این تحقیق به بررسی نانوکریستال ها و کاربردهای آن ها در صنایع مختلف می پردازد. همچنین ویژگی ها و روش های تهیه نانوکریستال ها، شامل کاربرد در فرایندهای زیست محیطی و صنعتی را تحلیل می کند.
مقدمه
نانوفناوری به توانمندی تولید و ساخت مواد، ابزار و سیستم های جدید با کنترل بر سطوح نانومتری (سطوح اتمی و مولکولی) اشاره دارد و از خواصی که در این مقیاس ها پدیدار می شود، بهره برداری می کند. یک نانومتر معادل یک میلیاردم متر (۹-^۱۰ متر) است که ۱۸۰۰۰ بار کوچک تر از قطر یک تار موی انسان می باشد. به طور متوسط، ۳ تا ۶ اتم در کنار یکدیگر طولی معادل یک نانومتر را تشکیل می دهند که این طول به نوع اتم بستگی دارد.
فناوری نانو به طور کلی به گسترش، تولید و استفاده از ابزار و موادی اطلاق می شود که ابعاد آن ها در محدوده ۱ تا ۱۰۰ نانومتر قرار دارد. این فناوری به سه سطح مختلف تقسیم می شود: مواد، ابزارها و سیستم ها. موادی که در این سطح به کار می روند، نانو مواد نامیده می شوند. نانو ساختارها به موادی گفته می شود که حداقل یکی از ابعاد آن ها در مقیاس نانومتری (زیر ۱۰۰ نانومتر) قرار دارد.
این تعریف شامل انواع مختلفی از ساختارها، چه طبیعی و چه ساخته شده توسط انسان می شود. به طور خاص، نانو ساختارها موادی هستند که در سراسر آن ها نظم اتمی یا ساختار بلوری به صورت میکروسکوپی وجود دارد. این مواد متشکل از کریستال ها یا دانه های نانومتری هستند که می توانند از نظر ساختار اتمی، جهت های بلورشناسی و ترکیب شیمیایی تفاوت هایی داشته باشند.
تمامی مواد، از جمله فلزات، نیمه رساناها، شیشه ها، سرامیک ها و پلیمرها می توانند در ابعاد نانو وجود داشته باشند. همچنین، فناوری نانو می تواند به صورت ذرات بی شکل (آمورف)، کریستالی، آلی، غیرآلی و یا به صورت اشکال مختلفی مانند منفرد، مجتمع، پودر، کلوئیدی، سوسپانسیونی و امولسیون ها درآید. کوچک شدن اندازه ذرات به ابعاد نانو سبب تغییراتی در خواص فیزیکی و شیمیایی آن ها می شود، که از مهم ترین آن ها می توان به افزایش نسبت سطح به حجم و ورود ذرات به قلمرو آثار کوانتمی اشاره کرد.
کریستال ها مواد معدنی جامدی هستند که اجزای سازنده آن ها (مولکول ها، اتم ها یا یون ها) در سه جهت فضایی به صورت منظم کنار هم قرار گرفته اند و دارای نظم بلوری هستند. این ساختارهای بلوری دارای نظم بلند دامنه بوده و می توانند خواص همسانگرد یا ناهمسانگرد داشته باشند. مواد بلوری، به طور کلی، موادی هستند که اتم های آن ها در یک آرایش منظم و تکراری در فواصل اتمی مشخص مرتب شده اند.
کاربرد نانوکریستال ها در فرایندهای زیست محیطی
یکی از مواردی که در سال های اخیر به دلیل ویژگی زیست تخریب پذیری و هزینه پایین مورد توجه قرار گرفته، سلولز و نانوکریستال سلولز است. در این پژوهش، برای تهیه نانوکریستال سلولز از لینتر پنبه با استفاده از روش هیدرولیز اسیدی و مایع یونی بهره گیری شده است. این روش به طور مؤثری شرایط بهینه ای برای تولید کریستال های ریز فراهم کرده است.
تأثیر روش استفاده شده بر اندازه ذرات و بلورهای نانوکریستال سلولز با استفاده از دستگاه های طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که به کارگیری ترکیب اوره، سود و تیوره به عنوان مایع یونی باعث تولید کریستال های ریز شده است. بررسی های انجام شده با استفاده از طیف های XRD نشان داد که اندازه بلورها در حدود ۱۰ تا ۱ نانومتر بوده و میزان بلورینگی حدود ۶۱ تا ۳ درصد به دست آمد. همچنین، تصاویر SEM نشان دهنده اندازه الیاف در ناحیه نانومتر بوده که تقریباً در محدوده ۳۰ تا ۲۰ نانومتر قرار دارد.
فهرست مطالب
مقدمه
کاربرد نانوکریستال ها در فرایندهای زیست محیطی
کاربرد نانوکریستال ها در تکنولوژی ساخت تلویزیون
کاربرد نانوکریستال در صنعت دارویی
مزایای نانوکریستال ها
روش های تهیه نانوذرات کریستالی
تکنولوژی رسوبی (Precipitation technique)
روش سایش دانه ای (Pearl milling technique)
روش هموژنایز کردن با فشار بالا (High-pressure homogenization technique)
مزیت های نسل دوم نانوکریستال ها
نانوتیوپ کربنی
ویژگی نانو لوله های کربنی
خواص مکانیکی
خواص الکترونیکی
خواص گرمایی
خواص مغناطیسی
انواع نانولوله های کربنی
کاربرد نانولوله های کربنی
تهیه الیاف از نانو لوله های کربنی
نانو کامپوزیت های کربنی
کاربردها در صنعت نفت
کاربردهای مکانیکی نانولوله های کربنی
مقاومت نانولوله ها
نانولوله های کربنی و کامپوزیت های پلیمری
