دانلود پایان نامه ارشد : سنتز نانو ذرات سیلیکون دی اکسید از ضایعات روغن سیلیکون با استفاده از روش تف زاد

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته نانومهندسی شیمی

عنوان : سنتز نانو ذرات سیلیکون دی اکسید از ضایعات روغن سیلیکون با استفاده از روش تف زاد

دانشگاه شیراز

دانشکده فناوری های نوین

پایان نامهی کارشناسی ارشد در رشتهی نانومهندسی شیمی

سنتز نانو ذرات سیلیکون دی اکسید از ضایعات روغن سیلیکون با استفاده از روش تف زاد

اساتید راهنما

دکتر رضا پولادی

دکتر عبدالمحمد علمداری

 

 

اسفند 1391

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

نانو ذرات دی اکسید سیلیسیوم سنتزی[1] دارای کاربردهای صنعتی فراوانی می باشد. استفاده صنعتی از این ذرات در حوزه های سنتی و نیز حوزه های جدید در حال گسترش است که به طور مستمر کاربردهای جدیدی برای آن یافت می شود.SAS  در زمینه های کاتالیست، متالوژی، الکترونیک، شیشه، سرامیک، کاغذ، الیاف، اپتیک، الاستومرها، غذا، سلامتی و کروماتوگرافی صنعتی کاربرد دارد. امروزه تولید دی اکسید سیلیسیوم سنتزی با تولیدی بیش از 000/400/3 تن در سال یک صنعت رو به رشد است. روش های قدیمی تولید این جسم بر اساس هیدرولیز گاز سیلان در محیط های مختلف یا هیدرولیز و تراکم ارگانو سیلوکسان ها در مخلوطی از آب – آمونیاک و الکل های ساده می باشد که هزینه تولید بالایی دارند و کاربری این ماده را محدود می کند. در این پژوهش از روشی استفاده شد که در آن از روغن سیلیکون و ترکیبات آلی سیلیسیوم دار ضایعاتی استفاده شد و روش را ساده تر و ارزان تر کرد. نانو ذرات دی اکسید سیلیسیوم سنتزی با تبخیر روغن سیلیکون توسط حرارت ناشی از احتراق گاز طبیعی و تزریق آن در شعله تولید شد. این بخارات در شعله حاصل شده محترق گردید. گازهای حاصل از احتراق شامل سیلیکون دی اکسید، کربن دی اکسید و آب می باشد که توسط جریانی از یک سیال در نظیف کننده[2] مدل ونچوری مرطوب شسته شد. اندازه ذرات توسط نسبت مولی اکسیژن و روغن سیلیکون، تغییر در دمای واکنش و نیز تغییر مایع شستشو کنترل و مورد بررسی قرار گرفت.

با افزایش دما به علت افزایش سرعت واکنش شیمیایی اندازه ذرات ابتدا کاهش و سپس به دلیل تجمع افزایش یافت. بهترین دما 1000 درجه سانتیگراد به دست آمد با افزایش غلظت روغن سیلیکون اندازه ذرات افزایش یافت و بهترین نتیجه در غلظت تزریق دو میلی لیتر در دقیقه روغن سیلیکون حاصل شد. با تغییر مایع نظیف کننده نیز مشخص شد که مایعات غیر قطبی ذرات با اندازه کمتری به دست می آید.بعلاوه در این پژوهش روش سل – ژل با هیدرولیز تترا اتوکسی سیلان در محیط آبی مورد بررسی قرار گرفت. تترا اتوکسی سیلان در محیط آبی و در حلال اتانول و به کمک کاتالیزور آمونیاک هیدرولیز می گردد و سل سیلیکون دی اکسید تولید می گردد. با تغییر نسبت های مولی مواد، دمای واکنش هیدرولیز و سرعت همزدن ، شرایط بهینه به دست آمد که منجر به تولید سل – ژل و نهایتا با خشک کردن آن زیروژل حاصل گردید.شرایط بهینه تو لید ژل غلظت 7/0 میلی لیتر تترا اتوکسی سیلان در در 35 میلی لیتر اتانول مطلق و در دمای 60 درجه سانتیگراد و سرعت همزدن 600 دور در دقیقه و افزودن 1/0میلی لیتر آب در قسمت های 02/0 میلی لیتری در طول زمان 50 دقیقه ونهایتا افزودن یک میلی لیتر آمونیاک 25 درصد در طول زمان یک دقیقه به دست آمد.

تصویر TEM سایز ذرات 30 نانومتر را تایید می کند.

فهرست مطالب

 

عنوانصفحه
فصل اول: مقدمه 
1-1- مقدمه ای بر فناوری نانو2
1-2- ضرورت انجام تحقیق5
فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده و مباحث تئوری 
2-1-  دانش کلوئیدها8
2-2-  تاریخچه10
2-3-  سل، ژل و پودر12
2-4- شیمی سیلیکا13
2-4-  خواص شیمیایی و فیزیکی سیلیکا17
2-6-  ژل شدن، کوآگولاسیون، فلوکولاسیون  و کوآسرویشن18
2-7-  هسته زایی، پلیمریزاسیون و رشد سیلیکا21
2-8- روش های تولید صنعتی22
2-8-1-تولید پلی سیلیسیک اسید24
2-8-2- روش سل – ژل25
2-8-3- تئوری روش سل – ژل26
2- 9- پایداری سل سیلیکا31
2-10- کاربردهای سل سیلیکا34
2-11- معایب روش مرطوب35
2-12- روش های تف زاد35
2-13- خواص منحصر به فرد سیلیکا37
2-14- کاربردهای سیلیکا38
2-14-1- بهبود خواص مکانیکی38
2-14-2- افزودنی جهت جریان پذیری39
2-14-3-کاربردهای آن به عنوان حمل کننده40
2-14- 4- کاربرد به دلیل تاثیرات سطحی41
2-14-5- استفاده به عنوان رنگدانه41
2-15-6- استفاده به دلیل خواص الکتریکی41
2-14-7- استفاده به عنوان جاذب42
2-14-8- استفاده به عنوان کاتالیزور42
2-14-9- استفاده های دیگر42
2-14-10- مصرف جهانی45
فصل سوم: روش تحقیق 
3-1- مقدمه52
3-2- ساخت نانو ذرات سیلیکون دی اکسید SAS به روش آئروسل از ضایعات روغن سیلیکون  و ارگانو سیلان ها52
3-2-1- روش تف زاد52
3-2-2- مراحل آزمایش53
3-2-3- طراحی و ساخت سیستم54
3-2-3-1- اجزای دستگاه55
3-2-3-1-1- سیستم پمپاژ روغن سیلیکون ضایعاتی55
3-2-3-1-2- فیلتر56
3-2-3-1-3- پمپ56
3-2-3-1-4- روتامتر58
3-2-3-1-5- مشعل60
3-2-3-1-6- محفظه احتراق61
3-2-3-1-7- نظیف کننده مرطوب62
3-2-4- مواد روش تف زاد63
3-2-4-1- شیمی سیالات سیلیکونی63
3-2-5- شرح آزمایش68
3-2-6- روش کار68
3-3- 6- سنتز سیلیکا به روش سل –  ژل از طریق هیدرولیز TEOS70
3-3-1- مواد روش سل – ژل70
3-3-2-لوازم مورد استفاده روش سل – ژل70
3-3-3- روش کار سل – ژل70
فصل چهارم: بحث و نتایج 
4-1- مقدمه74
4-2- تاثیر دما در روش تف زاد74
4-4- تاثیر غلظت ماده اولیه در روش تف زاد79
4-5- تاثیر مایع نظیف کننده در روش تف زاد83
4-2- بررسی نتایج روش سل – ژل85
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات 
5-1- نتیجه گیری91
5-2- پیشنهادات92
5-2-1- روش تف زاد92
5-2-2- روش سل – ژل92
  
منابع94

فهرست جداول

 

شماره و عنوانصفحه
  
جدول (2-1). خواص شیمیایی و فیزیکی سیلیکا17
جدول (2-2). کاربردهای SAS به عنوان ماده رئولوزیک40
جدول (2-3). کاربردهای SAS در نیم کره جنوبی در سال 199044
جدول (4-1). نتایج تغییرات اندازه  بر حسب دما78
جدول (4-2). نتایج تغییرات اندازه  بر حسب غلظت82

فهرست شکل ها و تصاویر

 

شماره و عنوانصفحه
  
شکل (2-1). ساختار کریستالی و آمورف سیلیکا9
شکل(2-2). روش های نشان دادن همسایگی اتم های اکسیژن و سیلیسیوم (a) مدل گوی و میله (b) مدل جامد (c) مدل شبکه ای (d) مدل فضایی13
شکل (2-3). (a) سل (b) ژل (c) رسوب و توده شده19
شکل (2-4). تشکیل سل، ژل و پودر سیلیکا از منومر21
شکل (2-5). مدل لامر و دینگار28
شکل (2-6). تاثیر زمان بر اندازه ذرات29
شکل (2-7). تاثیر دما بر اندازه ذرات30
شکل (2-8). تاثیر سرعت افزودن ماده اولیه بر اندازه  ذرات30
شکل (2-9). فلوچارت روش کلوئید سازی31
شکل (2-10). فلوچارت روش خنثی سازی توسط اسید جهت تهیه سل سیلیکا32
شکل (2-11). فلوچارت روش تبادل یونی برای تولید سل سیلیکا32
شکل (2-12). تصاویر میکروسکوپ الکترونی سل سیلیکای تولید شده به روش سل – ژل33
شکل (2-13). شماتیک تولید صنعتی سیلیکا بروش  تف زاد37
شکل (2-14). کاربردهای SAS در حوزه های گوناگون38
شکل (2-15). افزایش کششی در دمای اطاق برای فیلرهای مختلف در لاستیک سیلیکون39
شکل (2-16). مصرف SAS در سال 2000 میلادی در اروپا45
شکل (2- 17). شماتیک روش مادلر47
شکل (2-18). تصاویر SEM از نانو ذرات سیلیکا تصاویر a  و b بدون گروه های عاملی و تصاویر c و d با گروه های عاملی48
شکل (3-1). فیلتر روغن سیلیکون56
شکل (3-2). نمودار مشخصه پمپ57
شکل (3-3). پمپ مدل AN4758
شکل (3-4). روتامتر59
شکل (3-5). نازل مشعل60
شکل (3-6). دریچه تنظیم هوا و نازل سوخت61
شکل (3-7). محفظه احتراق در حال ساخت62
شکل (3-8). شماتیک سیستم نظیف کننده مرطوب63
شکل (3-9). اسکلت کربن- کربن65
شکل (3-10). دستگاه اندازه گیری نقطه اشتعال69
شکل (3-11). حمام آب گرم71
شکل (4-1). تاثیر دما:˚C  600 ، اندازه  نانوذرات 4/13 نانومتر75
شکل (4-2). تاثیر دما: ˚C800 ، اندازه  نانوذرات 3/10 نانومتر75
شکل (4-3). تاثیر دما: ˚C900 ، اندازه  نانوذرات 5/9 نانومتر76
شکل (4-4). تاثیر دما: ˚C 1000 ، اندازه  نانوذرات 2/9 نانومتر76
شکل (4-5). تاثیر دما: ˚C 1200 ، اندازه  نانوذرات 5/15 نانومتر77
شکل (4-6). تاثیر دما: ˚C 1300 ، اندازه  نانوذرات 2/55 نانومتر77
شکل (4-7). نمودار  تغییرات اندازه  بر حسب دما78
شکل (4-8). نمودار غلظت 2 میلی لیتر در دقیقه در دمای 1000 درجه سانتی گراد اندازه  2/9 نانومتر80
شکل (4-9). نمودار غلظت 4 میلی لیتر در دقیقه در دمای 1000 درجه سانتی گراد، اندازه 2499 نانومتر80
شکل (4-10). نمودار غلظت 6 میلی لیتر در دقیقه در دمای 1000 درجه سانتی گراد، اندازه  3750 نانومتر81
شکل (4-11). نمودار غلظت 8 میلی لیتر در دقیقه در دمای 1000 درجه سانتی گراد، بای مودال81
شکل(4-12). نمودار تغییرات اندازه  بر اساس دبی روغن سیلیکون82
شکل (4-13). مایع نظیف کننده آّب است، اندازه  ذرات 2/9 نانومتر83
شکل (4-14). مایع نظیف کننده تتراکلرید کربن است، اندازه  ذرات 2/6 نانومتر84
شکل (4-15). نمونه های تولید شده در ابعاد میکرون85
شکل (4-16). شروع تشکیل ژل86
شکل (4-17). ژل تشکیل شده87
شکل (4-18). ژل آماده سازی شده جهت خشک شدن و تبدیل به زروژل شدن87
شکل(4-19). ژل در حال خشک شدن88
شکل(4-20). زروژل خشک شده88
شکل (4-21). تصویر TEM زروژل

 

89

مقدمه

 

 

  • 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 زیستی[1] و فناوری اطلاعات[2] 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 نانو[3] 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 اطلاعات[4]، 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 مقالات[5]تقریبا 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].

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، دوارف[6] که به معنی کوتوله و قد کوتاه است.

دو تعریف استاندارد را می توان برای فناوری نانو ارائه داد که عبارتند از :

  1. 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].
  2. 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:

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 اتمی[7] 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 گرایشی[8] 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 ام[9] برای دیسک های سخت، یک سری حسگرهای مغناطیسی را ابداع کرده است و کوداک[10] و ام تری[11] تکنولوژی ساخت فیلم های نازک نانو ساختاری را به وجود آورده اند. شرکت موبیل[12] کاتالیست های نانو ساختاری را برای دستگاه های شیمیایی تولید کرده است و شرکت مرک[13]، داروهای نانوذره ای را عرضه کرده است. تویوتا در ژاپن مواد پلیمری تقویت شده نانوذره ای را برای خودروها و سامسونگ الکتریک[14] 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.

تعداد صفحه : 126

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید