تکنولوژی نانو در بسته بندی صنایع غذایی

تکنولوژی نانو در بسته بندی صنایع غذایی فناوری نانو به تکنیک طراحی، توصیف، تولید و کاربرد ساختار، ابزار و سیستم ها در مقیاس نانو اطلاق می شود

دسته بندی	تغذیه
فرمت فایل	doc
حجم فایل	36 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	10

فناوری نانو به تکنیک طراحی، توصیف، تولید و کاربرد ساختار، ابزار و سیستم ها در مقیاس نانو  اطلاق می شود. این فناوری با کنترل ابعاد و ساختار ماده در دامنه 1تا 100 نانومتر ویژگی های  جدید و بی نظیری را به ماده می دهد. با توجه به پیشرفت های روز افزون درزمینة تولید، توزیع و فرآیند  مواد غذایی، افزایش ایمنی غذا نیز اهمیت به سزایی یافته است. یکی از راهکارهای جدید برای  افزایش امنیت غذایی استفاده از فناوری نانو می باشد. مواد تولید شده بر اساس فناوری نانو علاوه  بر ایمنی بهداشتی بالاتر دارای قیمت کمتر و کیفیت بالاتر می باشند  . فناوری نانو می تواند در فرآوری و نگه داری مواد غذایی، پوشش ها (با استفاده نانوذرات) ، گندزدایی تجهیزات کارخانجات  مواد غذایی (توسط نانوامولسیون ضد میکروبی) و همچنین در ساخت حسگرهای زیستی برای  تشخیص آلودگی های بیماری زا استفاده  شود. بیشترین کاربرد فناوری نانو در زمینة بسته بندی و تشخیص عوامل بیماری زای غذایی  می باشد. این دانش سبب ایجاد تحولی عظیم در صنایع بسته بندی به دلیل اصلاح ساختار مواد در  سطح ملکولی شده است و هم اکنون امکان تولید صنعتی آن ها فرآهم می باشد.

بررسی سیستم های نانوالکترومکانیک (NEMS)

بررسی سیستم های نانوالکترومکانیک (NEMS) سیستم های نانوالکترومکانیک (NEMS) در جوامع علمی و تکنیکی مورد توجه زیادی بوده اند این دسته از سیستم ها که بسیار شبیه به سیستم های میکروالکترومکانیک هستند در انواع حالات تشدید شده خود با ابعادی در سابمیکرون عمیق عمل می کنند سیستم در این محدوده، دارای فرکانس های رزونانس بسیار، توده های فعال تحلیل یافته و ثبات نیروی پایداری باشند؛ ضریب کیفیت تشدید ای

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	1123 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	106

سیستم های نانوالکترومکانیک (NEMS)

سیستم های نانوالکترومکانیک (NEMS) در جوامع علمی و تکنیکی مورد توجه زیادی بوده اند. این دسته از سیستم ها که بسیار شبیه به سیستم های میکروالکترومکانیک هستند در انواع حالات تشدید شده خود با ابعادی در سابمیکرون عمیق عمل می کنند. سیستم در این محدوده، دارای فرکانس های رزونانس بسیار، توده های فعال تحلیل یافته و ثبات نیروی پایداری باشند؛ ضریب کیفیت تشدید این سیستم در رنج Q  lo³-10⁵ بسیار بالاتر از دسته دیگر مدارهای تشدیدی الکتریکی می باشند. این سیستم در NEMS برای دسته بسیاری از کاربردهای تکنولوژی مانند سنسور فراسریع، دستگاه راه اندازی، و اجزای پردازش سیگنال مهیا می سازد.

به طور آزمایشی از NEMS انتظار می رود که امکان تحقیق بر فرآیندهای مکانیکی متعادل فونون و واکنش کوانتوم سیستم های مکانیکی مزوسکوپیک را فراهم آورد. با وجود این، هنوز چالش های ریشه ای و تکنولوژیکی برای بهینه سازی NEMS وجود دارد. در این بررسی ما باید مروری بر چشم اندازها و چالش ها در این زمینه یک معرفی متعادل از NEMS را ارائه داده و کاربردهای جالب و آشکارسازی الکترومکانیک را به تصویر می کشیم.

سیستم های نانو الکترومکانیکی (NEMS)، تشدید گرهای مکانیکی با مقیاس نانو – به – میکرو متر می باشند که به ابزار الکترونیکی دارای ابعاد مشابه وصل می شوند. NEMS نوید میکروسکوپ نیروی فراحساس سریع و عمیق شدن فهم ما از چگونگی پیدایش دینامیک کلاسیک با نزدیک شدن به دینامیک کوانتوم می باشد. این پژوهش با یک بررسی از NEMS شروع شده و پس از جنبه های خاص دینامیک کلاسیک آنها را توصیف می کند. مخصوصاً، نشان می دهیم که برای اتصال ضعیف، عمل ابزار الکترونیکی روی تشدیدگرمکانیکی می تواند به طور مؤثر، یک حمام حرارتی باشد در حالیکه ابزار، یک محرک خارج از تعادل سیستم باشد.

1- مقدمه:

محققان با استفاده از مواد و فرآیندهای میکروالکترونیک مدت هاست که کنترل پرتوها، چرخ دنده ها و پوسته های ماشین های میکروسکوپی را انجام داده اند که این عناصر مکانیکی و مدارهای میکروالکترونیکی که آن ها را کنترل می کنند را به طور کل سیستم های میکروالکترومکانیک یا MEMS خوانده اند. در تکنولوژی امروزی MEMS برای انجام اموری در تکنولوژی مدرن مانند باز و بسته کردن دریچه ها، ( سوپاپ ها) چرخاندن آینه ها و تنظیم جریان الکتریسیته و یا جریان نور بکار گرفته می شود. امروزه کمپانی های متعددی از غول های نیمه هادی گرفته تا راه اندازی های کوچک می خواهند ابزار MEMS را برای طیف گسترده ای از مشتریان تولید کنند. با تکنولوژی میکروالکترونیک که هم اکنون تا حد ریز میکرون پیش رفته است زمان آن رسیده که کشفیات متمرکز NEMS را آغاز کنیم.

شکل 1 خانوادة NEMS نیمه رسانا را نشان داده و مراحل تولید ساخت کلی آن را مطرح می کند. این فرآیند برای طراحی آزادانه ساختارهای نیمه رسانای نانومتر به عنوان نانوماشین سطحی می باشدکه نقطة مخالف میکروماشین بالک MEMS می باشد این تکنیک ها برای سیلکون بر ساختارهای عایق،  گالیوم آرسناید روی سیستم های آلومینیوم گالیوم، کاربید سیلکون برسیلیکون، نیترید آلومینوم بر سیلیکون، لایه های الماس          نانو بلوری و لایه های نیترید سیلکون نامنظم بکار گرفته می شود. اکثر این مواد با درجه خلوص زیاد وجود دارد که با کنترل دقیق ضخامت لایه ای رشد کرده اند.

این قسمت دوم (کیفیت کنترل لایه ای) کنترل ابعادی در بعد عمودی در سطح تک لایه ای را کنترل می کند. این مقوله کاملا منطبق با دقت ابعادی جانبی لیتوگرافی  پرتوالکترونی است که به مقیاس اتمی نزدیک می شود.

NEMS دارای ویژگی های چشمگیری می باشد. آن ها دسترسی به فضای پارامتری را که غیر پیش بینی است را فراهم می کنند؛ فرکانس های مقاومت تشدیدی در میکرویو، ضریب کیفیت مکانیکی در دهها هزار، توده های فعال در femtogram، ظرفیت گرمایی پایین تر از یوکتوکالری و ...

این ویژگی ها تصورات و سیل افکار برای تجربیات و آزمایشات هیجان انگیز را بوجود می آورد و در عین حال تعداد زیادی سؤالات غیرقابل پیش بینی و نگرهایی های بیشماری را نیز بدنبال دارد از جمله این سؤالات: چگونه مبدل ها در مقیاس نانو مشخص می شوند؟ چگونه ویژگی های سطحی کنترل می گردد؟ ویژگی های پارامتر NEMS با هر اندازه و مقیاسی گسترده می باشند. کسانی که می خواهند نسل بعدی NEMS را توسعه دهند باید به سمت آخرین کشفیات فیزیک و علوم مهندسی در جهات مختلف سوق بیابند. این بازنگری در چهار قسمت اصلی ذکر شده است. در دو بخش بعدی ما سعی می کنیم یک معرفی متعادل از NEMS را ارائه دهیم. ما نه تنها ویژگی های جالب و مورد توجه NEMS را مورد بحث و بررسی قرار می دهیم بلکه یک مرور کلی بر چالش های اساسی و تکنولوژیکی را ارائه خواهیم داد.

همچنان که به بخش های بعدی نزدیک می شویم، معلوم می شود که کدام یک از این چالش ها از طریق مهندسی سیستماتیک قابل بحث و بررسی است. در بخش چهارم این تحقیق، یکی از کاربردهای  ضروری NEMS را که آشکارسازی نانوالکترومکانیک فراحسی می باشد تحت مطالعه قرار می دهیم. در بخش پنجم پروژه ها را ارائه خواهیم داد.

یک سیستم نانو الکترومکانیک (NEMS) از یک تشدیدگر مکانیکی با درجه بندی نانومتر –به- میکرومتر تشکیل می شود که به یک ابزار الکترونیک دارای ابعاد قابل قیاس مزدوج می شود ، تشدیدگر مکانیکی می تواند یک شکل هندسی ساده داشته باشد مثل یک طرّه یا یک پل و از موادی مثل سیلیکون با استفاده از تکنیک های لیتوگرافی مشابه به نمونه های به کار رفته برای ساختن مدارهای ترکیبی ساخته می شوند. به خاطر اندازه میکروشان، تشدیدگرهای مکانیکی می توانند با فرکانس هایی در محدوده چند مگاهرتز تا حدود یک گیگا هرتز  نوسان داشته باشند. ما به طور نرمال، به ایده نوسان سیستم های مکانیکی در چنین فرکانس های رادیویی – به- میکروویو، عادت نمی کنیم.

اتصال به ابزار الکترونیک به شیوه الکترو استاتیکی بومی با بکار گیری یک ولتا‍ژ به یک لایه فلزی گذاشته شده روی سطح تشدیدگر مکانیکی انجام می شود. یک نمونه از یک ابزار الکترونیک تزویجی، یک ترانزیستورتک الکترونی (SET) است که در شکل 1 نشان داده شده است. کوانتوم الکترون ها، هر کدام در یک زمان از عرض ترانزیستور از الکترود درین به الکترود سورس که توسط یک ولتاژ درین- سورس Vds تحریک     می شود تشکیل کانال می دهند.

بزرگی کانال دردرین به ولتاژ اعمال شده به الکترود گیت سوم (ولتاژ گیت ) بستگی دارد. چون تشدیدگر مکانیکی بخشی از الکترود گیت را تشکیل می دهد، حرکت تشدیدگر ولتاژ گیت را تغییر می دهد و از این رو جریان کانال درین سورس بعد از تقویت آشکار می گردد؟

 با فرکانس های بالا و جرم های اینرسی کوچک تشدیدگرهای نانومکانیکی همراه با قابلیت های شناسایی جابجایی مکانیکی فراحساس ابزارهای الکترونیک مکانیکی،به نظر می رسد NEMS گرایش زیادی به مترولوژی نشان می دهد.

یک زمینه کاربرد ممکن، میکروسکوپ  نیرو است که در آن نوک پایه روی یک سطح را جاروب می کند و جابجایی های پایه با حرکت نوک پایه روی سطح اندازه گیری     می شوند و یک نقشه توپوگرافی نیرو را ایجاد می کنند. میکروسکوپ نیروی تشدید مغناطیسی (MRFM) مزیت خاصی دارد که یک نوک پایه فرومغناطیسی را بکار برده و نقشه برداری از الکترون جفت نشده و چگالی های چرخش هسته ای در سطح و زیر سطح انجام می شود. اخیراًٌ ، حساسیت های آشکار سازی چرخش تک الکترون بدست آمده است [12و11]، کاربردهای بالقوه در تعیین خصوصیات در سطح تک مولکولی یا اتمی، زیاد هستند و با کاربرد ابزارهای MRFM  و NEMS طراحی شده مناسب کوچکتر، فرکانس های مکانیکی بالاتر ممکن است منجر به زمان های بازخوانی سریعتر در میزان حساسیت های معادل یا بهتر شوند.

کاربرد دیگر، حس کننده جرم است که در آن ذرات کوچک جرم مستقل به تشدیدگر نانومکانیکی از تغییر فرکانس ارتعاشی، تعیین می شوند. اخیراً، میزان حساسیت شناسایی اتوگرام ( 10=اتو ) به دست آمده است[14و13].

با کاربرد فرکانس طراحی شده مناسب بالاتر NEMS ، شناسایی مولکولهای انفرادی در حساسیت های تک دالتونی ممکن است.( یک دالتون برابراست با و 12/1 ماده در یک c¹² اتم)

NEMS در جای خود به عنوان سیستم های دینامیک مهم جالب است. به خاطر جرم اینرسی تشدیدگر نانو مکانیکی و اتصال الکترو استاتیکی قوی به ابزار الکترونیک ترکیبی دقیق حاصل شده، الکترون های انفرادی که در ابزار الکترونیک حرکت می کنند         می توانند نیروهای جابجایی بزرگی به تشدیدگر مکانیکی وارد کنند.

شکل a .1) تصویری که عملیات آشکار ساز جابجایی SET را نشان می دهد. سطوح انرژی باردار مشخص هزینه انرژی ناشی از تغییردرانرژی میدان الکتریکی ذخیره شده به صورت یک یا چند الکترون را نشان می دهد که برسطح داخلی تونل سازی می شود و گسستگی سطوح اثر کوانتومی نیست بلکه هزینه افزایش انرژی در قراردادن فزاینده تعداد الکترون های روی سطح در همان زمان استb) ریزنگار میکروسکوپ الکترون پویشی (SEM) رنگی کاذب دو پرتو کنار هممعلق و SEM را نشان می دهد. ماده اصلی و پرتو از G_aAs (مناطق آبی) می باشد و الکترودهای گیت پرتو و SET لایه های نازک آلومینیوم (منطقه زرد) با اکسید آلومینیم است که مانع های تونل را تشکیل می دهد. پرتو  0/25 µm  دور از سطح الکترود قرار دارد . فرکانس موجی بنیادی سنجیده شده  برای  حرکت در سطحMHZ 116 است.

در عوض، حرکت تشدیدگر روی جریان الکترون و ... تأثیر می گذارد. در دماهای بالا، ابزار الکترونیکی خاص می توانند به یک شیوه منطقی کوانتومی رفتار کنند که دریک مکان کوانتومی دارای موقعیت های متفاوت، هنگامی که الکترونها از طریق قطعه انتقال می یابند، موجود هستند. تأثیر متقابل چنین ابزاری، مرکز جرم تشدیدگر مکانیکی ممکن است به یک حالت کوانتوم [6] کشیده شود، مثل یک موقعیت حالات مکان مجزا. ذات کوانتومی سیستم الکترومکانیکی مزدوج درموارد خاص جریان اندازه گیری شده آشکار می شود. تشدیدگرهای نانومکانیکی از حدود ده بیلیون اتم تشکیل می شوند، طوری که از طریق اکثر استانداردها، چنین تغییرات کوانتومی، میکروسکوپی فرض می شوند. این مهم است که درک کنیم که در اینجا ما به تأثیرات کوانتوم در ابزار "واقعی کدر" اشاره کنیم که دارای درجات آزادی مکانیکی و الکترونیکی بوده به شدت با محیط اطراف که از فوتون و فونون تشکیل شده تعامل داشته و معایب تشدیدگر مکانیکی و ابزار الکترونیکی را تغییر می دهند. بررسی آزمایشی و نظریه ای چنین سیستم هایی منجر به یک فهم عمیق تر از چگونگی تبدیل دینامیک کلاسیک با تقریب به دینامیک کوانتوم می شود. NEMS  دنیای کوانتوم میکروسکوپی و کلاسیک ماکروسکوپی ایجاد        می کنند.

در اولین آزمایشات به بازبینی دینامیک NEMS، می پردازیم که نتیجه می گیریم اجزاء تشدیدگر مکانیکی همانطور که انتظار می رفت، به شیوه کلاسیک عمل می کنند، آزمایشات به اندازه ی کافی خالص نیستند تا تأثیرات دخالت کوانتوم را که توسط محیط تشدیدگر از بین می روند را قابل مشاهده کنند. به رغم این، دینامیک نیمه کلاسیک NEMS مهم بوده و ارزش بررسی دارد. یک بعد از بررسی این است که ویژگی های مشترک دینامیک کلاسیک ابزار متفاوت NEMS را شناسایی کنیم تا به میزان ارتباط و وابستگی رشته ای دست یابیم. تحت شرایط خاص تزویج ضعیف و همچنین جدایی وسیع مقیاس زمانی دینامیکی الکترونیک و مکانیکی، ابزار الکترونیک به طور مؤثر به صورت یک حمام حرارتی عمل می کند. تشدیدگر مکانیکی حرکت براونی حرارتی را که توسط یک ثابت میرایی و دمای مؤثر شناسایی می شود و توسط پارامترهای الکترونیک وسیله مشخص می شود را تحمل می کند [23 و22]. این واقعیت که ابزار الکترونیک می تواند به طور مؤثر توسط یک حمام حرارتی جایگزین شود، در اولین نگاه با دانستن اینکه جریان الکترون تحریک شده توسط ولتاژ در ابزار، یک حالت الکترون دور از تعادل است، حیرت انگیز می باشد. کاربرد مدل های اصول شناخته شده پایداری در ساختار مدل های تئوریک سیستم های غیرتعادلی نه چندان شناخته شده برای یافتن کاربرد وسیع به دوران اولیه مکانیک آماری بر می گردد. خلاصه این فصل به این شکل است: بخش2 نمونه هایی از ابزار گوناگون معرف NEM را نشان می دهد که در حال بررسی هستند. بخش 3، دینامیک کلاسیک سیستم تشدیدگر SET- مکانیکی را با تمرکز روی توصیف موازنه مؤثر در رژیم اتصال ضعیف بررسی می کند. بخش 4، دینامیک موازنه مؤثر برخی دیگر از NEMS معرفی می شده دربخش2 را توصیف می کند. بخش 5 نتیجه گیری   می باشد.

2– ویژگی های NEMS: 

1-2 NEMS به عنوان ابزارات الکترومکانیک چند قطبی.

تصویر شماره 2 وسیله الکترومکانیکی چندقطبی کلی را نشان می دهد که در آن مبدل های  الکترومکانیکی  محرک  مکانیک ورودی را برای سیستم فراهم کرده و  پاسخ مکانیکی اش را مورد مطالعه قرار می دهند. در قطب های کنترل اضافی، سیگنال های الکتریکی، به ظاهر استاتیک و متغیر زمانی می تواند بکار گرفته شود و نتیجتا با کنترل مبدل ها به نیروهایی برای برهم زدن ویژگی های عنصر مکانیکی تبدیل می شود.

ابزارات NEMS تصاویر کلی توصیف شده در بالا را ارائه می دهد. ما بعدا می توانیم NEMS های موجود را به دو دسته تشدیدشده و ظاهرا استاتیک تقسیم کنیم.

شکل 3- نمودار معرفی وسایل الکترومکانیکی چند ترمینالی

تصویر 2 a) تقطیق ریز نگار الکترون از Sic NEMS . این اولین خانواده از ریز میکرون دو پرتو کنارهم که فرکانس های تشدیدی موجی بنیادین آن از دو تا 134 مگاهرتز نمایش داده می شود. آنها با الگوها در تکنولوژی کالری از C-Sic 3 بودند که لایه های epi به حالت دانشگاه غربی اختصاص داده شد. b) سطح نانو ماشین NEMS ساخت آن به غیر از ساختمان نیمه هادی شروع شد. از چنین واحد نشان داده شده در I) با ساختمانی (بلند) از دست دادن (وسط) لایه های روی سر یک زیر لایه (پائین). II) ابتدا ماسک از طریق پرتو لیتوگرافی الکترون تعیین می شود. III) سپس به طور نمونه در لایه از دست داده با استفاده از سیاه کردن یک ناهمسانگر مانند سیاه کردن پلاسما  IV) سرانجام لایه از دست داده شده تحت ساختمان با استفاده از سیاه انتخابی رفع می شود. ساختمان   می تواند بعد یا در مدت فرایند وابسته به نیازمندیهای سنجش مخصوص فلز کاری شود.

در این بازنگری توجه ما در ابتدا بر ابزارات تشدید به عنوان ابتدایی ترین کاربردهای NEMS می باشد مبدل های ورودی در NEMS های تشدیدی، انرژی الکتریکی را با تحریک کردن حالت های تشدیدی عنصر مکانیکی به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. پاسخ مکانیکی که جابه جایی عنصر نامیده می شود به سینگنال های الکتریکی بازگردانده می شود. در این حالت تشدید عملیات اختلالات خارجی می تواند به عنوان سینگنال های کنترلی مورد نظر قرار گیرد چرا که آن ها ویژگی های ارتعاشی چون شدت فرکانس π ωo/2 یا Q عنصر ارتعاشی را توصیف می کنند. ماباید مکانیسم های تبدیل های الکترومکانیکی در NEMS را مورد بحث و بررسی قرار داده وبرای اندازه گیری اختلال خارجی که در بخش چهار مورد مطالعه قرار می گیرد مثال بیاوریم.

2-2     فرکانس

در تصویر شماره 4، ما فرکانس های بدست آمده به طور تجربی را برای حالت های متغیر بنیادین پرتوهای نازک طراحی کرده و برای ابعاد مختلف دامنه را از MEMS به عمق NEMS  ادامه می دهیم. تخمین ها مکانیکی زنجیره ای برشمرده می شود، در واقع این بدین مفهوم است که عبارت    شدت تغییر فرکانس های  نازک پرتوهای NEMS را که به طور مضاعف گیر افتاده اند را تعیین   می کند. در اینجا، w×t×l ابعاد موجود هستند، E ضریب یانگ می باشد و P برابر با چگالی حجم پرتو است (تصویر4). قابل توجه است که برای ساختارهای با ابعاد مشابه، si فرکانس های ضریب 2 را بوجود آورده و sic چیزی است که 3 برابر میزان بدست آمده از ابزارات GaAs می باشد. این افزایش ولوسیته  فاز افزایش یافته را در مواد سفت تر نشان می دهد.

البته ، حتی اگر در سایز کوچکتر از این نیز قرار داشته باشد هنوز ملموس است به خصوص برای نانووایر و نانوتیوپ NEMS این مسئله دقیقا صدق می کند. ممکن است بپرسید که در چه مقیاسی مکانیک زنجیره وار شکسته شده و تصحیح رفتار اتمی صورت می گیرد؟ شبیه سازی دینامیک ملکولی برای ساختارهای ایده آل و آزمایش های اولیه نشان می دهد که این فقط برای ساختارهای بر روی نظم ده شبکه لتیس در برش عرضی آشکار می گردد. بنابراین برای بیشتر کارهای اخیر در NEMS، تخمین های زنجیره ای موجود کافی به نظر می رسد.

در اکثر NEMS ها به خصوص در ساختارهای دو یا چند لایه ای، فشارهای داخلی باید هنگامی که فرکانس های شدت تخمین زده می شود در نظر گرفته شود. تصویر 5 تلاش اولیه ما را برای مشخص کردن چنین تأثیراتی در NEMS های نیمه رسانا با لایه های رویی فلزی نشان می دهد. در این اندازه گیری ها نیروهای ایستایی کوچک برای شدت های پرتو نانومکانیکی گرفته شده بکار بسته می شود و فرکانس های تشدیدشان تحت عنوان تابع نیروی اعمالی بکار گرفته شده ارزیابی می شود. تغییرات فرکانس تحریک شده به خصوص هدایت ظاهری آن که با تغییر همراه شده است توسط وجود فشار داخلی مقاوم ثابت می گردد.

شکل 4: طرح فرکانس در مقابل هندسه موثر برای دودسته پرتو کنارهم که از تک کریستالSi , Sic G_aAs ,  ساخته می شودی دودسته پرتو کنارهم با طول L عرض w و ضخامت t نشان می دهد. فرکانس تشدیدی انعطافی خارج از سطح بنیادی این ساختار با این عبارت معین شده است  در طرح مقادیر t/L² برای رفع اثر سختی اضافی و بارگیری جرمی به خاطر فلز سازی الکترود غیرعادی می شود.

3-2 ضریب کیفیت (Q)

ضریب Q که در نیمه رساناهای NEMS بدست آمده اند در رنج 10⁵- 10³ وجود دارند. این از لحاظ نوسانگر الکتریکی از بقیه دسته های موجود فراتر می رود. این مقدارناچیز اتلاف انرژی داخلی، سطوح قدرت اجرایی پایین و حساسیت بالا را چنانکه در بخش بعد به طور دقیق توضیح خواهیم داد به NEMS منتقل خواهد کرد.

برای ابزار پردازشگر سیگنال، Q بالا به طور مستقیم به کاهش ضمیمه زیر بر می گردد. باید توجه باشیم که Q بزرگی کاهش پهنای باند را نتیجه می دهد در حالی که این به دو دلیل برای اجرا از میان بخش نمی باشد. اولین دلیل کنترل بازخورد است که می تواند بدون معرفی و سروصدای اضافی بکار بسته شود و ممکن است برای افزایش پهنای باند تا حد دلخواه مناسب باشد. دوم اینکه، برای عملکرد مبدل در GHZ 1 ~ حتی در مورد Q با میزان بالا 10 ~ ، عرض های معادل KHZ 10 ~ نیز می تواند بدست آید؛ این برای کاربردهای مختلف باندهای باریک نیز کافی می باشد.

4-2 مشخصه عملکرد توان عملیاتی

درک حداقل قدرت اجرای P min برای وسیله NEMS تشدیدی می تواند توسط درک اینکه مبدل به طور ساده یک وسیله ذخیره انرژی از دست رفته است بدست آید. انرژی که به وسیله منتقل میگردد و در فواصل زمانی Q/ω0 ~ T اتلاف می شود فرمان شروع و پایان مبدل خوانده می شود. حداقل توان عملیاتی برای سیستم به عنوان انرژی که سیستم را در دانه های قابل مقایسه با آن دسته از نوسانات گرمایی،تحریک می کندبا تعیین K_BT نوسانات گرمایی حداقل قدرت ورودی می تواند توسط فرمول زیر تخمین زده شود.

(1)            P min ~kBTΩo/Q

برای وسیله NEMS که امروزه از طریق لیتوگرافی پرتو در دسترس می باشد، ویژگی سطح قدرت پایین در ردیف(10^17w)10aw قرار دارد. حتی اگر ما این مقدار را در ضریب 1000000  ضرب کنیم وبعد از آن عملکرد یک میلیون از چنین ابزاری برای درک بعضی از سیستم های محاسبه  یا پردازشگر مکانیکی بر اساس NEMS که در آینده بکار می رود را مشاهده کنیم، سطوح قدرت سیستم کلی هنوز بر اساس µw 1 قرار دارد. این 6 مرتبه مقدار پیچیدگی کمتری از اتلاف قدرت در سیستم های جریان مشابه مبنی بر  ابزارات دیجیتالی است که در محدوده الکترونیکی به تنهایی کار می کنند.

5-2 پاسخ گویی ( واکنش پذیری)

این امکان وجود دارد که تکنولوژی MEMS با مقیاس کوچک را برای بدست آوردن فرکانس های  بالا به کار بگیریم .  این شیوه ، با این  وجود دارای  مضرات  جدی و  قابل ملاحظه ای می باشد که درک محدوده کامل توانایی هایی که توسط تکنولوژی NEMS ارائه شده است را محدود می کند. برای تشریح این مقوله ما باید مجددا بحث مان را بر روی پرتوهای گرفته شده به طور مضاعفL/t,L/W معطوف کنیم. دستیابی به فرکانس بالا با ساختارهای با مقیاس میکرون فقط با نسبت های کوچک واحد ترتیبی اتفاق می افتد. چنین هندسه هایی مقدار ثابت نیروی بالایی keff را به وجود می آورند.

تصویر 5) اندازه گیری فشار و کشش داخلی در مبدل های پرتو نانوالکترونیک در اینجا پرتو در معرض نیروی F_dcو همچنین نیروی تحریک کوچک در اطراف فرکانس شدت قرار دارد. تأثیر شبکه تغییر ω δ در ω_o می باشد. F_dcتوسط عبور جریان dc در طول پرتو در رشته مغناطیسی ایستا تولید    می شود. تغییر فرکانس داده های Sω/ωo در مقابل F_dcدر طول واحد پرتو IdcB برای سه مقاومت مغناطیسی مختلف B به وجود    می آید. انحنای واضحی که در پایین ترین قسمت قرار دارد و دارای ارزش   می باشد   می تواند به تأثیر گرمایی نسبت داده شود چرا که برای بدست آوردن F_dc مشابه، J_dcبزرگتر در B پایین تر مورد نیاز است. آنالیز ساده با استفاده از تئوری الاستیکی نشان می دهد که ω δ مثبت است و در اطراف F_∂c═0 در مبدل پرتو بدون فشار به طور متقارن وجود دارد. یک مبدل با فشار داخلی، با وجود این، یک تغییر را در ω/ωo δ به وجود می آورد که با داده های ارائه شده ثابت می گردد.

Keff بزرگ می تواند به ترتیب بر موارد زیر تأثیر بگذارد : الف) دامنه دینامیک قابل دسترسی  ب) توانایی هماهنگی ابزار با استفاده از سیگنال های کنترل پ) کسب حداکثر Q (از طریق به حداقل رساندن اشعه های صوتی به  پشتیبانی یعنی محار کردن تلفات) و ت) سطوح تحریک شده مورد نیاز برای القای پاسخ های غیرخطی. تمام این ویژگی ها در بعد و متغیر ساختارهای نسبی بهینه سازی می شود یعنی ساختارهای با هندسه هایی که اخیرا در MEMS مورد استفاده قرار می گیرد اما در تمام جهات ابعاد مقیاس نانوNEMS را کاهش می دهد: Keff محاسبه شده و سایر پارامترهای حائز اهمیت برای NEMS های مختلف در طول ابعاد شان در جدول شماره 1 آورده شده است.

جدول 1: ویژگی های مهم برای خانواده ای از پرتوهای δi باگیر کردن مضاعف با p=10000 در T=300K مقدار ثابت نیروی موثر K_eff= 23 Et³ w/L³ برای بارگیری نقطه ای در مرکز پرتو تعیین می شود. دامنه غیر خطی <X_C> با استفاده از معیار توصیف شده در متن مشخص شده است. دامنه دینامیکی خطی محدود ترمومکانیکی برای عرض نواراصلی پرتو  محاسبه­می شود­جائیکه  جرم موثر برای حالت اساسی  است که M_tot کل جرم پرتو است.

بررسی فرآیند تولید و کاربرد الیاف فوق ظریف و نانو

بررسی فرآیند تولید و کاربرد الیاف فوق ظریف و نانو به منظور تولید الیاف نانو دو روش کلی وجود دارد، روش اول، تولید الیاف با استفاده از کاتالیزور می باشد که در این روش الیاف در بستر مخصوص یا محلول اختصاص داده شده منعقد می شوند، استفاده از کاتالیزور شناور برای تولید مناسب تر از کاتالیزور دانه دار شده می باشد زیرا میزان کاتالیزور موجود در بستر محلول همواره تحت کنترل می باشد روش دیگر تولید الکتروریسی

دسته بندی	نساجی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	5960 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	134

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                               صفحه

چکیده................................. 1

فصل اول : نانو تکنولوژی و تاریخچه تولید الیاف نانو

1-1)مقدمه............................. 3

2-1)نانو مواد و طبقه بندی آنها ....... 4

     1-2-1)نانو فیلمهای نازک.......... 5

     2-2-1)نانو پوششها................ 6

     3-2-1)نانو خوشه ها............... 7

     4-2-1)نانو سیمها ونانو لوله ها... 8

     5-2-1)روزنه های نانو............. 9

     6-2-1)نانو ذرات.................. 9

3-1)الیاف نانو........................ 10

4-1)تاریخچه تولید الیاف نانو.......... 11

فصل دوم : روشهای تولید الیاف نانو

1)تهیه الیاف نانو به روش کا تا لیزور شناور  18

      اثر سولفور...................... 21

      اثر دمای تبخیر ماده خام......... 23

      اثر هیدروژن..................... 25

2)ریسندگی الکترو اسپینینگ............. 27

     1-2)تئوری و فرایند ریسندگی الکترو اسپینینگ 27

     2-2)ریسندگی الکترو اسپینینگ...... 29

         1-2-2)ریسندگی الکترو اسپری... 29

         2-2-2)ریسندگی الکترو مذاب.... 30

         3-2-2)ریسندگی الکترو محلول... 32

     3-2)شروع جریان سیال پلیمری وتشکیل مخروط تیلور 35

     4-2)ناپایداری خمشی............... 36

     5-2)ریسندگی الیاف نانو پلیمری.... 38

     6-2)ساختار ومورفولوژی الیاف نانو پلیمری 38

     7-2)پارامترهای فرایند و مورفولوژی لیف  39

        1-7-2)ولتاژ اعمال شده......... 39

        2-7-2)فاصله جمع کننده-نازل.... 40

       3-7-2)شدت جریان پلیمر.......... 41

       4-7-2)محیط ریسندگی............. 41

     8-2)پارامترهای محلول............. 42

        1-8-2)غلظت محلول.............. 42

        2-8-2)رسانایی محلول........... 43

        3-8-2)فراریت حلال.............. 43

        4-8-2)اثر ویسکوزیته........... 44

     9-2)خواص الیاف نانو.............. 45

        1-9-2)خواص حرارتی............. 45

        2-9-2)خواص مکانیکی............ 46

     10-2)مزایای ریسندگی الکترو....... 46

     11-2)معایب ریسندگی الکترو........ 48

     12-2)بررسی اهداف ایده ال در ریسندگی الکترو 49

     13-2)ریسندگی الیاف دو جزئی پهلو به پهلو 51

     14-2)خصوصیات الیاف الکترو ریسیده شده   53

     15-2)ریسندگی الکتریکی الیاف نانو از محلولهای پلیمری...................................... 54

     16-2)ریسندگی الکترو الیاف پر شده با نانو تیوبهای کربن.................................. 58

     17-2)تعیین خصوصیات مکانیکی و ساختاری الیاف کربن الکترو ریسیده شده................................ 68

فصل سوم : کاربردهای مختلف الیاف نانو و نانوتکنولوژی در صنعت نساجی

مقدمه................................. 84

1-3)الیاف نانو گرافیت و کربن.......... 85

2-3)نمونه بافت و تزریق دارو........... 85

3-3)الیاف نانو با خاصیت کا تا لیزوری.. 87

4-3)فیلتراسیون........................ 88

5-3)کاربرد های کامپوزیتی.............. 90

6-3)کاربرد های پزشکی.................. 91

    1-6-3)پیوندهای شیمیایی............ 91

    2-6-3)نمونه بافت.................. 92

    3-6-3)پوشش زخم.................... 93

    4-6-3)تزریق دارو.................. 94

    5-6-3)دندانپزشکی.................. 94

7-3)مواد آرایشی....................... 95

8-3)لباس محافظتی...................... 96

9-3)کاربرد الکتریکی و نوری............ 97

10-3)کشاورزی.......................... 97

11-3)کاربردهای نانو تکنولوژی در نساجی. 98

     1-11-3)دفع آب(ابگریزی)........... 98

     2-11-3)محافظت در برابر اشعه uv.... 100

    3 -11-3)ضد باکتری.................... 101

    4-11-3)آنتی استاتیک............... 103

    5-11-3)ضد چروک.................... 104

12-3)کنترل کیفیت در تولید کامپوزیتهای الیاف نانو الکترو اسپان................................. 105

    توزیع یکنواختی الیاف نانو......... 106

    سنجش الیاف بصورت اتوماتیک......... 108

    آزمایش مقاومت در برابر عوامل محیطی 109  

دستگاه آزمایش خمیدگی DL............... 110

13-3)الیاف نانو کامپوزیت الکترو اسپان برای تشخیص بیو لوژیکی اوره........................... 111

14-3)تاثیر افرودن الیاف کربن بر روی خواص مکانیکی و کریستالی شدن پلی پروپیلن................................ 116

ضمیمه ................................ 125

نتیجه ................................ 129

منابع و مآخذ.......................... 131

چکیده :

به منظور تولید الیاف نانو دو روش کلی وجود دارد، روش اول، تولید الیاف با استفاده از کاتالیزور می باشد که در این روش الیاف در بستر مخصوص یا محلول اختصاص داده شده منعقد می شوند، استفاده از کاتالیزور شناور برای تولید مناسب تر از کاتالیزور دانه دار شده
می باشد زیرا میزان کاتالیزور موجود در بستر محلول همواره تحت کنترل می باشد. روش دیگر تولید الکتروریسی می باشد که می توان نانو الیاف منفرد و ممتد را به میزان تولید بالا تهیه نمود. در این روش نانو الیاف پلیمری می توانند مستقیماً از محلول پلیمری به نانو الیاف پلیمری تبدیل شوند.

الکتروریسی ریسیدن نانو الیاف پلیمری تا قطر چند ده نانو متر، روشی است که تکیه بر نیروهای الکترواستاتیکی دارد. در این فرآیند، بین قطره ای از محلول پلیمری یا مذاب که در نوک نازل آویزان است و یک صفحه فلزی جمع کننده پتانسیل الکتریکی اعمال می شود. با بالا رفتن میدان الکتریکی قطره پلیمری شروع به کشیده شدن می کند تا اینکه این نیرو بر نیروی تنش سطحی قطره غلبه کرده و یک جت شارژ شده بسیار نازک از محلول پلیمری از سطح قطره خارج شده و به سمت فلز جمع کننده سرعت می گیرد. پس از طی مسیر کوتاهی دافعه متقابل شارژهای حمل شده در سطح جت، آنرا خم کرده و جت، مسیر خود را بصورت مارپیچ و حلقه ای ادامه خواهد داد. بدین ترتیب جت در فاصله کم نازل تا جمع کننده
می تواند مسیر بسیار زیادی را طی کرده، تا نیروهای الکتریکی آنرا هزاران بار کشیده و ظریف نمایند.

استفاده از این تکنولوژی های جدید ما را در انجام کارهایی که زمانی غیر ممکن
می نموده رهنمون می سازد، در سال های اخیر از این شیوه برای ساخت الیاف نانو در محدوده وسیعی از پلیمرها و در کاربردهای مختلف نظیر ساخت فیلترها، تقویت در کامپوزیت ها، کامپوزیت های شفاف، نانو الیاف کربن، نانو الیاف هادی، نانو الیاف توخالی، نانو الیاف سرامیکی، سنسورهای بسیار حساس، قالب برای رشد بافت زنده بدن، پر کردن بافت های آسیب دیده، بافت های ضد باکتری، حمل دارو، پوشش زخم، ماسک های آرایشی و ... به کار رفته است.

فصل اول

نانو تکنولوژی و تاریخچه تولید الیاف نانو

1-1 )مقدمه:

مفهوم نانوتکنولوژی جدید نمی باشد و از بیش از 40 سال پیش آغاز گردیده است، بر اساس تعریفNNI نانو تکنولوژی عبارت است از بکار بردن ساختارهایی با حداقل یک بعد در اندازه نانومتر برای ساخت مواد، وسایل و سیستم هایی با خواص بدیع و قابل توجه که مربوط به اندازه نانو آنها می باشد. نانو تکنولوژی نه تنها ساختارهای کوچک تولید می کند بلکه تکنولوژی ساخت پیشرفته ای می باشد که می تواند کنترل کم هزینه ای برای ساختار ماده ایجاد نماید. نانوتکنولوژی در بهترین صورت به این گونه توصیف می شود که فعالیت هایی هستند در حد اتمها و مولکول ها که کاربردهایی در دنیای واقعی دارند. قطعات نانو که به طور معمول در محصولات تجاری استفاده می شوند، در حدود یک تا صد نانومتر هستند. [1]

نانو تکنولوژی به صورت روزافزونی توجه دنیا را به خود جلب نموده چرا که به عنوان ارائه کننده پتانسیل بالایی از محدوده های وسیع، مصارف شناخته شده است. خواص جدید و
بی نظیر مواد نانو نه تنها دانشمندان و محققین بلکه تجارت را به خود جلب کرده که به دلیل پتانسیل بالای اقتصادی آن می باشد.[1]

همچنین نانو تکنولوژی پتانسیل تجاری واقعی برای صنعت نساجی دارد این امر به طور عمده به خاطر این واقعیت است که روش های مرسوم که برای دادن خواص مختلف به پارچه استفاده می گردند معمولا اثر دائمی ندارند و کارایی خود را بعد از شستشو و یا بر اثر پوشیدن از دست می دهند. نانو تکنولوژی می تواند دوام بالایی برای پارچه ها ایجاد کند چرا که قطعات نانو سطح بزرگی از نسبت مساحت به حجم و نیز انرژی سطحی بالایی دارند، بنابراین بستگی بیشتری با پارچه داشته و منجر به افزایش ماندگاری کاربردی آن می گردد. به علاوه پوششی از ذرات نانو روی پارچه بر خاصیت عبور هواو زیر دست آن اثری نمی گذارد بنابراین مزیت استفاده از نانو تکنولوژی در صنعت نساجی در حال افزایش است.خواصی که با استفاده از نانوتکنولوژی به پارچه داده می شود عبارتند از آب گریزی، ضد خاک،
ضد چروک، ضد باکتری، آنتی استاتیک، مقاومت در برابر اشعه یو وی، کند کردن توسعه آتش، بهبود در رنگ پذیری و غیره که در فصل های بعدی به آنها اشاره خواهد شد.[1]

2-1 )نانومواد:

مواد نانو ساختار در دهه گذشته به علت داشتن رفتار و ویژگیهای برجسته مورد توجه وسیع جامعه علمی و صنعتی جهان قرار گرفته است. ماده نانوساختاری به هر ماده ای اطلاق
می شود که حداقل یکی از ابعاد آن در مقایس نانومتر(زیر 100 نانومتر) باشد این تعریف صریحا انواع بسیار زیادی‌از ساختارها اعم از ساخته‌دست بشر یا طبیعت را شامل می شود.[1]

طبقه بندی نانو مواد: (Classification of Nanomaterials)                                                1- نانو فیلم های لایه نازک                                            (Nano Layer Thin Films)
2- نانو پوششهاNano Coatings)                                                                                   (
3- نانو خوشه ها                                                                      (Nano Clusters)   

4- نانو سیم ها و نانو لوله ها(Nano Tubes & Nano Wires)                                                
5- روزنه های نانو                                                    (Nano Pores)
6- نانو ذرات (Nano Particles  )                                                                                          در این بخش به معرفی هر گروه از این طبقات می پردازیم:

1-2-1) نانو فیلم های لایه نازک :                                                      (Nano Layer Thin Films)

در دنیای کنونی اصلاحات سطحی به یک فرآیند مهم و اساسی تبدیل شده است. در سه دهه گذشته سطوح و لایه های روی آن ها و پوشش دهی سطوح، افزایش کارایی و محافظت سطوح را به دنبال دارد. در این مورد روشهایی شامل ایجاد لایه های نازک یا پوشش ها بر روی سطوح موجود می باشند که به این ترتیب یک سطح جدید ساخته می شود. رسوب یک لایه نازک (نانو لایه) برای پوشش دهی در اکثر صنایع جایگاه مهمی یافته است. در واقع نانولایه ها فیلم های بسیار نازک و نانو پوششها سطح جدیدی از فناوری لایه های نازک
می باشند. نانو لایه ها باعث افزایش ارزش افزوده زیادی برای صنعت پوشش ها می شوند. نانو لایه ها دارای یک ساختار نانوذره ای می باشند که این ساختار یا از توزیع نانو ذرات در لایه ایجاد می شود و یا به وسیله یک فرآیند کنترل شده یک نانوساختار در حین رسوب ایجاد می شود. با افزایش لایه ها می توان طبقاتی از لایه های دارای ضخامت یک مولکول ایجاد کرد و ماده روکش شده هم خود می تواند به عنوان زیر لایه ای برای لایه دیگری از یک ترکیب متفاوت باشد. تابه حال چندین راه کار متفاوت برای خلق فیلم های فلزی و سرامیکی ایجاد شده است ولی معمولا شرایطی دارند که در آن مولکول های عالی تخریب می شوند. یکی از روش های ایجاد این لایه های نازک، لیتوگرافی می باشد که جدیداً به نانولیتوگرافی مشهور شده است چون توانایی ایجاد لایه های نانومتری را پیدا کرده است. قابل ذکر است که نانولایه ها در الکترونیک کاربرد زیادی را پیدا کرده اند. یکی از بزرگترین زمینه های کاربردی در فیلم های نازک استفاده از این نانولایه ها در اجزا و قطعات الکترونیکی، نوری و الکترواپتیکی است. همانند زیر لایه ها، خازن ها،قطعات حافظه،آشکار سازی های مادون قرمز و راهنماهای موجی. [1]

2-2-1) نانو پوششها: Nano Coatings)                                                                             (

پوششها دارای کاربردهای مختلف و متنوعی می باشند. پوشش ها برای محافظت، افزایش یا تزیین محصولاتی چون شیشه ها، فلزات، پلاستیک ها، کاغذ، کفشها، عینک های آفتابی، لوازم ورزشی، مبلمان، وسایل آشپزی، آلات پزشکی، الکترونیک و اتومبیل ها به کار می روند با این وجود هم پوشش ها و هم سطوحی که در مورد پوشش ها به کار می روند در معرض آسیب هایی از محیط اطراف مثل باران، برف، نمک ها ، رسوب های اسیدی، اشعه ماوراء بنفش نور آفتاب و رطوبت می باشند. ضمنا پوشش ها قابلیت خش برداشتن، تکه تکه شدن و یا آسیب دیدگی در زمان استفاده ، ساخت و حمل ونقل را دارند. با یافتن راههایی می توان از آسیب دیدن روکش ها جلوگیری کرد. همانطور که گفته شده فناوری نانو قادر به جلوگیری از خش برداشتن، تکه تکه شدن و خرده شدن روکش ها می باشد. از موارد استفاده نانو روکش ها
می توان به روکش های ضد انعکاس در مصارف خودرو سازی و سازه ای، روکش های محافظ (ضد خش، غیرقابل رنگ آمیزی و قابل شستشو آسان) و روکش های زینتی اشاره کرد. فناوری های روکش دهی پیشرفته همانند مواد مبتنی بر نانو ذرات سرامیکی می تواند منجر به مقاومت حرارتی بهبود یافته ومصارفی با مقاومت حرارتی بالاتر شود.[1]

از کاربرد این روکش ها در صنایع خودرو سازی و حمل و نقل می توان به نانوروکش های سرامیکی که موجب پایداری حرارتی و مقاومت به فرسایش در قطعات موتور می شوند، اشاره کرد.[1]

3-2-1 ) نانو خوشه ها:                                             (Nano Clusters)

در اوایل دهه 80 میلادی دانشمندان فیزیک کشف کردند که اتم های گازی، فلزی به شکل حباب های پایدار وبا تعداد اتم های مشخصی مجتمع می شوند. در دهه 90 آنها اثر مشابهی را در کار بر روی سطوحی مشاهده کرده اند که اتم های گازی می توانند به شکل خوشه هایی با   اندازه های ویژه روی سطح بچسبند. یک گروه با رهبری Qi- kue xueاز دانشگاه علوم چین سعی کردند که این فرآیند را با دقت بیشتر و با استفاده از اتم های سطحی سیلیکون به عنوان یک الگو کنترل کنند. آنها اتم های فلزی بر روی سطح بسیار منظم کریستال Si را بصورت بخار در آورده و با استفاده از میکروسکوپ SEM مشاهده کردند که خوشه یکنواخت در 5/1 تا 4 میلیمتر از سطح کریستال تشکیل شده است. همچنین مشاهده کردند که هر خوشه در نصف واحد شبکه کریستال Si تشکیل می شود و نیمی دیگر از کریستال را خالی می گذارد. با توجه به محاسبات انجام شده به این نتیجه رسیدند که اتم ها سطح را برای پیدا کردن مکانی که به کمترین مقدار انرژی برسند، جستجو می کنند. اگر خوشه ها دارای خاصیت آهن ربایی شوند می توانند برای وسایل، ذخیره اطلاعات که بسیار فشرده هستند و کاتالیست ها برای واکنش های شیمیایی استفاده شوند.[1]

4-2-1 )نانو سیم ها و نانو لوله ها:(Nano Tubes & Nano Wires)                                      نانو ساختارهای فعلی همانند نانو سیم ها، نانو لوله ها و یا نانو میله ها از موادی همانند نیمه     هادی ها، فلزات و یا کربن از طریق روش های مختلفی تولید می گردند. یکی از مشکلات بر سر راه تولید نانو لوله های کربنی خطی این است که می توانند در فرآیند تولید به صورت  شکل های متعددی در آید. (منفرد، چند لایه، پر شده و یا اصلاح سطحی شده) . لفظ نانو لوله در حالت عادی در مورد نانو لوله های کربنی به کار می رود که مورد توجه فراوانی از سوی محققان در دهه 90 قرار گرفته است. این دسته از نانومواد خواص جالب توجهی را به همراه خود دارند. یک خصوصیت مشهور آنها استحکام کششی برجسته آنهاست که نزدیک به 100 گیگاپاسکال یعنی بیش از 100 برابر استحکام فولاد است. نانو لوله های کربنی دارای خواص الکتریکی جالبی نیز می باشند. آنها بسته به Chirality می توانند رسانا، نانو لوله های فلزی و یا نیمه رسانا باشند و به دلیل توانمندی آنها در نانو الکترونیک جامعه پژوهشی توجه فوق العادی به آنها مبذول داشته است. نانو لوله های کربنی تک دیواره در مصارف الکترونیکی با بیشترین توجه روبرو شده اند. نانو لوله های کربنی خواص برجسته حرارتی را نیز در جهت لوله ها و نه عمود بر آن نشان داده اند. [1]

از کاربرد نانو لوله های کربنی می توان به بیوسنسورها برای تشخیص قند خون استفاده کرد همچنین نانو لوله های کربنی به عنوان پر کننده ای برای نانو کامپوزیت ها استفاده می گردند.

ویژگیهای جدیدی بخصوص از لحاظ استحکام در کامپوزیت شاهد باشیم. امروزه نانو لوله های کربنی با روش تولیدی CVD   از مقدار زیادی تا مقادیر چند گرمی به دست می آید.[1]

5-2-1 )روزنه های نانو :                                                                                           (Nano Pores)

مواد با روزنه هایی در محدودة نانو کاربردهای صنعتی جالبی را نشان می دهد. به علت ویژگیهای برجسته آنها با توجه به عایق حرارتی بودن، تحلیل مواد و کاربرد آنها به عنوان پر کننده هایی برای کاتالیزور در علم شیمی مورد توجه زیادی می باشند.این گروه از مواد پتانسیل بالایی در کاتالیست ها، عایق های حرارتی، موادالکترودی، فیلترهای محیطی و غشاها، به عنوان محل های تحویل داروی کنترل شده دارا می باشد.[1]

6-2-1) نانو ذرات:                                        (Nano Particles)

آخرین دسته از نانو مواد ، نانو ذرات می باشد. نانو ذرات از مدتها قبل مورد استفاده بوده اند. شاید اولین موارد استفاده از آنها در لعاب ظروف سفالی چینی ها باشد. در سالهای اخیر پیشرفت های بسیار بزرگی در زمینه امکان ساخت نانو ذرات از مواد گوناگون و امکان کنترل شدید بر روی اندازه، ترکیب و یکنواختی آنها صورت گرفته است. نانو ذرات از دهها و یا صد ها اتم یا مولکول با اندازه ها و مورفولوژی های مختلف (آمورف، کریستالی، کروی شکل، سوزنی شکل و غیره) ساخته شده است. اغلب نانو ذرات که به طور تجاری مورد استفاده قرار می گیرند به شکل پودر خشک و یا به صورت دیسپرس های مایع می باشد. البته نانو ذرات ترکیب شده (آمیخته شده) در یک محلول آلی یا آبی که به شکل سوسپانسیون یا خمیری شکل است نیز مورد توجه می باشد. برای رسیدن به یک توزیع پایدار و همگن از نانوذرات باید مواد وعامل های شیمیایی همانند سطح فعال ها و دیسپرس کننده ها را به آن بیفزاییم.[1]

3-1 )الیاف نانو :

تولید فیلامت های مصنوعی با استفاده از نیروهای الکترواستاتیک بیشتر از یک صد سال شناخته شده است. فرآیند ریسندگی الیاف با کمک نیروهای الکترواستاتیک به عنوان ریسندگی الکترو شناخته می شود. اخیرا نشان داده شده است که فرآیند ریسندگی الکترو قادر به تولید الیاف در محدوده کمتر از میکرون می باشد. ریسندگی الکترو توجه زیادی را در دهه اخیر نه تنها به دلیل قابلیت ریسندگی انواع گوناگون الیاف پلیمری به دست آورده است بلکه به دلیل پایداری در تولید الیاف در محدوده کمتر از میکرون نظرها را نیز به خود جلب کرده است. در علم لیف الیاف با قطرهای کمتر از 100 نانو معمولا به عنوان الیاف نانو طبقه بندی می شوند. این الیاف با روزنه های کوچکتر و سطح تماس بیشتر از الیاف معمولی کاربردهای زیادی را در نانو کاتالیزور، پیوند بافت، پوشاک محافظتی ، فیلتراسیون و الکترونیک نوری دارند.[2]

فرآیند ریسندگی الکترو از میدان الکتریکی با ولتاژ بالا برای تولید جریان های باردار الکتریکی از محلول پلیمر یا مذاب استفاده می کند که در قسمت خشک کن به وسیله تبخیر حلال الیاف نانو تولید می شوند. الیاف که دارای بار زیادی هستند توسط میدان باردار شده و به سوی جمع کننده که می تواند یک سطح تخت و یا دیسکی در حال چرخش باشد تا الیاف را جمع کند حرکت می کنند در روش های ریسندگی معمولی الیاف در برابر مجموعه ای از نیروهای کششی، جاذبه ای، آیرودینامیکی، رئولوژیکی و اینرسی قرار می گیرند. در ریسندگی الکترو ریسندگی الیاف اساساً از طریق نیروهای کششی صورت گرفته و در جهت محور جریان پلیمر به وسیله بارهای القا شده در میدان الکتریکی به دست می آید. [2]

4-1) تاریخچه تولید الیاف نانو :

فکر استفاده از الکتریسیته ساکن برای حرکت سیال به 500 سال پیش برمی گردد [5]. عبارت ریسندگی الکترو از ریسندگی الکترواستاتیک گرفته شده است که ایده اصلی آن به بیش از 60 سال پیش باز می گردد . این فرآیند اولین بار به وسیله زلنی در 1914 مطالعه شد.[2]

• سرآغاز ریسندگی الکترو به عنوان یک روش ریسندگی لیف را می توان به اوایل دهه 1930 نسبت داد. در سال 1934 فرمالز اولین اختراع خود را در ارتباط با فرآیند و وسایل تولید فیلامنت های مصنوعی با استفاده از بارهای الکتریکی به ثبت رسانید.[2]

بررسی انواع نانو کاتالیست ها

بررسی انواع نانو کاتالیست ها بررسی انواع نانو کاتالیست ها

دسته بندی	علوم پزشکی
فرمت فایل	docx
حجم فایل	8322 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	123

بررسی  نانو کاتالیست ها

فهرست مطالب: 

عنوان	صفحه
فصل 1-کاتالیست و علم سطح	1
1-1-کاتالیست	2
1-2-انواع کاتالیزور	3
1-2-1-کاتالیست هموژن	3
1-2-2-کاتالیست های هتروژن یا ناهمگن	3
1-2-3-کاتالیست های زیستی یا آنزیمها	3
1-3-کاتالیست های هتروژن (ناهمگن)	4
1-3-1-کاتالیزورهای توده ای	5
1-3-2-کاتالیزورهای پایه ای	5
1-4-فعالیت و گزینش	5
1-5-مراحل فعل و انفعال کاتالیستی	6
1-6-کاتالیزور ایده آل	7
1-7-سرعت ویژه کاتالیست	7
1-8-گزینش پذیری	8
1-9-پایداری	9
1-10-خصوصیات فیزیکی کاتالیست	10
1-11-خصوصیات مکانیکی کاتالیست	11
1-12-تهیه کاتالیست	12
1-13-موارد مورد استفاده در ساخت کاتالیست	13
1-14-پایه کاتالیست	13
1-15-روشهای ساخت کاتالیزورها	14
1-15-1-روش رسوب گیری	15
1-15-2-روش Copercipitation	15
1-15-3-روش Raney	16
1-16-کاتالیزورهائی که غیر فعال می شوند	16
1-17-مکانیسم غیرفعال شدن کاتالیزور	17
1-17-1-واکنش های فساد	17
1-17-2-نفوذ حفره ای	19
1-17-3-انواع حمله سموم به سطح کاتالیزور	20
1-17-4-دیگر عوامل موثر در فساد	21
1-18-جذب سطحی	22
1-19-سینیک جذب سطحی	24
1-20-جذب سطحی بر روی یک سطح عریان	27
فصل دوم: نانوکاتالیست	36
مقدمه	37
2-1-کاتالیست ناهمگن	38
2-2-واکنشهای ناهمگن کجا اهمیت پیدا می کنند؟	40
2-3-بررسی فرآیند با Fincher-tropsch از نظر شیمیایی	41
2-4-کاتالیست سه گانه	41
2-5-فراوری نیمه هادیها و نانوتکنولوژی	42
2-6-دیگر زمینه های کاربرد دانش سطح	43
بخش اول:	44
2-7-ساختار سطح	44
2-8-ساختار ایده آل صاف	44
2-9-ترازهای سطح بالا و ترازهای مجاور آن	47
2-10-سطوح مقابل	48
2-11-سطوح جفت فلزی	49
2-12-مفهوم ناهمگنی سطح بخاطر مواد جذبی	49
2-13-بازسازی سطوح تمیز	50
2-14-جزیره ها	50
2-15-وضعیت الکترونی توده	51
2-16-فلزات نیم رساناها و نارساناها	52
بخش دوم	57
2-17-تحقیقات و بررسی های آزمایشی از سطح و ساختار ماده جذب شده	57
2-18-تکنیکها و روشهای تحقیقی با توجه به مرور اجمالی	57
2-19-اسکن گیری یا نمایش میکروسکوپی حاصل از کاوش و ایجاد سوراخ	59
2-20-نیروی اتمی میکروسکوپی	65
2-21-نمایش و اسکن میکروسکوپی حفاری یا سوراخ	65
2-22-مود یا روش تماس یا اتصال	67
2-23-روش نیروی اصطکاک	67
2-24-روش غیر تماسی	68
2-24-1-نمایش میکروسکوپی در نزدیکی سطح	68
2-24-2-پراکندگی الکترون یا انرژی پایین و کم	69
2-24-3-طیف سنجی الکترونیک	70
2-25-ادسرپشن لانگ مویریان	70
2-26-ادسرپشن لانگ مویریان (ادسرپشن مجزا)	74
2-27-ادسرپشن مویریان مجزا با برهم کنش های جانبی	75
2-28-ایزوترم های ادسرپشن: فرآیند جنبش شناسی	79
2-29-ایزوترم لانگ مویر	79
2-30-دسرپشن برنامه ریزی شده با دما	80
2-31-بررسی و تجزیه و تحلیل کیفی طیف دسرپشن مبنی بر دما	82
2-32-بررسی کیفی طیف دسرپشن مبنی بر دما	84
خلاصه ای از مطالب مهم	87
بخش سوم	87
2-33-واکنش های سطح پیچیده (کاتالیزکردن و کندن)	87
2-34-اندازه گیری و سنجش سینتیک سطح و مکانیزم های واکنش	88
2-35-فرآیند هابر-بوش	91
2-36-از سنتیک های میکروسکوپی تا کاتالیز کردن	96
فصل سوم: کاربرد نانوکاتالیست در صنعت	98
3-1-گوگرد زدایی از سوختهای فسیلی با نانوکاتالیست	99
3-2-نانوکاتالیست و اینده سوختهای فسیلی	100
3-3-پیشرفت های نانوکاتالیست دارای این قابلیت هاست	101
3-4-برخی از کاربردهای تجاری شده و یا در مرحله تجاری شدن فناوری نانو	102
3-5-تصفیه گازهای خروجی از اگزوز با کاتالیزورهای نانوساختاری	104
3-5-1-تصفیه پساب های صنعتی با استفاده از نانوفیلتراسیون	105
3-5-2-تصفیه آبهای آلوده با استفاده از نانو مواد	105
3-6-کاهش آلایندگی حاصل از سوخت های دیزلی با کمک کاتایست های اکسیدی لرزان	107
3-7-کاتالیست ها و پیل های سوختی زیستی	108
3-8-افزایش فعالیت نانوکاتالیست ها توسط آب	109
3-9-کاتالیست های زیست محیطی	110
3-10-کاربرد نانوکاتالیست ها در هیدروکراکینگ فرآیندهای پالایش نفت	111
3-10-1-مقدمه	111
3-10-2-هیدروکراکینگ	112
3-10-3-کاربردهای فناوری نانو در هیدروکراکینگ	113
3-11-کاربرد مواد نانو متخلخل در پلیمریزاسیون و ایزومریزاسیون فرآیندهای پالایش نفت	114
3-11-1-مقدمه	114
3-11-2-پلیمریزاسیون	115
3-11-3-ایزومریزاسیون	116
3-11-4-کاربردهای فناوری نانو در پلیمریزاسیون و ایزومریزاسیون	116
3-11-5-ایزومریزاسیون	116
3-12-طرح های کاتالیستی در حال بررسی	117
3-12-1-بررسی ساخت پوشش های کاتدی جهت آزادسازی گاز هیدروژن در فرآیند	117
3-12-2-بررسی ساخت کمپلکس متالوسنی بیس زیرکو تیم دی کلرید برای پلیمر	118
3-12-3-بررسی سنتز دی متیل اتراز گاز سنتز بر روی کاتالیست های دو عملگر	118
3-13-استفاده از تکنولوژی نانوکاتالیست برای تهدید کشورهای خاورمیانه	119
3-14-قابلیت های پیش بینی شده نانوکاتالیزورها	119
3-15-تحلیل	121
منابع و مأخذ	123

پاورپوینت انسان- طبیعت- معماری (نانو)

پاورپوینت انسان- طبیعت- معماری (نانو) پروژه نانو و فناوری های نانو

دسته بندی	معماری
فرمت فایل	pptx
حجم فایل	4825 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	45

تاریخچه نانوتکنولوژی، تعریف نانو، معرفی مواد نانوکامپوزیت، نحوه عملکرد نانوکامپوزیت، HPC بتن با عملکرد بالا، معرفی نانوسیلیس آمورف، نانوذرات رس، نانوذرات اکسیدآهن یا هماتیت، نانوذرات دی اکسید تیتانیوم، حسگرها، افزونه نانو در فولاد و سیمان، نانو لوله ها، نانو پوشش های سنگ و چوب، افزونه نانو در شیشه، نانو عایق پتویی