39

تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

  • Upload
    inigo

  • View
    107

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی. استاد را هنما: دکتر محمد الماسی تهیه کننده: هادی نجف زاده کارشناسی ارشد نانو تکنولوژی-گرایش نانو فیزیک دانشگاه کاشان [email protected] تابستان91. عناوین. مفاهیم نانوپودر روش پاشش حرارتی کاربرد نانوپودرها. نانو پودر. نانوپودر چيست؟ - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی
Page 2: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتیاستاد را هنما:

دکتر محمد الماسی

تهیه کننده:هادی نجف زاده

کارشناسی ارشد نانو تکنولوژی-گرایش نانو فیزیکدانشگاه کاشان

[email protected]

91تابستان

Page 3: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

عناوینمفاهیم نانوپودر

روش پاشش حرارتی کاربرد نانوپودرها

Page 4: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

نانو پودرنانوپودر چيست؟

پودر ها ذرات ريزي هستند كه از ُخرد کردن قطعات جامد و بزرگ، يا ته نشين شدن ذرات جامدِ معلق در محلول ها به دست مي آيند. بنابراين، نانوپودرها

را می توان مجموعه ي از ذرات دانست که اندازه ي نانومتر است. )اگر يك متر را يك 100آنها کمتر از

ميليارد قسمت كنيم، به يک نانومتر می رسيم. طبق تعريف، ساختار نانومتري ساختاري است که

نانومتر باشد.(100اندازه ي آن کمتر از

Page 5: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

چه پودري را می توان نانوپودر به شمار آورد؟

پودرها در سه حالت نانوپودر به شمار می آيند:• ساختار ذرات تشكيل دهنده ي پودر، در حد نانومتر باشد.حالت اول:•

يعني اگر ساختار ذرات تشكيل دهنده ي يک پودر را به صورت يکي از اشكال منظم نانومتر باشد. 100 تا 1هندسي در نظر بگيريم، ميانگين اندازه ي اضالع آن بين

مهمترين اشكال هندسي، كُره و مكعjب اند. اگر ساختار ذرات تشكيل دهنده ي پودر نانومتر باشد و چنانچه ساختار آنها 100را كُره فرض كjنيم، بايد قطر كُره کمتر از

نانومتر قرار 100 تا 1مكعب فرض شود، ميانگين اضالع مكعب بايد در محدوده ي گيرد. براي مثال، بلورهاي نمك طعام ساختاري مكعjب شکل دارند. )شکل شماره ي

1) نانومتر داشته 100 تا 1يادآوري: اگjر بيشترِ ذرات تشکيل دهندة پودر، ابعjادي ميان

باشند، آن پودر، نانوپودر محسوب می شود.

Page 6: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

دانه هاي تشکيل دهندة پودر، ابعاد نانومتري داشته باشند.حالت دوم:

در حالتي که اندازه ي ذرات تشكيل دهنده ي پودر از صد نانومتر بيشتر باشد، کافي است دانه هاي آن ابعاد نانومتري داشته باشند تا نانوپودر به شمار آيند. يک مثال براي فهم اين موضوع، اتم هايي هستند که به

صورت منظم و درون سلول هايي که آنها را "دانه" می ناميم، کنار هم قرار گرفته اند. مواد بلوري جامد نيز از سلول هاي ريزي تشكيل

شده اند كه به آنها دانه مي گويند. درون هر دانه، اتم ها در يك جهت خاص و رديف هاي موازي چيده شده اند و تفاوت دو دانة مجاورِ هم،

تفاوت در همين جهت گيري اتم هاست.

: اين ذره، حاوي سه دانه است.2 شكل

Page 7: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

درجه نسبت به 45: اتم ها با زاويه ي 3شکل .افق چيده شده اند

. درجه نسبت به افق چيده شده اند90: اتم ها با زاويه ي 4شکل

درجه نسبت به 120: اتم ها با زاويه ي 5شکل .افق چيده شده اند

Page 8: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

45(، اتم ها در رديف هاي موازي و با زاويه ي 3 )شکل 1در دانه ي •( اتم ها با 4 )شکل 2درجه نسبت به افق چيده شده اند. در دانه ي

120( اتم ها با زاويه ي 5 )شکل 3 درجه و در دانه ي 90زاويه ي درجه نسبت به افق چيده شده اند. وقتي اين سه دانه در كنار يكديگر

( به فضاي خالي بين 6قرار بگيرند، يك ذره تشكيل مي شود. )شکل دانه ها »مرز دانه« مي گويند. مرز دانه محلي است كه جهت چيده

شدن اتم ها عوض مي شود.همچنين دانه ها را می توان مانند آجرهاي يك ديوار فرض كرد. در اين

صورت، مرز بين دانه ها مالت بين آجرهاست. اگر قطر اين دانه ها نانومتر باشد، ذرات حاصل تشكيل نانوپودر مي دهند. 100 تا 1بين

هر چه قطر دانه هاي يك ذره كمتر باشد )البته با حجم ثابت(، تعداد دانه هاي تشكيل دهنده ي آن بيشتر خواهد بود )واضح است كه هر چه

متر كوچكتر باشند، 1 متر در 1آجرهاي تشكيل دهنده ي يك ديوار تعداد آجرها بيشتر خواهد بود( و هر چه تعداد دانه ها بيشتر شود،

مانند گره هاي يک فرش، تار و پود آن محكمتر و درهم تنيده تر است و بنابرين استحكام محصول بيشتر خواهد بود.

Page 9: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

: سه دانه در مجاورت هم قرار گرفته اند تا يک 6شکل .ذره را تشکيل دهند

يادآوري: اگر درصد قابل توجهي از دانه هاي تشكيل دهنده ي ذرات، نانومتري باشند، پودر،

.نانوپودر محسوب می شود

Page 10: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

ذرات نانوپودر و ذرات پودر معمولي ترکيب شوند. حالت سوم:•در اين حالت، پودر را »نانوپودر کامپوزيتي« می نامند. کامپوزيت که از کلمه ي

گرفته شده، به معني ترکيب دو يا چند چيز است. compositionانگليسي ملموس ترين مثال براي كامپوزيت، كاه گل است. در كاه گل رشته هاي كاه در

زمينه ي گِل پراكنده شده اند. در نانوپودرهاي كjامپوزيتي نيز ذرات نانومتري در (.7زمينه ي ذرات بزرگتر )غير نانومتري( پراكنده شده اند )شکل

: ذرات با قطر نانومتري در زمينه پراکنده شده اند.7شکل

Page 11: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

علت ترکيب شدن آنها اختالف خواص اين دو ماده است. در کامپوزيت معموالً •زمينه از يک ماده ي نرم و افزودني از ماده ي سخت انتخاب مي شود. در اين

صورت، هنگامي که به ماده نيرو وارد مي شود، زمينه نيرو را به رشته يا پودر اضافه شده منتقل مي كند تا بتواند در برابر نيروي واردشده مقاومت بيشتري

( 8داشته باشد. )شکل شماره ي

: در يک نانوکامپوزيت، ذرات نانويي در زمينه اي غيرنانويي پراكنده شده اند .8شكل

Page 12: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

پاشش حرارتی HVOF پاشش حرارتی•

یکی از پیشرفته ترین سیستم های پاششی است که با HVOFفرآیند  استفاده ازموج انفجار در محفظه احتراق داخلی خود قادر است

متر بر ثانیه 1500 تا 1200ذرات مواد کاربیدی را با سرعت حدود بر روی سطوح قطعات مورد نظر اعمال و سطحی کامالً صاف و

مقاوم را ایجاد کند. این فرآیند تنها روش مقاوم سازی بعضی قطعات استراتژیک در صنایع هوافضا، نفت و گاز، نیروگاهی و ... می

باشد. در این روش به دلیل سرعت زیاد ذرات، پوشش با صافی سطح بسیار باال تولید شده و همچنین امکان استفاده از نانو پودرها و

ایجاد پوشش های نانوساختارکه خواص قابل توجهی را ایجاد می يکی از پيشرفته ترين سيستمهای HVOFنمایند وجود دارد. فرايند

پاششی است که در حال حاضر در کشور در مقياس خدمات صنعتی منحصر به فرد می باشد

Page 13: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

پاشش حرارتیHVOF

Page 14: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

APS پاشش حرارتی پالسمایی•در این روش انواع مختلف پودر مواد پیشرفته )سرامیکی، •

20 تا 10سرمتی، بین فلزی و ...( در درجه حرارت بین هزار درجه سانتیگراد ذوب و توسط گاز حامل به طور

یکنواخت بر سطح قطعه پاشیده می-شوند، با این حال سطح قطعه چندان گرم و دچار تنشهای گرمایی نمی شود.

به این ترتیب سطحی با پوشش یکنواخت و دارای چسبندگی و کیفیت بسیار عالی ایجاد خواهد شد و مقاومت

قطعه را در برابر عوامل فرسودگی محیطی چندین برابر افزایش خواهد داد. از مزایای این روش محدوده وسیع

پوشش-های قابل اعمال و همچنین کیفیت بسیارخوب این پوششها پس از پاشش می باشد.

Page 15: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

پاشش حرارتیAPS

Page 16: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

Arc و قوسی Flam پاشش حرارتی شعله ای•دو روش فوق از روشهای معمول پاشش حرارتی می •

باشند که بطور وسیعی در صنایع مختلف جهت بازسازی یا ساخت قطعات، مورد استفاده قرار میگیرند. پوشش های

روئین یا آلومینی اعمال شده به این روش ها برj روی سطوح سازه های آهنی جهت مقابله با خوردگی جوی یا دریایی نظیر اسکله ها، سکوهای نفتی، مخازن نگهداری

مواد و غیره از این قبیل اند. همچنین اعمال پوشش های بابیتی و برنزی جهت تولید یا بازسازی یاتاقانهای بزرگ و

کوچک و یا بازسازی روتورها، شفت ها و غلطک های مختلف در صنایع فوالد، نیروگاهی، نساجی و چاپ از دیگر

موارد کاربرد این روش هاست.

Page 17: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

پاشش حرارتی شعله ای و قوسی

Page 18: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

پاشش حرارتی و نشت جت بخار•در حين اين عمل ذرات حرارت ديده كمي ذوب مي شوند و سپس روي سطح •

نشست داده خواهند شد. پس از آن تغjيير شكل داده و منجمد مي شوند و يك پوشش نانو متري روي سطح ايجاد مي كنند.

از اين روش در توليد صنعتي نانو پودرها استفاده مي شود، نمونه اي از اين مواد •عبارتند از: كربن بالك، فوم سيليكا و اكسيد تيتانيوم.

از معايب اين روش مي توان به موارد زير اشاره نمود:•توليد اكسيد ها: در اين روش به علت وجود اكسيد كننده ها توليد اكسيد ها در •

محدوده واكنش اجتناب ناپذير است كjه اين خود يك محدوديت است.فشار باالي گاز: در اين روش به علت باال بودن فشار گاز، پودر هاي توليدي داراي •

تجمع بااليي مي باشند كه اين امر در مراحل بعدي اثر نا مطلوبي دارد.براي حل مشكل دوم مي توان از احتزاق با فشار كم استفاده نمود كه در آن •

كاهش يافته كjه در نتيجه از تجمع ذرات كاسته CVDفشار تا حد فشار در روش مي گردد.

يك راه رسيدن به ذرات نانومتري با اندازه هاي كوچكتر و يكنواخت تر، كنترل •شعله براي رسيدن به شعله، پيشاني تخت مي باشد كه در طي آن زمان و دما

براي هر ذره برابر خواهد بود.

Page 19: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

اين روش جز روش هاي كم هزينه بوده و از آن براي توليد •كامپوزيت هاي چند اليه اي يا اليه هاي با ضخامت چند

نانومتر استفاده مي شود.مكانيزم اين روش بدين صورت است كه از جت هاي گازي •

با سرعت صوت يا نزديك به آن استفاده مي شود . معموال در اين جت ها از گاز هليوم استفاده مي شود. ماده اتميزه

شده به همراه اين گاز خارج شده و بر روي يك اليه نشست پيدا مي كند.

براي نشست دادن يكنواخت بر روي يك زير اليه معموال از •حركت نوساني و دوراني جت ها استفاده مي شود.

Page 20: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

تفکافت)پیرولیز( بوسیله ی افشانه ی شعله ای و در فاز گاز و در •دمای باال برای تولید نانوذرات به کار برده می-شود. ماده ی اولیه به

صورت ماده ای است که حاوی اجزای فلزی بوده و این اجزاء در ادامه باید به یکدیگر بپیوندند تا نانوذرات را تشکیل دهند. به عنوان

مثال نمک های اسید کربوکسیلیک، استات ها و آلکوکسیدها که ترکیبشان با حالل های قابل احتراق به غلظت و استوکیومتری مورد

نظر رسیده تا بتوان بوسیله ی شعله ور کردن آنها ذرات را استخراج کرد، از جمله موادی هستند که مورد کاربرد این فناوری به عنوان پیش ماده می-باشند. مواد اولیه به صورت محلول به سمت نازل هدایت شده و با برخورد با یک جریان شدید گاز اکسید کننده مانند

اکسیژن پخش شده و توسط شعله ی گاز متان شعله ور می شود. ذرات نانویی در قسمت دما باالی شعله تشکیل شده و در همان

ناحیه رشد می کند.فرایند رشد از طریق کنترل غلظت ماده اولیه و خواص شعله تحت نظر قرار می گیرد. هر از چندگاهی نانوذرات تولید شده در حالت

خشک صافیده و طبقه بندی می شوند.

Page 21: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

یکی از طبقه بندی های نانوذرات محیط تولید آنهاست. بر •این اساس می توان انواع روش ها را به دو گروه رسوب

دهی در فاز مایع و چگالش در فاز گاز تقسیم کرد. در سنتز فاز مایع مانند فرایند سل-ژل یا هیدرو ترمال نانوذرات در

گستره ی باریکی از اختالف اندازه و دانه بندی به دست می آید. ولی پودرهای نانویی باقیمانده های ناخالص شیمیایی را در ترکیب خود حفظ می کنند. در مقابل

چگالش فاز گازی از این ایراد مبراست اما به خاطر دمای باالی تولید، کلوخه ای شدن ذرات پدیده ای مرسوم بوده و مواد آلی نیز حین تولید به ترکیبات ذغالی کربنی تبدیل می

شوند. راه حل های مختلفی برای برطرف سازی این مشکل ارائه شده است. یکی از موفق ترین آنها بکارگیری

شعله ی کم فشار یکنواخت است که با دمای ثابت می سوزد.

Page 22: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

یکی دیگر از روش ها عبور سریع ذرات پاشیده شده از محیط گرم •شعله است که باعث فرار ذرات از بهم چسبیدگی خواهد شد.

همچنین می توان از پیش موادی که در مقابل دمای باال مقاوم تر هستند استفاده کرد. جنس پلیمرهای استفاده شده می توانند راهکرد مناسبی در جلوگیری از سوختن و چسبندگی و باقی ماندن مواد زائد شود. اما با همه ی این وجود، بکار گیری این تدابیر نیز کامالً مشکل

گشا نخواهد بود. به عنوان مثال استفاده از پیش-موادی که فشار بخار باال داشته باشند، انعطاف پذیری عملیات را محدود کرده و

گاهی مشکالت زیست محیطی دربر خواهند داشت. از سویی دیگر چون مواد مختلف، منحنی های چگالش متفاوتی نیز دارند، ترکیب

مولکولی بین آنها رخ داده و نانوذرات چند جزئی را تشکیل داده و یا بعد از ایجاد این چند جزئی ها دوباره بینشان جدایش رخ می دهد. بوجود آمدن سدهای این چنینی بر سر راه تولید به روش پاشش

شعله ای منجر به ایجاد تغییرات مختلفی در این فرایند شده است. نمونه ی این تغییرات ایجاد فرایند رسوب احتراقی بخارات شیمیایی

CCVD می باشد.این روش که بر اساس آئروسل طراحی شده برای تولید الیه نازک مواد متعددی چون فلزات و اکسیدها بکار برده می شود که کیفیت محصول بدست آمده برابر یا حتی بهتر از محصول تولید شده به روش های سنتی بخار شیمیایی می باشد. سود آوری

این روش هم که ناشی از کاهش هزینه های جانبی و سرعت رسوب باالست، همواره قابل توجه بوده است.

Page 23: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

عالوه بر پیشرفت در نحوه ی فرایند به روز شدن قطعات بکار رفته •در بدنه ی دستگاه نیز عامل موثری در بهبود این فرایند شده است.

موفق شده دستگاه ریز کننده یا Nanomiserبطور مثال شرکت اتمایزر که قابلیت پاشش بسیار قوی، تا این اندازه که بتوان هر

قطره ی خروجی از نوک نازل را از نظر ابعاد و شکل کنترل کرد، به مرحله ساخت رسانده است.

تولید ذرات آئروسلی با گستره ی اختالف اندازه کم، همواره یک دغدغه برای این فرایند بوده است. اگر بتوان این گستره را کم کرد

و در عین حال هاله ای مه آلود از ذرات بسیار ریز با یک الیه پوشش بسیار نازک از پیش ماده بر روی ذرات را تولید کرد،j در آن صورت

بازده تولید نانوذرات در یک فشار اتمسفری مناسب شعله باال رفته و به کاربر این امکان را می دهد که از هر نوع پیش ماده ای، بدون

نگرانی داشتن از فشار بخار آن، استفاده کند.در این حالت با تغلیظ مناسب محلول و همچنین اضافه کردن افزودنی های مناسب به آن

می توان بازه ی وسیعی از ترکیبات پرکاربرد صنعتی را به سرعت و به راحتی به دست آورد.

Page 24: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

ذرات با خلوص باال فقط در اتاقک های با فشار پایین تولید •می شوند چرا که فشار پایین موجب افزایش زمان موردنیاز

برای واکنش ناخالصی ها با نانوذرات می گردد. هم چنین فشار پایین باعث ایجاد یکنواختی حرارت در طول عملیات می شود. پاشش حرارتی در فشار پایین را معموالً چگالش

یک روش CVCمی نامند. )CVC( شیمیایی بخار احتراقیجایگزین برای روش چگالش گاز خنثی است. در این روش

توسط منابع دیگر مثل IGC تبخیر کننده های سیستممشعل های احتراقی یا کوره های دیواره داغ یا پالسمای

میکروویو جایگزین شده اند. این روش برای تولید نانوذرات ,TiO2, Al2O3, ZrO2 اکسید فلزی خالص متنوعی نظیر

V2O5, Y2O3-ZrO2 به کار می رود.

Page 25: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

- تصویر شماتیکی از 1شکلاجزای دستگاه پاشش شعله

ای

Page 26: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

به عنوان یک فناوری صنعتی این روش پتانسیل تولید انبوه •و صرفه ی اقتصادی را دارد. همچنین می توان با صرف

هزینه ی کم و با رعایت استانداردهای محیط زیستی پیش ماده های مصرفی را در حالل های آلی و غیرآلی حل کرده

و حتی به عنوان سوخت احتراق نیز از آن استفاده کرد. و شعله CCVDاشکال بعدی دو تصویر شماتیک از دستگاه

ی تشکیل شده بر سر نازل احتراق را نشان می-دهند.

Page 27: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

- شماتیکی از دستگاه2شکلCCVD

Page 28: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

- تصویر شماتیک شعله 3شکلدر

CCVD

Page 29: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

اجزاء این دستگاه شامل مخزن گاز مخصوص احتراق، •محل محلول پیش ماده، ریزکننده یا اتمایزر محلول که شامل نازل نیز می شود و سرانجام بخش های جانبی

شامل فیلترها، پمپ ها و جمع آوری کننده ی پودر نانویی می باشد. دستگاه چهار مرحله را در هر دور عملیات انجام

می دهد: . آماده سازی محلول پیش ماده ای مورد نیاز که باید 1

تغذیه شود.. ریزسازی محلول2. فرایند شعله ورسازی ریزقطرات جهت تشکیل 3

نانوذرات. جمع آوری ذرات در یک محیط کلوئیدی و پخش کردن 4

آنها در محلولمحلول پیش ماده ریز شده و و قطرات آن با گاز

اکسیدکننده مخلوط می شود و بعد از شعله ور شدن بطور دائم شعله ی احتراقی افشانه ای تشکیل داده و با تجزیه

ی پیش ماده نانوذرات را تشکیل می دهد.

Page 30: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

جدول زیر نمایش دهنده ی عناصری)به رنگ سبز( است که نانوذرات •آنها توسط این دستگاه سنتز شده است. عکس ها نیز دستگاه

nsp10 محصول شرکت TETHISو خروجی نازل را نشان می دهند :

Page 31: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

- نمایی از دستگاه4شکلCCVD

Page 32: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

نازل دستگاه های این فناوری نقش تآثیرگذاری در نحوه ی •سنتز نانوذرات دارد. به عنوان مثال نازل های دوفازی

ساخته شده است که مخلوط درهم پخش شده ی اکسیژن و پیش ماده را در جهتی مشخص و گاز متان مخلوط با

اکسیژن را به صورت غالف یا الیه در همان جهت و برروی گاز اولیه می پاشد. عالوه بر فشار نازل اولیه ، جریان

گازهای احتراقی نیز به پخش و قطره ای شدن پیش ماده کمک می کنند.

Page 33: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

-تصویر شعله ی 5شکلCCVD دستگاه

Page 34: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

جمع آوریاين روش مزايايي نظير ارزان بودن، يك مرحله اي بودن، تطبيق پذيري و سرعت •

توليد باال را داراست. در اين روش احتراق مخلوط اكسيژن و سوخت در مشعل، شعله را ايجاد مي كند. پيش سازهاي شيميايي در منطقه گرم شعله تبخير مي شوند

و تجزيه حرارتي در منطقه گرم شعله مطابق رخ مي دهد.همانطور که گفته شد فعل و انفعاالت بين شعله و قطرات، منجر به شكل گيري •

نانوذرات مي شود. ذرات با خلوص باال فقط در اتاقك هاي با فشار پايين توليد مي شوند چرا كjه فشار پايين موجب افزايش زمان موردنياز براي واكنش

ناخالصي ها با نانوذرات مي گردد. هم چنين فشار پايين باعث ايجاد يكنواختي حرارت در طول عمليات مي شود. پاشش حرارتي در فشار پايين را معموالً چگالش

يك روش جايگزين براي روش CVC( مي نامند. CVC  )5شيميايي بخار احتراقي توسط منابع IGCچگالش گاز خنثي است. در اين روش تبخير كننده هاي سيستم

ديگر مثل مشعjل هاي احتراقي يا كوره هاي ديواره داغ يا پالسماي ميكروويو جايگزين شده اند. اين روش براي توليد نانوذرات اكسيد فلزي خالص متنوعي نظير

TiO2, Al2O3, ZrO2, V2O5, Y2O3-ZrO2 .به كار مي رود و به CVCهم چنين نانوذرات مغناطيسي آهن و كبالت را مي توان توسط روش •

توليد نمود. CO(8(Co2  و كربونيل كبالت 5)Fe)COترتيب با پيروليز كربونيل آهن تهيه شده از اين ذرات نشان مي دهد كه توليد ذراتي با ابعاد TEMبررسي تصاوير

نانومتر توسط اين روش عملي است. 10حدود • 

Page 35: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

کاربرد نانوپودرها. پوشش دهي1•

يكي از مهمترين كاربرد نانوپودرها »پوشش دهي« است. وقتي مقداري پودر روي يك سطح ريخته مي شود، مي تواند تمام سطح را بپوشاند. مثالً اگر سطح زمين پودر گچ بپاشيم، تمام سطح پوشيده

مي شود و يک سطح يکدست سفيد به وجود مي آيد. اما در اين حالت هنوز فضاهاي خيلي ريزي بين پودرها وجود دارد، يعني پوشش

يكپارچه نيست. اکنون مقداري آب به گچ اضافه مي كنيم و صبر مي كنيم تا آب توسط حرارت خشك شود. مي بينيم كه ذرات پودر به

هم چسبيده اند و يك پوشش يكدست بر روي سطح به وجود آمده است. اساس پوشش دهي توسط نانوپودرها نيز دقيقاً همين است، يعني پودرها را jj عمدتاً باشدت jj به سطح مي پاشند و بعد توسط

يك عامل اضافه شونده jj عمدتاً گازهاي اكسيژن يا آرگون كه همان نقش آب را در مثال گچ بازي مي كنند jj و حرارت، اين ذرات را به

هم مي چسبانند تا يك پوشش يكپارچه بر روي سطح ايجاد شود. پوشش روي داشبورد ماشين دقيقاً به اين روش توليد مي شود.

Page 36: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

. ساخت قطعات2•همان طور كه ديديم، ذراِت پودر ميل زيادي دارند که مانند

بُراده هاي آهنربا به هم بچسبند. از طرفي اين ميل با اِعمال فشار به پودر و درجه ي حرارت به شدت افزايش مي يابد، و بنابراين، با اِعمال فشار و افزايش درجه ي حرارت مي توان پودرها را آن قدر به هم فشرد تا به هم بچسبند و يك قطعه

را توليد كنند. اين روش عمدتاً براي توليد قطعات با شكل هاي پيچيده به كار مي رود. )اين پديده به طور طبيعي

در نمك طعام اتفاق مي افتد. اگر مقداري نمك طعام در داخل يك نمكدان باقي بماند، بعد از مدتي ذرات نمك به

هم مي چسبند و نمكدان ديگر نمك نمي پاشد. بنابراين، بايد به نمكدان چند ضربه وارد كنيم تا ذرات از همديگر جدا

شوند.(

Page 37: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

. استفاده در كِِرم ها 3• 100همان طور كه مي دانيم، نانوپودرها ذراتي با قطر يك تا

نانومتر هستند. وقتي از اين ذرات در ساخت كِرِم استفاده مي شود، چون قطر آنها كوچك است، اشعه هاي ُمضّر نور خورشيد را كه طول موج هاي بزرگتر از صد نانومتر دارند

از خود عبور نمي دهند. اين در حالي است كه اشعه هاي نور مرئي را كه موجب ديده شدن قطعات اند از خود عبور

مي دهند. بنابراين، به صورت شفاف ديده مي شوند. در اين حالت ما كِرِمي داريم كه شفاف است و اشعه هاي ُمضّر را

از خود عبور نمي دهد.

Page 38: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

. شناسايي آلودگي ها4•ذراتي كه نانوپودرها را تشکيل مي دهند، با استفاده از خواّص

سطحي خود، وقتي به يك محلول حاوي آلودگي )مثل باكتري، سلول سرطان زا و...( اضافه مي شوند، روي آلودگي ها مي چسبند و در اثر

واكنش با آنها تغيير رنگ مي دهند و باعث شناسايي آنها مي شوند. البته هر ذره كوچكتر از آن است كه تغيير رنِگ حاصل از آن ديده

شود، اما تغيير رنِگ مجموعه ي اين ذرات، آلودگي ها را قابل تشخيص و شناسايي مي كند.

در فيلمی که در اسالید بعدی نشان داده شده به عنوان مثالي از كاربرد نانوپودرها آورده شده است، ذرات نانوساختارِ سيليكون در

محلول،j قطرات روغن را شناسايي مي كنند و با نفوذ مقداري از مايع به داخل حفره هاي آنها، تغيير رنگ مي دهند و هدف را قابل تشخيص

مي نمايند.

Page 39: تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

برای مشاهده فیلم لطفا روی آن کلیک کنید