای حدود ۱۰۰۰۰ نانومتر دارند.
به بیان ساده تر علم نانو مطالعه اصول اولیه مولکول ها و ساختارهای با ابعاد بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است. این ساختارها را نانوساختار می نامیم. نانوتکنولوژی، کاربرد این ساختارها در دستگاه¬های با اندازه نانومتری است.
تعریف دیگری که می توان از نانوتکنولوژی ارائه نمود این است که نانوتکنولوژی شکل جدیدی از ساخت مواد بوسیله کنترل و دستکاری واحدهای ساختمانی آن ها در مقیاس نانو است. می توان گفت نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاه¬ها و سیستم ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و پدیده های نوظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته اند.
یکی از ویژگی های مهم نانوتکنولوژی، جنبه چندرشته ای بودن آن است. مفهوم چند رشته ای در نانوتکنولوژی بدان معناست که نیروی کاری نانوتکنولوژی باید دارای بینش وسیعی از مفاهیم زیست شناسی، فیزیک، شیمی، اصول مهندسی طراحی، کنترل فرآیند و محصولات باشد. برای درک مفاهیم پایه ای و تدوین قوانین در مقیاس نانو تقریباً به تمامی علوم نیاز است. اصل چند رشته ای بودن نانوتکنولوژی بیانگر این حقیقت است که این علم رشته جدیدی نیست بلکه رویکردی جدیدی در تمام رشته هاست و تمام عرصه های مختلف علم و فناوری را در برمی گیرد. آنچه باعث ظهورنانوتکنولوژی شده، نسبت سطح به حجم بالای نانو مواد است. این موضوع یکی از مهمترین خصوصیات مواد تولید شده در مقیاس نانو است. در مقیاس نانو، اشیاء شروع به تغییر رفتاری می کنند و رفتار سطوح بر رفتار توده ای ماده غلبه می کند.
در این مقیاس برخی روابط فیزیکی که برای مواد معمولی کاربرد دارند، نقض می شوند. در حقیقت در این مقیاس، قوانین فیزیک کوانتوم وارد صحنه می شوند و امکان کنترل خواص ذاتی ماده از جمله دمای ذوب، خواص مغناطیسی، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد، بدون تغییر در ترکیب شیمیایی ماده وجود خواهد داشت.
۱-۳) عناصر پایه در فناوری نانو
تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری های دیگر در مقیاس مواد و ساختارهایی است که در این فناوری مورد استفاده قرار می گیرند. البته تنها کوچک بودن اندازه مدنظر نیست، بلکه زمانی که اندازه مواد در این مقیاس قرار می گیرد، خصوصیات ذاتی آنها از جمله رنگ، استحکام، مقاومت به خوردگی و … تغییر می یابد.
در حقیقت اگر بخواهیم تفاوت این فناوری را با فناوری های دیگر به صورت قابل ارزیابی بیان نماییم، می توانیم وجود عناصر پایه را به عنوان یک معیار ذکر کنیم. عناصر پایه در حقیقت همان عناصر نانومقیاسی هستند که خواص آنها در حالت نانومقیاس با خواص شان در مقیاس بزرگتر فرق می کند.
اولین و مهمترین عنصر پایه، نانو ذره  است. منظور از نانوذره، همانگونه که از نام آن مشخص است، ذراتی با ابعاد نانومتری در هر سه بعد می باشد. نانوذرات می توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند، مانند نانوذرات فلزی، سرامیکی و … .
دومین عنصر پایه، نانوکپسول  است. همان طور که از اسم آن مشخص است، کپسول هایی هستند که قطر نانومتری دارند و می توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و کپسوله کرد.
عنصر پایۀ بعدی نانو لوله کربنی  است. این عنصر پایه در سال ۱۹۹۱ در شرکت NEC کشف شد و در حقیقت لوله هایی از گرافیت می باشند. اگر صفحات گرافیت را پیچیده و به شکل لوله در بیاوریم، به نانو لوله های کربنی می رسیم. این نانو لوله ها دارای اشکال و اندازه های مختلفی هستند و می توانند تک دیواره یا چند دیواره باشند. این لوله ها خواص بسیاری جالبی دارند که منجر به ایحاد کاربردهای جالب توجهی از آنها می شود.
عناصر پایه گوناگون و متنوع دیگری نیز وجود دارند، مانند مواد نانو بلوری توده ای، مواد نانوحفره ای، نانوالیاف ها، نانو سیم ها، فولرین ها و … . در قسمت های بعدی، با توجه به کاربردی که این عناصر پایه در ساخت نانوکامپوزیت ها دارند، به توضیح برخی از آنها خواهیم پرداخت.
۱-۳-۱) روش های ساخت عناصر پایه
به طور کلی عناصر پایه با دو رویکرد «بالا به پایین» و «پایین به بالا» قابل ساخت می باشند. در رویکرد بالا به پایین برای تولید محصول، یک ماده توده ای را، شکل دهی و اصلاح می کنند. در حقیقت دراین روش، یک ماده بزرگ را بر می داریم و با کاهش ابعاد و شکل دهی آن، به یک محصول با ابعاد نانو می رسیم. به عبارت دیگر، اگر اندازه یک ماده توده ای را به طور متناوب کاهش دهیم تا به یک ماده با ابعاد نانومتری برسیم، از رویکرد بالا به پایین استفاده کرده ایم. این کار اغلب و نه همیشه، شامل حذف بعضی از مواد به شکل ضایعات است. مثل ماشین کاری یک بخش فلزی از یک موتور یا نانو ساختاری کردن فلزات به طریق تغییر شکل دهی که شامل ضایعات نیست. از دیگر روشهای ساخت این نوع از مواد، می توان به لیتوگرافی، فرآوری مکانیکی،  فرآوری حرارتی و ریسندگی اشاره کرد.
رویکرد پایین به بالا درست عکس رویکرد بالا به پایین می باشد. دراین رویکرد محصول از کنار هم قرار دادن مواد ساده تر بوجود می آید، مانند ساخت یک موتور از قطعات آن، در حقیقت کاری که در اینجا انجام میشود، کنار هم قراردادن اتم ها و مولکولها (که ابعاد کوچکتر از مقیاس نانو دارند) برای ساخت یک محصول نانومتری است. تصور کنید قادریم اتم ها و مولکول ها را به طور واقعی ببینیم و آنها را به طور دلخواه کنار هم قرار دهیم تا شکل مورد نظر حاصل شود. معمولاً روش های پایین به بالا ضایعاتی ندارند.
رسوبی دهی فاز گاز، رسوب دهی از فاز مایع، الگو برداری از نانو ساختارها، قوس الکتریکی، خودآرایی در محلول و …، برخی از روشهای ساخت مواد با رویکرد پایین به بالا هستند.
۱-۴) نانوذرات
نانو ذرات رایج ترین عناصر در علم و فناوری نانو بوده و خواص جالب توجه آنها باعث گردیده است کاربردهای بسیار متنوعی در صنایع شمیایی، پزشکی و دارویی، الکترونیک و کشاورزی داشته باشند.
طبق تعریف یک نانو ذره به ذره ای گفته ای می شود که ابعادی بین ۱ تا ۱۰۰ نانو متر داشته باشد. نانوذرات از طیف وسیعی از مواد ساخته می شوند. متداولترین و پرکارترین آنها، نانوذرات سرامیکی هستند. با توجه به تعریف نانوذرات ممکن است این ذهنیت بوجود آید که این ذرات با چنین ابعادی در هوا معلق خواهد ماند. اما در واقع چنین نیست و نیروهای الکترواستاتیکی بین این ذرات، آنها را در کنار هم قرار می دهد.
نانوذرات در اندازه های پایین نانو خوشه به حساب می آیند. همچنین نانوکره ها، نانو میله ها، و نانو فنجان ها تنها اشکالی از نانوذرات در نظر گرفته می شوند. نانو بلورها و نقاط کوانتومی نیمه هادی زیر مجموعه نانوذرات هستند.
چنین نانوذراتی در زمینه های مختلف الکترونیکی و الکتریکی و بیودارویی به عنوان حامل دارو و عوامل تصویر برداری کاربرد دارند.
تعیین مشخصات نانوذرات برای کنترل سنتز، خواص و کاربرد آنها ضروری است. مشخصات این ترکیبات با استفاده از روش های گوناگون نظیر آنالیز میکروسکوپ الکترونی، AFM طیف سنجی فوتوالکترونی، x-ray و FT-IR سنجیده می شود.
نانوذرات زمینه های کاربردی زیادی دارند که مهم ترین آنها عبارتند از:
۱- مواد کامپوزیت    ۷- باتری ها و پیل های سوختی
۲- کامپوزیت های ساختاری            ۸- روان کننده ها
۳- کاتالیزور     ۹- پزشکی و داروسازی
۴- بسته بندی     ۱۰- محافظت کننده ها
۵- روکش ها     ۱۱- آنالیززیستی و تشخیص پزشکی
۶- افزودنی های سوخت و مواد منفجره ۱۲- ساینده ها
۱-۴-۱) خواص نانوذرات
با توجه به تعریفی که از نانو ذرات ارائه کردیم، یکی از سؤال های مهم در تولید مواد نانو این است که آرایش هندسی و پایداری اتم ها با تغییر اندازه ذرات چه تغییری می کند؟
اولین اثر کاهش اندازه ذرات، افزایش سطح است. افزایش نسبت سطح به حجم نانوذرات باعث می شود که اتم های واقع در سطح، اثر بسیاری بیشتری نسبت به اتم های درون حجم ذرات، بر خواص فیزیکی ذرات داشته باشند. این ویژگی، واکنش پذیری نانوذرات را به شدت افزایش می دهد که با استفاده از آن می توان کارآیی کاتالیزورهای شیمیایی را به نحو موثری بهبود بخشید و یا در تولید کامپوزیت ها با استفاده از این ذرات پیوندهای شمیایی مستحکم تری بین ماده زمینه و ذرات برقرار شده و استحکام کامپیوزیت به شدت افزایش می یابد. همچنین این ویژگی در خواص ترمودینامیکی ماده (مثل نقطه ذوب) نیز تاثیر گذار است.
تغییر در فاصله بین اتم های ذرات و هندسه ذرات روی خواص الکترونیکی ماده هم تاثیرگذاراست که پی بردن به چگونگی این تغییرات و میزان آنها کاری مشکل است. اما پیچیده ترین تاثیر اندازه ذرات، تاثیر برخواص مغناطیسی ماده است، ممکن است این تصور بوجود آید که وقتی به اندازه های کوچکتر می رویم، به عنوان مثال در مورد نانوذرات، حوزه های مغناطیسی مشخصی دیده نمی شود. بنابراین تصورمی شود که در این مواد سیستم های ساده تری وجود خواهند داشت. اما در حقیقت چیزی برعکس این موضوع وجود دارد.
ذرات مغناطیسی کوچک و حتی جامدات غیرمغناطیسی با اندازه دانه کوچک، نوع جدیدی از خواص مغناطیسی را نشان می دهند. این خواص متأثر از خاصیت کوانتومی اندازه ذرات است. در جدول-۱ خلاصه ای از رفتار مغناطیس مشاهده شده در فلزات به شکل ذرات ریز را در مقایسه با همان فلزات بصورت توده ای نشان می دهد………..

فرمت : WORD | صفحات:۱۱۸

********************************************

نکته : فایل فوق قابل ویرایش می باشد

 

برای خرید اطلاعات خود را وارد کنید
  • کلیه پرداخت های سایت از طریق درگاه بانک سامان انجام می گیرد.هر مرحله از خرید می توانید مشکل خود را با پشتیبان و فرم تماس با ما در جریان بگذارید در سریعترین زمان ممکن مشکل برطرف خواهد شد
  • پس از پرداخت وجه ، فایل محصول هم قابل دانلود می باشد و هم به ایمیل شما ارسال می گردد .
  • آدرس ایمیل را بدون www وارد نمایید و در صورت نداشتن ایمیل فایل به تلگرام شما ارسال خواهد شد .
  • در صورت داشتن هرگونه سوال و مشکل در پروسه خرید می توانید با پشتیبانی سایت تماس بگیرید.
  • پشتیبان سایت با شماره 09383646575 در هر لحظه همراه و پاسخگوی شماست
  • 0

    اشتراک گذاری مطلب

    راهنما

    » فراموش نکنید! بخش پشتیبانی مقاله آنلاین ، در همه ساعات همراه شماست

    اطلاعات ارتباطی ما پست الکترونیکی: Article.university@gmail.com

    تماس با پشتیبانی+ ایدی تلگرام 09383646575

    برای سفارشتان از سایت ما کمال تشکر را داریم.

    از اینکه ما را انتخاب نمودید متشکریم.

    معادله فوق را حل نمایید *

    تمام حقوق مادی , معنوی , مطالب و طرح قالب برای این سایت محفوظ است