برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۵/۲۷ تا ۱۳۹۷/۰۶/۰۲

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۱,۲۵۰
  • بازدید این ماه ۳۷
  • بازدید امروز ۲
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۰
  • قبول شدگان ۰
  • شرکت کنندگان یکتا ۰
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۰
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

ویژه المپیاد دانش‌آموزی

طرح درس

منابع پیشنهادی نهمین المپیاد دانش آموزی نانو

نویسندگان
امتیاز کاربران

روش‌های تولید و بررسی پایداری نانوسیالات

متناسب با کاربرد، انواع بسیاری از نانوسیالات از جمله نانوسیال اکسید فلزات، نیتریت‌ها، کاربید فلزات و غیرفلزات، با استفاده از سورفکتانت و یا بدون استفاده از آن، در سیالاتی مانند آب، اتیلن گلیگول و روغن تولید شده‌اند. مطالعات زیادی روی چگونگی تهیه نانوذرات و روش‌های سوسپانس کردن یا به عبارت دیگر پراکنده‌سازی آنها در سیال پایه انجام شده است که در اینجا چند روش متداول‌ تهیه نانوسیالات شرح داده شده است.
مقدمه
متناسب با کاربرد، انواع بسیاری از نانوسیالات از جمله نانوسیال اکسید فلزات، نیتریت‌ها، کاربید فلزات و غیرفلزات، با استفاده از سورفکتانت و یا بدون استفاده از آن، در سیالاتی مانند آب، اتیلن گلیگول و روغن تولید شده‌اند. مطالعات زیادی روی چگونگی تهیه نانوذرات و روش‌های سوسپانس کردن یا به عبارت دیگر پراکنده‌سازی آنها در سیال پایه انجام شده است که در اینجا چند روش متداول‌ تهیه نانوسیالات شرح داده شده است.

1- انواع روش‌های تولید نانوسیالات

1-1- روش دو مرحله‌ای
یکی از روش‌های متداول تهیه نانوسیال، روش دو مرحله‌ای است؛ در این روش ابتدا نانوذره، نانولوله، نانوالیاف یا سایر نانوموادی که قرار است در سیال پراکنده شوند _معمولا به وسیله روش رسوب شیمیایی بخار (CVD) در اتمسفر گاز خنثی_ به صورت پودرهای خشک تهیه شده؛ در مرحله بعد نانوماده‌ی تولیدی در داخل سیال پراکنده می‌گردد. برای این کار از روش‌هایی مانند لرزاننده‌های نیروی مغناطیسی، لرزاننده‌های مافوق صوت، مخلوط برشی همگن و یا سورفکتانت‌ها استفاده می‌شود تا تشکیل توده‌های نانوذره‌ای(کلوخه‌ها) به حداقل رسیده و پراکندگی نانوذرات در سیال بهبود یابد.
روش دو مرحله‌ای برای بعضی موارد مانند اکسید فلزاتی که در آب دیونیزه شده‌اند بسیار مناسب است و برای نانوسیالات شامل نانوذرات فلزی سنگین، خیلی موفق عمل نکرده است. این روش دارای مزایای اقتصادی زیادی است؛ مثلا یکی از مزایای آن توانایی تولید نانوپودر در مقیاس صنعتی توسط بسیاری از شرکت‌ها است که همین امر تولید نانوسیالات را برای صنایع تسهیل می‌کند.
از مسائل حائز اهمیت در تولید دو مرحله نانوسیالات پایداری سوسپانسیون ایجاد شده و جلوگیری از تجمع نانوذرات و کلوخه شدن آنها است. معمولا توسط سورفکتانت‌ها از تجمع نانوذرات جلوگیری به عمل می‌آید؛ البته نگرانی‌هایی در مورد عملکرد سورفکتانت در دمای بالا وجود دارد که بایستی در کاربردهای دمای بالا به آن توجه شود. جهت رفع نگرانی‌ها و بهبود روش تولید نانوسیالات، از فناوری‌های جدید بهره برده و روش یک مرحله‌ای را که در ادامه شرح داده خواهد شد، ابداع نموده‌اند.

1-2- روش یک مرحله‌ای
به منظور جلوگیری از تجمع و آگلومره شدن نانوذرات درون سیال، در ابتدا استمن روشی یک مرحله‌ای را جهت تولید نانوسیال مس – اتیلن گلیکول ابداع نمود. با استفاده از این روش نانوسیالاتی شامل نانوذرات فلزی با استفاده از روش تبخیر مستقیم، تهیه شدند. طی روش یک مرحله‌ای منبع فلزی تحت شرایط خلاء تبخیر شده، تراکم توده نانوذرات به حداقل خود می‌رسد. لازم به ذکر است که پایین بودن فشار بخار سیال یکی از معایب این فرآیند محسوب می‌شود؛ ولی با این حال روش‌های شیمیایی تک مرحله‌ای مختلفی برای تهیه نانوسیال به وجود آمده است که از آن جمله می‌توان به روش احیای نمک فلزات و تهیه سوسپانسیون آن در حلال‌های مختلف برای تهیه نانوسیال فلزات اشاره کرد. مزیت اصلی روش یک مرحله‌ای، کنترل بسیار مناسب روی اندازه و توزیع اندازه ذرات است. از معایب این روش عدم امکان تولید نانوسیالات در مقیاس بالا و زیاد بودن هزینه تولید است. همچنین در این روش مقداری از واکنش دهنده‌ها در نانوسیال تولیدی باقی می‌ماند که به علت پایداری سوسپانسیون، جدا کردن آنها و کاهش غلظتشان در سیال کار دشواری است.

1-3- سایر روش‌های نوآورانه تولید نانوسیالات
دانشمندی به نام وی و همکارانش موفق به ایجاد جریانی پیوسته به منظور تولید نانوسیال مس شدند. این روش قابلیت تولید نانوسیال CuO تا کسر حجمی 10% با استفاده از امواج مافوق صوت و ماکرو ویو را دارد.
روش دیگر در تولید نانوسیالات، روش انتقال فازی است. یک مثال از آن تولید نانوسیال مس است که طی آن Cu(OH)2 توسط امواج ماکرو ویو در آب کاملا به نانوذرات CuO تبدیل می‌شود. از آلومینیم سیترات برای جلوگیری از آگلومره شدن نانوذرات محلول در آب استفاده می‌شود.

2- روش‌های بررسی پایداری نانوسیال

2-1- روش‌های گریز از مرکز و رسوب نشانی
روش‌های بسیاری جهت ارزیابی پایداری نانوسیالات توسعه یافته‌اند که ساده‌ترین آنها روش رسوب نشانی است. حجم یا وزن نانوذرات رسوب کرده در یک نانوسیال تحت یک میدان نیروی خارجی نشانه‌ای از ثبات نانوسیال است. تغییرات غلظت و یا ابعاد ذرات شناور بر سطح مایع طی زمان رسوب‌گذاری توسط دستگاه‌های ویژه‌ای به دست می‌آید و در صورت ثابت ماندن غلظت یا ابعاد ذرات شناور بر سطح، نانوسیال را پایدار در نظر می‌گیرند. این روش نیاز به زمان زیادی جهت بررسی و مشاهده دارد. بنابراین، روش گریز از مرکز جهت ارزیابی پایداری نانوسیالات ابداع شد. در این روش نانوسیال در دستگاه سانتریفیوژ قرار گرفته و با سرعت بسیار بالایی با تعداد دور بسیار زیاد چرخانده می‌شود. از سانتریفیوژ و نیروی گریز از مرکز ایجادی توسط آن جهت جدایش فازی استفاده می‌شود. حال هرچه تعداد دورهای مورد نیاز جهت جدایش نانوذرات از سیال و رسوب آنها نیاز باشد یعنی نانوسیال دارای پایداری بیشتری است.

منابـــع و مراجــــع

1. Keblinski.p, Phillpot, S.R, Choi, S.U.S & Eastman, Heat mass transfer

2. www.Wikipedia.org

3. کتاب نانومواد، ترجمه حمیدرضا رضایی