مقدمه ای برفناوری نانو
فناوری نانو  رشته‌ای از دانش کاربردی و فناوری است که جستارهای گسترده‌ای را پوشش می‌دهد. موضوع اصلی این رویکرد مهار ماده یا دستگاه‌های در ابعاد کمتر از یک میکرومتر، معمولاً حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است. در واقع نانو تکنولوژی فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستمهایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدی (عمدتاً متاثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک) از خود نشان می‌دهند. نانوفناوری یک دانش به شدت میان‌رشته‌ای است و به رشته‌هایی چون مهندسی مواد، پزشکی، داروسازی و طراحی دارو، دامپزشکی، زیست شناسی، فیزیک کاربردی، ابزارهای نیم رسانا، شیمی ابرمولکول و حتی مهندسی مکانیک، مهندسی برق و مهندسی شیمی نیز مربوط می‌شود. تحلیل گران بر این باورند که فناوری نانو ، فناوری زیستی3 و فناوری اطلاعات4 سه قلمرو علمی هستند که انقلاب سوم صنعتی را شکل می دهند [1] نانو تکنولوژی می‌تواند به عنوان ادامه دانش کنونی به ابعاد نانو یا طرح‌ریزی دانش کنونی بر پایه‌هایی جدیدتر و امروزی‌تر باشد.
بر اساس رتبه بندی پایگاه اینترنتی استیت نانو5 ایران با رتبه 8 در تولید علم نانو، کم ترین سهم را در ‏مشارکت تولید علم در علوم نانو در سال 2012 میلادی داشته و بعد از آن به ترتیب چین، هند، تایوان و کره جنوبی قرار دارند و عربستان سعودی با انتشار 910 مقاله علمی بیشترین میزان مشارکت جهانی را در این حوزه داشته است.
به گزارش خبرگزاری مهر، پایگاه اینترنتی استیت نانو‎‏ در گزارشی سهم مشارکت کشورها در تولید علوم نانو را بر اساس شاخص همکاری بین‌المللی بررسی کرده است. ‏مطابق این گزارش همکاری بین‌المللی، راهبردی برای تسهیل شرایط جهت رسیدن به اهداف علمی است.
برای بررسی این شاخص، سایت‎ استت نانو ‎با یک عبارت جستجوی ویژه و با استفاده از بانک اطلاعات6، مقالات نانوی کشورهای ‏مختلف و میزان همکاری آنها را در سال 2012 استخراج کرده که نتایج آن در فهرستی که بر روی سایت منتشر شده، آمده است‎. ‏30 کشور اول جهان از نظر تعداد مقالات7تقریبا 82 درصد علوم‌نانو را در سال 2012 تولید کرده‌اند.
در این فهرست، چین رتبه اول و آمریکا در مقام دوم قرار دارد. هر ‏چند چین بیشترین تعداد مقالات را در سال 2012 تولید کرده است اما یکی از کم ترین مشارکت‌ها را در میان 30 کشور اول داشته است، به طوری که در میان 96 کشور ‏جهان از نظر مشارکت با 7/19 درصد مشارکت رتبه 93 را به خود اختصاص داده است.
آمریکا نیز با 1/41 درصد، رتبه 83 را کسب کرده است. کره جنوبی که رتبه چهارم ‏را در تولید علم نانو دارد در بخش مشارکت با 9/30 درصد مشارکت رتبه 88 جهان را اشغال کرده است. بر این اساس کشورهای برتر در تولید علم، برای تولید علم ‏کمتر به مشارکت می‌پردازند در حالی که کشورهای ضعیف‌تر، تمایل بیشتری به همکاری دارند. در میان 30 کشور اول تولید کننده علم همچنین، ایران با رتبه 8 در تولید علم نانو، کم ترین سهم را در ‏مشارکت (3/17 درصد) داشته و بعد از آن به ترتیب چین، هند، تایوان و کره جنوبی قرار دارند.‏
وجود مراکز تحقیقاتی مجهز و معتبر، موقعیت جغرافیایی، مجاورت جغرافیایی دو کشور و سابقه تاریخی تعامل کشورها می‌تواند به عنوان پارامترهای ‏موثر در مشارکت در زمینه تولید علوم نانو، به شمار آیند. به عنوان مثال در هر قاره یک یا چند کشور پیشرو در عرصه نانو وجود دارند که کشورهای دیگر آن ها را به عنوان ‏همکار پروژه‌های تحقیقاتی خود انتخاب می‌کنند. همچنین سهولت رفت و آمد، نزدیک بودن فرهنگ و مشترکات فرهنگی و اجتماعی از جمله مزایای همکاری با یک ‏کشور همسایه است. مصداق بارز این موضوع در کشور آذربایجان دیده می‌شود که به دلیل همسایگی با ایران بیشترین همکاری را با ایران دارد.
به نظر می‌رسد درصورتی‌که مسیر همکاری ایران با کشورهای دیگر هموار شود، ایران آمادگی مشارکت در تولید علوم نانو با دیگر کشورها را دارد. مصداق بارز این ‏موضوع کشور مالزی است که در سال‌های گذشته همکاری قابل توجهی با ایران داشته است. مالزی قوانین و مسیر تبادل دانشجو با ایران را هموار کرده است؛ ‏به‌طوری‌که مقصد تعداد زیادی از دانشجویان ایرانی شده است. این امر موجب شده تا ایران اولین گزینه مشارکت برای مالزی در تولید علوم نانو باشد [2] و از این رو اهمیت این رشته در کشور بارز می گردد و امید است که ایران بتواند رتبه خود را ارتقا دهد.
از دید تاریخی در حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد مسیح، دموکریتوس فیلسوف یونانی، برای اولین بار واژه اتم را که در زبان یونانی به معنی تقسیم نشدنی است، برای توصیف ذرات سازنده مواد به کار برد. از این رو شاید بتوان او را پدر فناوری و علوم نانو دانست [1] و در دوران جدید اولین بار ریچارد فاینمن برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 1965 و یکی از مشهورترین فیزیکدان های دهه 60 میلادی که ملقب به پدر نانو فناوری است، در سال 1960 در همایش جامعه فیزیک آمریکا طی سخنرانی، پیش بینی انقلابی و جذابی را بیان کرد. وی گفت که فضای زیادی در پایین وجود دارد. همین مطلب پایه علم نانو فناوری شد، وی در آن سخنرانی این نکته را مطرح ساخت که اصول علم فیزیک چیزی جز امکان ساختن اتم به اتم اشیاء را بیان نمی کنند. فاینمن پیشنهاد کرد که می توان اتم های مجزا را دستکاری کرده تا مواد و ساختارهای کوچکی تولید نمود که خواص متفاوتی داشته باشند [3].

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب(به صورت کاملا تصادفی و به صورت نمونه) با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود-این مطالب صرفا برای دمو می باشد

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

واژه فناوری نانو، اولین بار در سال 1974 توسط نوریو تانیگوچی استاد علوم دانشگاه توکیو مطرح شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی که ابعاد آن ها در حد نانومتر می باشد، به کار برد. پیشوند نانو در اصل یک کلمه یونانی است. معادل لاتین این کلمه، دوارف8 که به معنی کوتوله و قد کوتاه است.
دو تعریف استاندارد را می توان برای فناوری نانو ارائه داد که عبارتند از :
به طراحی، تعیین ویژگی ها، تولید و کاربرد مواد، ابزار آلات و سیستم‌ها با کنترل شکل و اندازه در مقیاس نانو می گویند [1، 3].
به دستکاری کنترل شده، جاگیری دقیق، اندازه گیری، مدلسازی و تولید مواد در مقیاس نانو می گویند و هدف آن تولید مواد، ابزار و سیستم هایی با ویژگی‌های بنیادی و عملکردهای جدید می باشدپس علم نانو علمی برای زندگی است [1، 4].
یک نانومتر (nm) یک میلیاردم متر است. برای سنجش طول پیوندهای کربن-کربن، یا فاصله میان دو اتم بازه 12/0 تا 15/0 نانومتر به کار می‌رود؛ همچنین طول یک جفتِ دی‌ان‌ای نزدیک به ۲ نانومتراست و از سوی دیگر کوچک‌ترین باکتری سلول‌دار ۲۰۰ نانومتر است. اگر بخواهیم برای دریافتن مفهوم اندازه یک نانومتر نسبت به متر، سنجشی انجام دهیم می‌توانیم اندازه آن را مانند اندازه یک تیله شیشه ای به کره زمین بدانیم یا به شکلی دیگر یک نانومتر اندازه رشد ریش یک انسان در طول زمانی است که برای بلند کردن تیغ از صورتش باید بگذرد [4].
شاخه های اصلی که می‌توان به عنوان زیر را شاخه‌های بنیادین فناوری نانو دانست عبارتند از:
نانو روکش ها
نانو مواد
نانو پودرها
نانو لوله ها (نانو تیوب‌ها)
نانو کامپوزیت‌ها
مهندسی مولکولی
موتورهای مولکولی(نانو ماشین‌ها)
نانو الکترونیک
نانو سیم‌ها
نانو حسگرها
نانو ترانزیستورها
نانو مواد نرم
لیپید نانوفناوری
نانو مکانیک
نانو سیالات
نانو لیتوگرافی
در دو دهه اخیر، پیشرفت های شایانی در فناوری تجهیزات و مواد با ابعاد بسیار کوچک به دست آمده است و به سوی تحولی فوق العاده که تمدن بشر را تا پایان قرن دگرگون خواهد کرد ، پیش می رود. فناوری و مهندسی در قرن پیش رو با وسایل، اندازه گیری ها و تولیداتی سروکار خواهد داشت که چنین ابعاد مادون ریزی دارند. درحال حاضر پروسه های در ابعاد چند مولکول قابل طراحی و کنترل است. همچنین خواص مکانیکی، شیمیایی، الکتریکی، مغناطیسی، نوری مواد در لایه ها در حدود ابعاد نانومتر قابل درک و تحلیل و سنجش است. فناوری درقرن گذشته در هر چه ریزتر کردن دانه های بزرگ تر پیشرفت چشمگیری داشت، بطوری که به مزاح گفته شد که دیگر کشف ذرات ریز اتمی9 نه تنها جایزه نوبل ندارد، بلکه به آن جریمه هم تعلق می گیرد! تکنولوژی نو درقرن حاضر مسیر عکس را طی می کند، یعنی مواد مادون ریز را باید ترکیب کرد تا دانه های بزرگ تر کارآمد به وجود آورد.
این همان روشی است که طبیعت برای تولید کردن انجام می دهد. مجموعه های طبیعی، ترکیبی از دانه های مادون ریز قابل تشخیص با خواص مشابه و یا متفاوت با اندازه های در حدود نانو است.
اثر تحقیقات در فناوری های مادون ریز هم اکنون در درمان بیماری ها و یا دست یافتن به مواد جدید به ظهور رسیده است. موارد بسیاری در مرحله تحقیقات کاربردی و آزمایشی است. اکنون ساخت رایانه های بسیار کوچک تر و میلیون ها بار سریع تر در دستور کار شرکت های تحقیقاتی قرار دارد. 
در بیانی کوتاه فناوری نانو یک فرایند تولید مولکولی است. همانطور که طبیعت مجموعه ها را بطور خودکار مولکول به مولکول ساخته و روی هم مونتاژ کرده است، ما هم باید برای تولید محصولات جدید، با این اعتقاد که هر چه در طبیعت تولید شده قابل تولید در آزمایشگاه نیز هست، نظیر طبیعت راهی پیدا کنیم. البته منظور این نیست که چند هسته از مواد راپیدا کنیم و با رساندن انرژی و خوراک پس از چند سال یک نیروگاه از آن بسازیم که شهری را برق دهد. بلکه برای ترکیب و تکامل خودکار تولیدات مادون ریز که به نحوی در مجموعه های بزرگ تر مصرف دارد، راهی بیابیم. در اندازه های مادون ریز، روش ها و ابزارآلات متعارف فیزیکی مانند تراشیدن و خم کردن و سوراخ کردن جوابگو نیستند و برای ساختن ماشین های ملکولی باید روش پروسه های طبیعی را دنبال کرد. 
با تهیه نقشه های ساختاری بدن یعنی آرایش ژن ها و DNA که ژنم نامیده شده است و به موازات آن دست یافتن به فناوری مادون ریز، در دراز مدت تحولات بسیاری در هستی ایجاد خواهد شد. تولید مواد جدید، گیاهان، جانداران و حتی انسان متحول خواهد شد. اشکالات ساختاری موجودات در طبیعت رفع می شود و با ترکیب و خواص اورگانیک گیاهان و جانوران، موجودات جدیدی با خواص فوق العاده و شخصیت های متفاوت بوجود خواهد آمد. آینده علوم و مهندسی که چندین گرایشی10 است، به طرف تولید ماشین های مولکولی سوق داده خواهد شد تا در نهایت بتواند مجموعه های کارآیی از پیوندهای ارگانیک و سایبریک را عرضه نماید. 
به احتمال زیاد قبل از پایان هزاره سوم انسان ها در بدن خود انواع لوازم مصنوعی و دیجیتالی راخواهند داشت. از بیماری، پیری، درد ستون فقرات، کم حافظه ای رنج نخواهند برد. قابلیت فهم و تحلیل اطلاعات در مغز آن ها در مقایسه با امروز بی نهایت خواهد شد. در هزاره های آینده انسان های طبیعی مانند امروز احتمالا برای مطالعات پژوهشی نگهداری شده و به نمونه های آزمایشگاهی و بطور حتم قابل احترام تبدیل خواهند شد و مردمان آینده از این همه درد و ناراحتی که اجداد آن ها در هزاره های قبل کشیده اند، متعجب و متاثر خواهند بود. 
اکنون جا دارد همگام با تحولات جدید در مهندسی و علوم، دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی بطور جدی به پژوهش های فناوری مادون ریز مشغول شوند تا حداقل ما هم بتوانیم مرزهای دانش روز را به نسل های آینده تحویل دهیم و در تشکل های جدید هستی سهمی داشته باشیم. باشد هرچه زودتر به خود آییم و عمق شکوهمند و معجزه آسای اندیشه بشر را دریابیم و از کوتاه بینی و افکار فرسوده موروثی فاصله بگیریم. این تکنولوژی جدید توانایی آن را دارد که تاثیری اساسی بر کشورهای صنعتی در دهه های آینده بگذارد.
انتظار می رود که مقیاس نانومتر به یک مقیاس با کارایی بالا و ویژگی های منحصر بفرد تبدیل شود، تا در زمینه هایی که روش شیمی سنتی پاسخگو نیست، از این مقیاس بهره گرفته شود. فناوری نانو می تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 میلیارد دلار برای صنعت نیمه هادی ها و 900 میلیون دلار برای مدارهای مجتمع، طی 10 تا 15 سال آینده شود و بعلاوه، مراقبت های بهداشتی، طول عمر، کیفیت و توانایی های جسمی بشر را نیز افزایش خواهد داد [5].
تقریبا نیمی از محصولات دارویی در 10 تا 15 سال آینده متکی به فناوری نانو خواهد بود که این امر ، خود 180 میلیارد دلار نقدینگی را به گردش درخواهد آورد . 
· کاتالیستهای نانوساختاری در صنایع پتروشیمی دارای کاربردهای فراوانی هستند که پیش بینی شده است این دانش ، سالانه 100 میلیارد دلار را طی 10 تا 15 سال آینده تحت تاثیر قرار دهد [5].
فناوری نانو موجب توسعه محصولات کشاورزی برای یک جمعیت عظیم خواهد شد و راه های اقتصادی تری را برای تصفیه و نمک زدایی آب و بهینه سازی راه های استفاده از منابع انرژی های تجدیدپذیر همچون انرژی خورشیدی ارائه می نماید. بطور مثال استفاده از یک نوع انباره جریان گذرا با الکترودهای نانولوله کربنی که اخیرا آزمایش گردید، نشان داد که این روش 10 بار کمتر از روش اسمز معکوس، آب دریا را نمک زدایی می کند [3-5]. 

انتظار می رود که فناوری نانو نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده ها، محیط زیستی سالم تر را فراهم کند. برای مثال مطالعات نشان می دهد در طی 10 تا 15 سال آینده، روشنایی حاصل از پیشرفت نانوتکنولوژی، مصرف جهانی انرژی را تا 10 درصد کاهش داده، باعث صرفه جویی سالانه 100 میلیارد دلار و همچنین کاهش آلودگی هوا به میزان 200 میلیون تن کربن شود.
در چند سال گذشته بازار چند میلیارد دلاری بر پایه فناوری نانو گسترش یافته اند. برای مثال در ایالات متحده، ای بی ام11 برای دیسک های سخت، یک سری حسگرهای مغناطیسی را ابداع کرده است و کوداک12 و ام تری13 تکنولوژی ساخت فیلم های نازک نانو ساختاری را به وجود آورده اند. شرکت موبیل14 کاتالیست های نانو ساختاری را برای دستگاه های شیمیایی تولید کرده است و شرکت مرک15، داروهای نانوذره ای را عرضه کرده است. تویوتا در ژاپن مواد پلیمری تقویت شده نانوذره ای را برای خودروها و سامسونگ الکتریک16 در کره، در حال کار بر روی سطح صفحات نمایش توسط نانولوله های کربنی هستند. بشر درست در ابتدای مسیر قرار دارد و فقط چندین محصول تجاری از نانوساختارهای یک بعدی بهره می گیرند (نانو ذرات، نانو لوله ها، نانو لایه و سوپر لاستیک ها). نظریات جدید و روش های مقرون به صرفه تولید نانوساختارهای دو و سه بعدی از موضوعات مورد بررسی آینده می باشند. 
فناوری نانو یا در مقیاس یک میلیونیم متر، جهان حیرت انگیزی را پیش روی دانشمندان قرار داده است که در تاریخ بشریت نظیری برای آن نمی توان یافت. پیشرفت های پر شتابی که در این عرصه بوقوع می پیوندد، پیام مهمی را با خود به همراه آورده است: بشر در آستانه دستیابی به توانایی های بی بدیلی برای تغییر محیط پیرامون خویش قرار گرفته است و جهان و جامعه ای که در آینده ای نه چندان دور به مدد این فناوری جدید پدیدار خواهد شد، تفاوت هایی بنیادین با جهان مالوف آدمی در گذشته خواهد داشت. 
فناوری نانو نظیر هر فناوری دیگری چونان یک تیغ دو لبه است که می توان از آن در مسیر خیر و صلاح و یا نابودی و فنا استفاده به عمل آورد. گام اول در راه بهره گیری از این فناوری شناخت دقیق تر خصوصیات آن و آشنایی با قابلیت های بالقوه ای است که در خود جای داده است. در خصوص فناوری نانو یک نکته را می توان به روشنی و بدون ابهام مورد تاکید قرار داد: این فناوری جدید هنوز، حتی برای متخصصان، شناخته شده نیست و همین امر هاله ابهامی را که آن را در برگرفته ضخیم تر می کند و راه را برای گمانه زنی های متنوع هموار می سازد.
کسانی بر این باورند که این فناوری نظیر هیولایی، مرگ و نابودی برای ابنای بشر درپی دارد. در مقابل گروهی نیز معتقدند که به مدد توانایی های حاصل از این فناوری می توان عالم را گلستان کرد. 
در حال حاضر 450 شرکت تحقیقاتی- تجاری در سراسر جهان و 270 دانشگاه در اروپا، آمریکا و ژاپن با بودجه ای که در مجموع به 4 میلیارد دلار بالغ می شود سرگرم انجام تحقیقات در عرصه فناوری نانو هستند. در این قلمرو اتم ها و ذرات رفتاری غیرمتعارف از خود به نمایش می گذارند و از آنجا که کل طبیعت از همین ذرات تشکیل شده، شناخت نحوه عمل آن ها، به یک معنا شناخت بهتر نحوه شکل گیری عالم است. به این ترتیب دانشمندانی که در این قلمرو به کاوش مشغولند، به یک اعتبار با ذهن و ضمیر خالق هستی و نقشه شگفت انگیز او در خلقت عالم آشنایی پیدا می کنند، اما از آن جا که دانایی توانایی به همراه می آورد، شناسایی رازهای هستی می تواند توان فوق العاده ای را در اختیار کاشفان این رازها قرار دهد. تحقیق در قلمرو فناوری نانو از اواخر دهه 1950 آغاز شد و در دهه 1990 نخستین نتایج چشمگیر از رهگذر این تحقیقات عاید گردید [6]. 
از جمله پیشرفت های حاصل شده در دهه های اخیر می توان به موفقیت یک گروه از محققان شرکت آی بی ام که 35 اتم گزنون را بر روی یک صفحه از جنس نیکل جای دادند، ساخت یک نوع مولکول جدید کربن موسوم به باکمینسترفولرین یا کربن60 که دارای خواص حیرت انگیزی است، ساخت لوله های موئینه ای در مقیاس نانو، استفاده از مواد نانو در فراورده های آرایشی و بهداشتی توسط شرکت آرایشی اورال، ساخت دیودهای نوری با استفاده از مواد نانو که موجب می شود تا 80 درصد در هزینه برق صرفه جویی شود، توپ های تنیسی که با کربن 60 ساخته شده و روانه بازار گردیده و سبکتر و مستحکم تر از توپ های عادی است، تولید پارچه هایی که با یک بار تکاندن آن ها می توان حالت اتوی اولیه را به آن ها بازگرداند و همه چین و چروک هایشان را زایل کرد و بعلاوه با همین یک بار تکان همه گرد و خاکی که به این پارچه ها جذب شده اند نیز پاک می شوند، ساخت نوارهای زخم بندی هوشمندی که به محض مشاهده نخستین علائم عفونت در مقیاس مولکولی، پزشکان را مطلع می سازند، تولید لیوان ها و شیشه هایی که قابلیت خود تمیزکردن دارند، لنزها و عدسی های عینک که ضد خش هستند و مهم تر از همه اینکه اکنون دانشمندان این توانایی را پیدا کرده اند که در تراز تک اتم ها به بهره گیری از آن ها بپردازند و این توانایی بالقوه می تواند زمینه ساز بسیاری از تحولات بعدی شود [6، 3].
ابزارهای در مقیاس نانو همچنین می تواند برای عرضه مؤثرتر داروها در نقاط به کار برده شود.

ضرورت انجام پژوهش
سیلیسیوم دومین عنصرپوسته زمین از نظر فراوانی است. فناوری امروز بدون سیلیسیوم و ترکیبات آن دچار سر درگمی خواهد بود و رشد آن متوقف می گردد.بدون کاتالیست های سیلیکون دی اکسید فرایند پالایش نفت متوقف می شود، سوپر آلیاژهای موتورهای جت قابل ریخته گری نخواهد بود، شیشه ها و سرامیک های مدرن و فیبرهای نوری و میکرو مدارهای الکتریکی وجود نخواهند داشت. بنابراین رشد فناوری بسیار وابسته به این جسم است.
مصرف این جسم در جهان با سرعت رو به افزایش است و وفور منابع اولیه این ترکیب در هر نقطه از کره زمین می تواند نیروی محرکه انجام تحقیقات در این زمینه باشد. صنایعی مانند نفت و گاز و پتروشیمی، تولید رنگ، دارو، مواد غذایی، چسب و جوهر و مرکب، پوشش ها، صنایع لاستیک و پلاستیک، صنعت تولید کاعذ، صنعت الکترونیک و ریخته گری صنایعی هستند که به صورت روز افزون به این جسم نیازمندند و بدیهی است تحقیق در مورد روش های نوین تولیدی که بتوان این جسم را در مقیاس بالا تولید نمود حائز اهمیت است.
در حال حاضر تولید این جسم در دنیا از نظر نیاز با بسیاری از مواد شناخته شده برابری می کند و بدیهی است که تحقیق در این زمینه بسیار ضروری است و بر اساس این تحقیقات واحدهای صنعتی تولیدی شکل خواهند گرفت. بعلاوه با روش پیشنهادی مشکل زیست محیطی لاستیک ها و روغن های ضایعاتی سیلیکونی که در حال حاضر هیچ گونه باز یافتی روی آن صورت نمی گیرد ، حل می شود.

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

روش اخیر بر اساس تولید به روش تف زاد می باشد و مزیت آن نسبت به سایر روش ها عبارتند از :
استفاده از کلیه ترکیبات آلی مایع و گازی شکل سیلیسیوم.
استفاده از ترکیبات ضایعاتی سیلیسیوم که قابلیت هیچ گونه بازیافتی ندارند.
عدم نیاز به سایر مواد اولیه مانند هیدروژن و ترکیبات مختلف.
کنترل فرایند با کنترل پارامترهای ساده نظیر دما و نسبت های مولی جسم آلی و هوا.
تولید انرژی حرارتی حین انجام پروسه.
جمع آوری و جدا سازی ساده محصول تولید شده.
خلوص بالای محصول.
تکرار پذیری و تولید پذیری.
مصرف انرژی ناچیز.
ملاحظات زیست محیطی به لحاظ استفاده از ترکیبات ضایعاتی غیر قابل بازیافت و عدم تولید فرآورده های جانبی مضر برای محیط زیست.
به علاوه به دلیل اهمیت روش سل – ژل در تولید سیلیکای تک اندازه و با خلوص بالا و مساحت سطحی زیاد جهت استفاده در کاتالیست ها این روش نیز از اهمیت به سزایی بر خوردار است و امروزه حجم زیادی از پژوهش ها در این زمینه متمرکز است. از این روی همزمان با این پژوهش، ذرات سیلیکا به روش استوبر17 تولید شده است.

فصل دوم
مروری بر تحقیقات انجام شده
دانش کلوئیدها
علم کلوئید شامل مطالعه سیستم های دارای ذراتی بزرگتر از سطح اتمی می باشد [4]. این ذرات قادرند به هر سمتی به آزادی حرکت کنند و ممکن است به فرم لخته یا ژل در آیند به نحوی که آزادی حرکت شان را از دست بدهند اما فردیت خود را حفظ کنند.
ذرات کلوئیدی آنقدر بزرگ نیستند که تحت تاثیر نیروی ثقل رسوب کنند ولی آنقدر کوچک هم نیستند که مانند محلول های حقیقی باشند. اندازه ذرات کلوئیدی بین 10 تا 10000 آنگستروم می باشد و با توجه به اندازه اتم ها می توان گفت ذرات کلوئیدی تجمعی از تقریبا 103 تا 109 اتم می باشند. این اتم ها می توانند در یک شبکه کریستالی یا به فرم آمورف وجود داشته باشند (شکل 1-1).
ریز شدن ذرات باعث افزایش نسبت سطح به حجم می گردد و در ذرات کلوئیدی این نسبت عدد بزرگی است و به همین دلیل کلیه خواص سطحی تشدید می گردد. خواص سطحی نقش بزرگی در سیستم های کلوئیدی ایفا می نماید و کلوئیدها نقش بزرگی در ارگانیزم های زنده مانند بدن انسان و سایر جانداران و نیز در فرایندهای صنعتی دارد [3].
شکل (2-1). ساختار کریستالی و آمورف [5].
سیستم های کلوئیدی عمدتا شامل ذرات بسیار ریز هستند که در محلول پراکنده اند و خواص کلوئیدها مربوط به حضور سطح زیاد در حجم کم می باشد. ذرات کلوئیدی به صورت فاز جداگانه ای در یک ماده یا مواد دیگر وجود دارند و از این رو یک سیستم ناهمگن می باشد. هر کدام از این فازها می توانند به هر یکی از سه حالت فیزیکی جامد، مایع یا گاز وجود داشته باشند.
معروف ترین و متداول ترین مدل کلوئید این است که ذرات جامد در یک محلول پراکنده باشد. لازم نیست که هر سه بعد یک ذره از نظر اندازه در سطح کلوئیدی باشند و به عنوان مثال الیاف و یا فرم های سوزنی شکل فقط در دو بعد دارای اندازه های کلوئیدی هستند و یا در شکل های به فرم صفحه فقط یک بعد در ابعاد کلوئیدی می باشد.
کلوئیدها نقش فراوانی در زندگی ما دارند و به طور روزمره با آن ها در ارتباط می باشیم. صابون، البسه، روزنامه، اغذیه همه سیستم های کلوئیدی هستند.
تاریخچه
دانش کلوئیدها رفتار و خواص مواد با این ابعاد را پیش بینی می نماید. کلمه “دانش کلوئیدها” در سال 1929 توسط ولفانگ استوالد18 بیان گردید [3-6].
در 1747 پات19 شبه محلولی از سیلیکا ساخت و در سال 1820 مرجعی جهت ساخت سل20 سیلیکات هیدراته منتشر گردید [7].
در 1843 سلمی21 کلوئیدها را به طور سیستماتیک بررسی نمود و محلول هایی از گوگرد، آبی پروس و کازیین تهیه نمود و با آزمایش های زیاد نشان داد که این محلول ها حقیقی نیستند و مخلوط معلقی از ذرات ریز در آب هستند [7].
گراهام22 در سال 1861 اساس آزمایش های کلاسیک کلوئیدها را بنیان نهاد و کل مواد را به دو دسته کلوئید و کریستالوئید تقسیم بندی نمود و گفت که کلوئیدها وقتی در آب حل می شوند نمی توانند از یک غشا عبور کنند در حالی که کریستالوئیدها عبور می کنند [8]، این فرایند امروزه دیالیز نامیده می شود.
در سال 1864 سیلیکا به روش دیالیز ژل و نیز هیدرولیز استرهای سیلیکات تهیه شد و به دلیل شباهت آن ها به چسب ها نام آن از واژه یونانی کوآلو23 به معنای چسب گرفته شده است. گراهام برای کلوئیدی که در یک مایع تشکیل شده است نام سل را برگزید و زمانی که در شرایط معینی این سل به جامد ژله ای تبدیل می گردد آن را ژل24 نامید [8].
در 1857 فارادی25 متوجه شد که با عبور شعاع نور از یک کلوئید طلا مسیر نور در آن به شکل یک راه سفید معلوم است. این فرایند توسط تندال26 توسعه یافت و امروزه به نام اثر تندال معروف است [9].
در 1883 شولتز 27پایداری محلول های کلوئیدی را بررسی نمود و بیشتر با کلوئیدهای غیر آلی کار می کرد و در طی این مطالعات فرایندهای کوآگولایسون28 و فلوکولاسیون29 را تشریح نمود و قدرت توده شدن بسیاری از مواد را بررسی کرد.
فروندلیچ30 در سال 1903 پدیده جذب را بررسی نمود و قانون جذب را بیان کرد و در همان سال سیدنتوف31 و زیگموندلی32 اولترا میکروسکوپ را بر اساس مشاهدات فارادی و تیندال اختراع نمودند که قدم بزرگی در شناخت و بررسی کلوئیدها تا اختراع میکروسکوپ الکترونی بود [15-10].
پارامترهای مهم مربوط به اندازه ذرات مانند ته نشینی، حرکت و کوآگولاسیون توسط مولچوفسکی33، ودبرگ34 ، پرین35 و انیشتین36 مورد بررسی قرار گرفت. همچنین پی او ون ویرمان37، جیمز دابلیو مک بین38، هاری ان هولمز39 و هاری بی ویسر40 و لوید اچ ریرسون41 بررسی های مهمی در توسعه دانش نوین کلویئدها انجام دادند [11].
سل، ژل و پودر42
ذرات کلوئیدی معلق در یک مایع به حالت پایدار سل43 نامیده می شود و پایدار به این معنی است که ذرات به میزان زیاد ته نشین یا مجتمع نمی گردند. اگر حلال آب باشد که مخلوط اکواسل44 یا هیدروسل45 نامیده می شود و اگر حلال یک ترکیب آلی باشد ارگانوسل46 نامیده می شود. کلمه ژل47 به سیستم پیوسته ای اطلاق می گردد که از استخوان بندی ذرات جامد که از ذرات کلوئیدی به هم پیوسته تشکیل شده اند ساخته شده باشد. تبخیر ژل در شرایط نرمال منجر به تشکیل ژل خشک شده ای می گردد که زروژل48 نامیده می شود. زروژل به دست آمده از این طریق 5 تا 10 درصد از نظر حجمی با ژل اولیه متفاوت می باشد و کاهش حجم نشان می دهد [16].
آئروژل فرم خاصی از زروژل می باشد که در آن مایع به نحوی از آن حذف شده است که در آن ساختار ژل بدون فرو ریختن حفظ شده است [17]. این عمل در یک اتوکلاو در شرایط بحرانی مایع انجام می گیرد به نحوی که در آن شرایط نیروی مویینگی وجود نداشته باشد و از این روی جمع شدگی کمی رخ دهد.

دسته بندی : پایان نامه

پاسخ دهید