بررسی روش های تولید نانو کامپوزیت

مقدمه

علم مواد نانو کامپوزیت، توجه دانشمندان و مهندسان را در سالهای اخیر به خود جلب کرده است. نتایج بررسی استفاده از بلوکهای ساختمانی در ابعاد نانو، طراحی و ایجاد مواد جدید با انعطاف پذیری و پیشرفتهای زیاد در خواص فیزیکی آنها را ممکن می سازد. قابلیت ارتقاء کامپوزیت ها با استفاده از بلوکهای ساختمانی با گونه های شیمیایی ناهمگن در رشته ها و بخش های مختلف علمی مطرح گردیده است. ساده¬ترین مثالها از چنین طراحی¬هایی، به صورت طبیعی در استخوان اتفاق می¬افتد که یک نانوکامپوزیت ساخته شده از قرص های سرامیکی و چسبهای آلی می باشد. بدلیل این که اجزاء سازنده یک نانو کامپوزیت دارای ساختارها و ترکیبات مختلف و خواص مربوط به آنها می باشد، کاربردهای زیادی را ارائه می دهند. از اینرو موادی که از آنها تولید می شوند، می توانند چند کاره باشند. با الگو گرفتن از طبیعت و براساس نیازهای تکنولوژی های پدید آمده در تولید مواد جدید با کاربردهای مختلف در آن واحد برای مصارف گوناگون، دانشمندان استراتژی های ترکیبی زیادی را برای تولید نانوکامپوزیت ها بکار برده اند. این استراتژی ها دارای مزایای آشکاری در تولید مواد دانه درشت مشابه می باشند. نیروی محرکه در تولید نانو کامپوزیت¬ها، این واقعیت است که آنها خواص جدیدی در مقایسه با مواد رایج ارائه می دهند.
تصمیم برای بهبود خواص و پیشرفت ویژگی های مواد از طریق ایجاد نانو کامپوزیت های چند فازی مسئله جدیدی نیست. این نظریه از زمان آغاز تمدن و بشریت و با تولید مواد برای کارآمدی بیشتر برای اهداف کاربردی مورد نظر بوده است. علاوه بر تنوع وسیع نانو کامپوزیت های یافت شده در طبیعت و موجودات (مثل استخوان) , یک مثال عالی برای کاربرد نانو کامپوزیت های ترکیبی در روزگار باستان, کشف جدید ساختمان نقاشی های مایان می باشد که در دوران مسا مریكاس  بوجود آمدند. توصیف حالت هنر از این نمونه های نقاشی آشکار می سازد که ساختار رنگها, متشکل از ماتریسی از خاک رس آمیخته شده با مولکولهای رنگی آلی می باشد. آنها همچنین محتوی ناخالصی های ذرات نانوی فلزی محفوظ در یک لایه سیلیکاتی بی شکل همراه با ذرات نانوی اکسیدی روی لایه می باشند. این ذرات نانو تحت عملیات حرارتی و از ناخالص بوجود می آیند (Cr , Mn , Fe) که در مواد خام مثل خاک رس موجود می باشند ولی جمع و سایز آنها خصوصیات نوری رنگ نهائی را تحت تأثیر قرار می دهد. ترکیبی از خاک رس موجود که یک سوپر لاتیک می سازد که در ارتباط با ذرات نانوی فلزات و اکسیدی پشتیبانی شده روی لایه آمورف می باشد و این رنگ را یکی از اولین مواد مرکب مشابه نانو کامپوزیت های کاربردی مدرن می سازد. نانو کامپوزیت ها را می توان ساختارهای جامدی فرض کرد که دارای خواص مکرر بعدی با اندازه نانومتری بین فازهای مختلف سازنده ساختار می باشند. این مواد متشکل از یک جامد غیرآلی (بستر یا میزبان) محتوی یک جزء آلی و یا بالعکس می باشند و یا می توانند متشکل از دو یا چند فاز آلی/ غیرآلی در چند فرم ترکیبی باشند با این محدودیت که حداقل یکی از فازها یا ترکیبات, در ابعاد نانو باشد.



چکیده

فناوری نانو و تولید مواد در ابعاد نانومتری موضوع جذابی برای تحقیقات می باشد که در دهه اخیر توجه بسیاری را به خود معطوف داشته است. نانو کامپوزیت ها نیز به عنوان یکی از شاخه های این فناوری جدید ، اهمیت بسیاری یافته اند به عنوان یک تعریف ، نانوکامپوزیت ها مواد مرکبی هستند که لااقل یکی از اجزاء تشکیل دهنده آنها دارای ابعاد در محدوده ی nm100-1 می باشد  و خود شامل سه دسته پلیمری ، سرامیکی و فلزی هستند .درمواد نانو کامپوزیت به جزء پخش شونده که به صورت الیاف، صفحات مسطح ریز، ذرات  و یا حتی حفره ها و ترکها و.... در ابعاد نانو می باشند، فاز دوم یا فاز تقویت کننده و همچنین به جزء پیوسته که می تواند در ابعاد نانومتری و یا بالاتر باشد فاز زمینه می گویند.
در سال های اخیر مواد نانوکامپوزیتی به دلیل ویژگی های منحصر به فردی همانند استحکام زیاد، وزن کمتر ، کارایی بیشتر ، دوام و پایداری عالی و نیز رفتار مناسب در برابر آتش سوزی نسبت به مواد سختی نظیر بتن آلومینیوم  دارای بیشترین کاربرد در صنایع متعددی همچون صنعت هوا فضای صنعت نفت – گاز – صنایع پلاستیک ، صنعت برق و صنایع دریایی و صنعت خودروسازی می باشد.



منابع

1-Department of Metallurgy , Indian of  science , sadana .vol25.  part 1&2 , February/April 2003. PP315 – 362.                                                                                                                                
2-“Nano composite science and technology” Edited by P.M.A jayan   L.S.schalder , P.V Braun . copyright ©2003 , ISBN 3-527-30359-6.                                                                                                                                                                      
3-M.sharifi – E.eskandari , Mechanical alloying for fabrication of advance engineering Materials noyes publications 2001.                                                                                         
4- آرامی ، حامد : "بررسی و ساخت نانوکامپوزیت نانوکریستالین Al/Al2O3 به روش آسیاب مکانیکی در جا ، دانشگاه صنعتی شریف بهمن 1385
5- "کاربرد فناوری نانو در تقویت کامپوزیت ها و پلیمرها " نشریه علمی ـ دانشجویی فضایی نانو، شماره سوم ، دی و بهمن 1384 ص 1 تا 15
6- رضایی اصغر ، یلدا نامخواه ،"نانو کامپوزیت ها و صنعت خودرو سازی" مجموعه مقالات هفتمین همایش علمی دانشجویی مهندسی مواد ص 251 آذر 1386
7-"سمت و سوهای تحقیقات نانو کامپوزیت کمیته مطالعات سیاست نانو تکنولوژی"
8-“Q.C.suryan yana” Mechanical alloging and Milling progress in Material science vol.46,2001,pp-110-184. 9-"الیاف کربن " انجمن کامپوزیت ایران
10-“Nano composites” 1999,may2003
http:/www.principa consulting.com/ pdf/brochure.pdf.
http://www.Ircomas.org/persian/deaper
petails.USP?serial 17

Abstarct
The field of nanocomposites involves the study of multiphase material where at least one of the constituent phases has one dimension less than 100 nm. The romise of nanocomposites lies in their multifunctionality, the possibility of realizing unique combinations of properties unachievable with traditional materials. The challenges in reaching this promise are tremendous. They include control over the distribution in size and dispersion of the nanosize constituents, tailoring and understanding the role of interfaces between structurally or chemically dissimilar phases on bulk properties.Large scale and controlled processing of many nanomaterials has yet to be  achieved. Our mentor as we make progress down this road is mother Nature and her quintessential nanocomposite structures, for example, bone.                                                                         
We realize that a book on a subject of such wide scope is a challenging endeavour.                                           
The recent explosion of research in this area introduces another practical limitation.                                           
What is written here should be read from the perspective of a dynamic and emerging field of science and technology. Rather than covering the entire spectrum of nanocomposite science and technology, we have picked three areas that provide the basic concepts and generic examples that define the overall nature of the field. In the first chapter we discuss nanocomposites based on inorganic materials and their applications. In the second chapter polymer based nanoparticle filled composites are detailed with an emphasis on interface engineering to obtain nanocomposites with optimum performance.                                                                     
The third chapter is about naturally occurring systems of nanocomposites and current steps towards naturally inspired synthetic nanocomposites. Finally a short chapter contributed by our colleagues highlights the possibility of using theoretical models and simulations for understanding nanocomposite properties. We hope our readers will find the book of value to further their research interests in this fascinating and fast evolving area of nanocomposites.                                                                                                                                        
Key words : Nanocomposites , Multifunctionality , Nanoparticle .