ورود به حساب ثبت نام جدید فراموشی کلمه عبور
برای ورود به حساب کاربری خود، نام کاربری و کلمه عبورتان را در زیر وارد کرده و روی “ ورود به حساب” کلیک کنید.





اگر فرم ثبت نام برای شما نمایش داده نمیشود، اینجا را کلیک کنید.









اگر فرم بازیابی کلمه عبور برای شما نمایش داده نمیشود، اینجا را کلیک کنید.





نمایش نتایج: از 1 به 1 از 1
  1. #1
    samane.metal
    مدیـــر بازنشسته
    تاریخ عضویت
    2013/12/03
    محل سکونت
    Tehr@n
    نوشته ها
    455
    195
    882

    اهمیت سطح در دنیای نانو

    سطح در فناوری نانو اهمیت بسیار بالایی دارد و همه جا از اثر سطح یا نسبت سطح به حجم صحبت میشود. در این مقاله، ابتدا در قالب مثالهایی اهمیت سطح را بیان میکنیم و تا حدودی تاثیر مقدار سطح را بر خواص ماده نشان میدهیم.
    همانطور که میدانید، واکنشهای شیمیایی در محلی اتفاق میافتند که ماده با محیط اطراف در تماس است. این محل همان سطح ماده است. واکنش از این منطقه شروع شده و سپس تحت شرایطی به عمق نفوذ میکند. برای بررسی بیشتر، اکسید شدن آلومینیوم را در نظر بگیرید. یک قطعه ی آلومینیومی سطحی کدر دارد و در صورت سمباده زدن آن، لایه های زیرین که بسیار شفاف هستند، پدیدار میشوند. این لایه های بسیار شفاف، همان آلومینیوم میباشند. اما این سطح براق به سرعت به سطحی کدر و مات تبدیل میشود. بررسیها نشان داده است که، این لایهی بسیار نازک و کدر، ترکیبی از اکسیژن و آلومینیوم است. آلومینا یا اکسید آلومینیوم (Al2O3) یک مادهی سرامیکی بسیار سخت است که به شکل یک لایهی پیوسته، روی سطح آلومینیوم را میپوشاند. این لایه از تماس لایههای زیرین (که از آلومینیوم هستند) با هوای اطراف جلوگیری میکند. بنابراین، واکنش اکسایش آلومینیوم ادامه پیدا نمیکند و بقیهی ماده از اکسید شدن حفظ میگردد.

    پرسش 4: طبق مطالب بیان شده، با تشکیل لایه ی اکسید، بر روی ِ آلومینیوم، این ماده از نظر شیمیایی غیرفعال شده، و واکنش متوقف میشود. به نظر شما این پدیده دارای چه مزیتها و مضراتی است؟

    اکسید شدن آهن با اکسید شدن آلومینیوم تفاوت دارد. اگر دقت کرده باشید، زنگ آهن، مادهای است قرمز رنگ که به راحتی میشکند و میریزد. این ماده به راحتی از روی آهن جدا میشود و بنابراین، اکسیژن به قسمتهای داخلی و به زیر لایه ی اکسیدی نفوذ کرده و واکنش اکسایش ادامه میابد. به گونه ای که ادامه ی روند این واکنش منجر به تخریب کامل قسمتی از قطعه ی فولادی شده و در نهایت، موجب انهدام آن میشود.
    بنابراین، اگر بخواهیم به دنبال ادامه دادن یک واکنش باشیم، باید راهی برای نفوذ به درون آن ماده بیابیم. یک راه، انتقال مواد از درون حجم ماده به سطح آن است. برای این کار (دسترسی به قسمتهای داخلی حجم ماده) میتوانیم مسیری را درون ماده تعبیه کنیم. این کار را میتوان با ایجاد حفراتی که به هم متصل هستند و تا سطح ماده ادامه دارند انجام دهیم (شکل 1). به این مواد که ساختاری اسفنج مانند دارند، مواد متخلخل یافوم میگوییم. در طبیعت نیز میتوان مواد متخلخل را به وفور مشاهده کرد. زئولیتها، موادی از این دسته هستند. از مواد متخلخل مصنوعی نیز میتوان به فومهای فلزی اشاره نمود که امروزه کاربردهای بسیاری در صنایع دارند. از مواد متخلخل در کاتالیز واکنشهای شیمیایی، فیلترهای مایعات و فیلترهای هوا استفاده می شود. بنابراین، هرچه اتمهای بیشتری در سطح باشند، واکنشهای شیمیایی با سهولت بیشتری رخ میدهند. این رویداد برخی موارد مفید، و در برخی موارد مضر است.



    شکل 1. طرحی از مواد متخلخل

    پرسش 5: آیا میتوانید کاربردهای واکنشهای شیمیایی مواد را نام ببرید؟ چه مواقعی نیاز داریم تا از واکنشهای شیمیایی مواد جلوگیری کنیم؟

    یک راه دیگر، کوچکتر کردن اندازهی مواد واکنش دهنده است. برای بیان این موضوع، توضیحات را در قالب یک مثال ادامه میدهیم. ممکن است مطالبی را در رابطه با سوختهای جامد شنیده باشید. سوخت های جامد مانند پودر آلومینیوم در برخی کاربردهای خاص مورد استفاده قرار میگیرند. یکی از این کاربردها، استفاده به عنوان سوخت موشک است. همان گونه که قبلاً نیز گفته شد، آلومینیوم واکنشپذیری بالایی دارد و به سرعت اکسید میشود. پودرهای ریز آلومینیوم بر اثر واکنش با اکسیژن، به شدت آتش میگیرند و گرمای زیادی آزاد میکنند.
    سوخت های جامد یا Solid Fuel به انواع مواد جامدی گفته میشود که به عنوان سوخت استفاده میشوند، و در اثر اشتعال، گرما و انرژی آزاد میکنند. مانند: زغال چوب و زغال سنگ. یکی از کاربردهای این نوع سوخت، استفاده از آن به عنوان سوخت موشک میباشد.

    پرسش 6: به نظر شما اندازهی پودرهای آلومینیوم چه تاثیری بر میزان انرژی آزاد شده و در نتیجه بازده سوخت دارد؟

    برای پاسخ به این پرسش، شکل 2 را در نظر بگیرید. در این شکل فرض کردهایم که پودر آلومینیوم ، به شکل کره است. در صورتی که این ذره ی پودر در معرض اکسیژن قرار بگیرید و واکنش دهد، یک لایه از اکسید آلومینیوم روی آن قرار میگیرد. با توجه به آنچه در مورد اکسید آلومینیوم گفته شد، این لایهی تشکیل شده، از ادامه ی واکنش اکسایش جلوگیری میکند و مقدار زیادی از قسمتهای داخلی این ذره ی پودری، از واکنش در امان میماند. اما در صورتیکه اندازه ی این ذره کمتر باشد، مقدار بسیار کمتری از آن دست نخورده باقی میماند. بنابراین، مقدار بیشتری از سوخت جامد مصرف شده و بازده بیشتر میشود.



    شکل 2. مقایسهی بین اکسید شدن ذرات آلومینیوم با اندازههای مختلف

    علاوه بر این مثال، اندازهی ذرات مورد استفاده در صنایع شیمیایی (اندازهی ذرات کاتالیست)، ریختهگری (اندازهی افزودنیها به مذاب) و صنایع کامپوزیت (اندازه ی ذرات تقویت کننده) از اهمیت بالایی برخوردار است.
    به طور خلاصه، برای در دسترس قرار دادن مقدار بیشتری از یک ماده، یا باید آن را به شکل متخلخل داشته باشیم، و یا اندازه ی ذرات آن را کوچکتر کنیم. در هر دو رویکرد، در واقع مقدار بیشتری از ماده روی سطح قرار میگیرد، و یا میتوان گفت که نسبت سطح به حجم افزایش یافته است. اهمیت سطح تنها در واکنشهای شیمیایی مطرح نیست، بلکه برهمکنش های فیزیکی و مکانیکی ماده با محیط نیز از طریق سطح انجام میگیرد. از این موارد میتوان به پدیده های اصطکاک و انتقال حرارت اشاره نمود. بنابراین، تغییر مقدار سطح ماده میتواند بر این پدیده هاتاثیر بگذارد.

    در پایان این مقاله و برای شروع مقاله ی بعدی، چند سوال مهم را مطرح میکنیم.

    پرسش 7: آیا همیشه با کوچکتر شدن اندازه ی ماده، خواص آن تغییر میکند؟ این خواص شامل چه مواردی هستند؟

    همانگونه که میدانید، در ابعاد نانو، خواص نوری، الکتریکی، مغناطیسی و شیمیایی مواد به شدت تغییر میکند. برای مثال، نقطه ی ذوب ذرات 50 نانومتری طلا با نقطه ی ذوب ذرات 10 نانومتری طلا بسیار متفاوت است. رنگ نانوذرات طلا نیز با یکدیگر متفاوت است. اما اگر شمش های بزرگ طلا را به قسمتهای چند میلی متری تقسیم کنیم، نقطه ی ذوبشان تغییر نمیکند و همچنان به رنگ زرد (طلایی) دیده میشوند. چگونه این واقعیت را توجیه میکنید؟ آیا ابعاد نانومتر، محدوده ی خاصی است که در آن اتفاقات ویژه ای میافتد؟




    منبع:ستاد ویژه توسعه فناوری نانو
    ویرایش توسط samane.metal : 2015/03/05 در ساعت 22:18
    خدایا!

    من اگر بد کنم تو را بنده ی دیگر بسیار است...

    تو اگر مدارا نکنی مرا خدای دیگر کجاست؟؟؟

    [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...][Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]
  2. 2
نمایش نتایج: از 1 به 1 از 1

اطلاعات موضوع

کاربرانی که در حال مشاهده این موضوع هستند

در حال حاضر 1 کاربر در حال مشاهده این موضوع است. (0 کاربران و 1 مهمان ها)

کلمات کلیدی این موضوع

مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست کنید.
  • شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید
  •