منابع پایان نامه ارشد درمورد فناوری های نوین، محدودیت ها، حمل و نقل

یا سرامیک باشد. فاز دوم نیز ذراتی در مقیاس نانومتر می باشند که به عنوان تقویت کننده (مواد پر کننده)به منظور اهداف خاص از قبیل استحکام،مقاومت، هدایت الکتریکی، خواص مغناطیسی و غیره در درون فاز اول (ماده پایه) توزیع می شوند[۳].
در بحث نانومواد، نانوکامپوزیت ها از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند. حضور ذرات و الیاف در ساختار نانوکامپوزیت ها معمولاً باعث ایجاد استحکام در ماده ی پایه می شود. در واقع هنگامی که ذرات و یا الیاف درون یک ماده ی پایه توزیع شوند، نیروهای اعمال شده به کامپوزیت به طور یکنواختی به ذرات یا الیاف منتقل می شود.با توزیع مواد پرکننده درون ماده پایه خصوصیاتی نظیر استحکام، سختی، خواص بیولوژیکی و تخلخل تغییر می کند. ماده ی پایه می تواند ذرات را به گونه ای از هم جدا نگه دارد که رشد ترک به تأخیر افتد. به علاوه اجزاء نانوکامپوزیت ها بر اثر برهمکنش سطحی بین ماده ی پایه و مواد پرکننده، از خواص بهتری برخوردار می شوند. نوع و میزان برهمکنش ها نقش مهمی در خواص مختلف نانوکامپوزیت ها همچون حلالیت، خواص نوری، خواص الکتریکی و مکانیکی آن ها دارد.فاز نانو ساختار به کار رفته در نانو کامپوزیت می تواند از نانو مواد صفر بعدی (مانند نقاط کوانتومی)،یک بعدی (مانند نانو تیوب ها و نانو سیم ها)،دو بعدی(مانند نانو پوشش ها) و سه بعدی(مانند نانو ساختارها) تشکیل شود. به طور کلی نانو کامپوزیت ها می توانند خواص بهبود یافته ی مکانیکی،الکتریکی نوری،الکترو شیمیایی،کاتالیستی و ساختاری از خود نشان دهند.کامپوزیت ها با داشتن آرایش های مولکولی متفاوت،کاربرد های وسیعتر و جدید تری را تجربه خواهند کرد.از جمله خواص مهم کامپوزیت ها استحکام زیاد در عین وزن کم،مقاومت بالا در برابر خوردگی و خاصیت جذب امواج راداری است. این خاصیت به منظور ساخت هواپیماها و زیر دریایی هایی که به وسیله رادار قابل شناسایی نیستند،مورد استفاده قرار می گیرد[۴۰].
۱-۶-۱ طبقه بندی نانو کامپوزیت ها
نانو کامپوزیت ها را می توان بر اساس نوع ماتریس و تقویت کننده آن به سه دسته تقسیم کرد:
۱ – سرامیک- فلز
۲- سرامیک – سرامیک
۳- پلیمر- سرامیک
مواد نانو کامپوزیت سرامیک-فلز : این نوع مواد نانوکامپوزیت، عمدتا دارای جزیی سرامیکی با دمای ذوب بالا و جزیی فلزی با دمای ذوب نسبتا پایین هستند و در ساخت قطعات عملیاتی کاربرد دارند.
مواد نانوکامپوزیت سرامیک – سرامیک: مـــوادنانوکامپـــوزیتســرامیک- سرامیک که دمای ذوب یک جزء بالاتر از جزء دیگر است، عمدتا دارای چگالی بالا و میزان تخلخل پایین هستند.
موادنانوکامپوزیت پلیمر- سرامیک (یافلز) : این نوع مواد نانوکامپوزیت که دارای فاز زمینه آلی (پلیمری) وفازدوم نانومتری غیرآلی (سرامیکی یا فلزی) هستند بیشتر تحت عنوان مواد نانو کامپوزیت هیبریدی آلی- غیرآلی شناخته می شوند.
نانوکامپوزیتهای پلیمر- سرامیک به منظور بهبود خواص مکانیکی، حرارتی، شیمیایی پلیمرها و از بین بردن محدودیت های موجود در فضای قابل استفاده پلیمرها ساخته می شوند. تنوع ماتریس های پلیمری مورد استفاده و تنوع در ذرات نانومتری یکی از مزیت های قابل ذکر این شاخه از نانوکامپوزیتهاست. در تمام ماتریس های پلیمری مورد استفاده در تهیه نانوکامپوزیت ها بهبودهای قابل ملاحظه ای در خواص حرارتی، فیزیکی و مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سیالات، حاصل شده است. در میان نانوکامپوزیت های پلیمر-سرامیک، نانوکامپوزیتهای پلیمر-خاک رس، به دلیل خواص قابل ملاحظه آن ها در مقایسه با پلیمرهای خالص، به عنوان تحولی در صنعت رو به رشد مطرح شده اند. جذابیت های فرآیندی تولید این نانوکامپوزیت ها و در دسترس بودن خاک رس با قیمت های پایین تا کنون توجه عظیمی را در زمینه های تحقیقاتی به خود جلب نموده است[۴۱].
۱-۶-۲ روش های سنتز کامپوزیت های پلیمری و نانو کامپوزیت های پلیمری
به طور کلی پنج روش سنتز نانو کامپوزیت های پلیمری وجود دارد :
روش پلیمریزاسیون درجا۱۴: که در آن ذرات نانو در حین انجام واکنش تبدیل منومر به پلیمر اضافه می شود.
روش حلال۱۵ :که در این روش پلیمر در حلالش، حل شده، ذرات نانو اضافه می شود و سپس اجازه
میدهند تا حلال به طور کامل تبخیر شود.
روش ذوب اجزاء۱۶:که در این روش پلیمر، در اکسترودر ذوب و سپس با پرکن های نانو مخلوط می شود بعد از انجماد و شکل دهی نانو کامپوزیت مورد نظر شکل می گیرد.
روش قالبی۱۷: روشی که در آن از یک پیش پلیمر با یک قالب در اندازه های نانو (مانند غشاء) بعنوان قالب استفاده می شود. بطوری که بر روی آن عمل پلیمریزاسیون به منظور تهیه پلیمر رسانا انجام می گیرد.
روش سل-ژل: فرآیندهای شیمیایی است که مستقیما در حضور نانو ذرات معدنی واکنش پلیمریزاسیون انجام می گیرد.
تحت شرایط مناسب پلیمریزاسیون مونومرها روی سطح نانو ذرات رخ می دهند وذراتی حاوی یک کپسول متشکل از یک لایه پلیمری باساختار هسته-پوسته تهیه می شوند[۴۱،۴۲].

۱-۶-۳ کاربردهای کامپوزیت های پلیمری

کامپوزیت های پایه پلیمری بیش از ۹۰% کاربرد کامپوزیتها را به خود اختصاص داده اند. سابقه استفاده از کامپوزیتهای پیشرفته، به دهه ۱۹۴۰ باز می گردد. درآن زمان ارتش های آمریکا و شوروی سابق در رقابتی تنگاتنگ با یکدیگر، موفق به ساخت کامپوزیت پایه پلیمری الیاف بور(رزین اپوکسی) برای استفاده در صنعت هوا فضا شدند.۲۰ تا ۳۰ سال پس از آن، کامپوزیتهای پایه پلیمری به طور گسترده ای به سوی صنایع شهری از جمله ساختمان و حمل و نقل روی آوردند. نیاز اقتصادی و تقاضا برای سوخت بیشتر در عرصه های مختلف، تقاضا برای استفاده از مواد جدید سبک وزن مانند پلیمرها را افزایش داده است. صنعت ساختمان پرمصرفترین صنعت برای مواد کامپوزیتی است. استخرهای شنا، وان حمام، سینک ظرفشویی، کفپوش، نماپوش، سقفپوش، برج های خنک کننده و غیره همگی کامپوزیت های پایه پلیمری هستند.
۱-۶-۴ انواع نانو کامپوزیت های سنتز شده شده از پلیمر رسانا و کاربرد آن ها
تعدادی از پرکننده هاکه در سنتز نانو کامپوزیت ها ی پلیمر رسانا استفاده شده اند به شرح زیر می باشند:

نانو کامپوزیت های پلیمر رسانا / اکسید گرافیت
نانو کامپوزیت های پلیمر رسانا / دی اکسید تیتانیوم آناتاس (رسانا)
نانو کامپوزیت های پلیمر رسانا / دی اکسید سرب
نانو کامپوزیت های پلیمر رسانا / خاک رس o- مونت موریلونیت
نانو کامپوزیت های پلیمر رسانا / خاک رس Na- مونت موریلونیت
نانو کامپوزیت های پلیمر رسانا /نانو لوله های کربنی
نانو کامپوزیت های پلیمر رسانا / کربنات کلسیم
نانو کامپوزیت های پلیمر رسانا / اکسید آهن
نانو کامپوزیت های پلیمر رسانا / اکسید کبالت
نانو کامپوزیت های پلیمر رسانا / اکسید نیکل
نانو کامپوزیت های پلیمر رسانا / دی اکسید سیلیسیم و دی اکسید تیتانیوم
حضور پایدار کننده ها نیز در نانو کامپوزیت ها نقش بسزایی در کاهش اندازه فاز متفرق و ترتیب خوراک دهی نیز نقش مهمی در پراکنش لایه های نانو دارد. پایدار کننده ها در کاهش اندازه ذرات و پخش مناسب ذرات نانو در ماتریس پلیمری و ترتیب خوراک دهی نیز در پراکنش لایه ها و سایز ذرات موثر است. نانو کامپوزیت های پلیمر های رسانا کاربردهای گوناگونی دارند که مهمترین آن ها عبارتند از:
سوپر خازن
سنسورهای شیمیایی و فیزیکی
دیدوهای پلیمری نور افشان
پوشش های مقاوم در برابر خوردگی
غشاء ها
صنعت جداسازی و تصفیه آب
۱-۷ تیوفن
تیوفن یک ترکیب هتروسیکل آروماتیک است که شامل چهار اتم کربن و یک اتم گوگرد می باشد. آنالوگ های تیوفن شامل فوران وپیرول که در آن ها اتم S جایگزین O وNH شده است می باشد.تیوفن به وسیله ویکتور میر۱۸ در سال۱۸۸۳ به عنوان یک جز باقیمانده در بنزن کشف شد. بعضی از انواع مهم تیوفن ها شامل بنزوتیوفن و دی تیوفن می باشد که به ترتیب دارای یک و دو گروه بنزنی هستند.
۱-۷-۱ خصوصیات تیوفن
تیوفن در دمای محیط مایعی بی رنگ است و بویی مشابه بنزن دارد. تیوفن به عنوان ترکیبی آروماتیک شناخته شده است ولی محاسبات تئوری نشان داده که میزان آروماتیک بودن آن از بنزن کمتر است. سهم جفت الکترون گوگرد در اوربیتال ? مشهود می باشد و به خاطر همین خواص آروماتیک تیوفن است که این ترکیب خواصی متفاوت نسبت به تیواتر از خود نشان می دهد. به عنوان مثال این ترکیب توانایی الکیل دار شدن توسط متیل یدید را ندارد. هم چنین اتم گوگرد در این ترکیب واکنش ناپذیر است. واکنش پذیری بالای تیوفن در برابر سولفوناسیون اساس جداسازی بنزن از تیوفن را تشکیل می دهد. از آنجایی که تفاوت نقطه جوش بنزن و تیوفن در دمای محیط در حدود C° ۴می باشد جداسازی آن ها از طریق تقطیر مشکل می باشد. بنابراین اضافه کردن اسید سولفوریک به مخلوط بنزن و تیوفن در فرآیند سولفوناسیون تیوفن باعث تشکیل ترکیب محلول در آب تیوفن سولفوریک اسید می شود.
تیوفن ها ترکیبات هتروسیکل مهمی در شیمی آلی به شمار می روند که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف به خصوص در داروسازی دارند. در بعضی موارد حلقه بنزنی توسط تیوفن جایگزین می شود بی آن که در خواص ترکیب تغییر قابل ملاحظه ای روی دهد.گوگرد زدایی از این ترکیبات باعث ایجاد مشتقاتی از بوتان با استخلاف در موقعیت های ۱و۴ می شود[۴۳].
۱-۷-۲ سنتز تیوفن
با در نظر گرفتن پایداری بالای تیوفن ها، این ترکیبات از بسیاری از ترکیبات حاوی گوگرد و هیدروکربن (به خصوص هیدروکربن های غیر اشباع مانند استیلن) به وجود می آیند. در روش سنتز کلاسیک این ترکیبات از واکنش ۱و۴- دی کتون ها با معرف های سولفوره کننده مانند P4O10تهیه می شوند. تیوفن های خالص می توانند از طریق واکنش تراکمی استرها در حضور گوگرد عنصری تهیه شوند.
تیوفن و مشتقات آن معمولاً به همراه مواد نفتی در غلظت های یک تا سه درصد یافت می شوند. انواع مایعات تیوفنی در صنعت معمولاً توسط فرآیند هیدریدسولفوریزاسیون جداسازی می گردد. در این فرآیند مایع و یا گاز از روی بستر کاتالیزوری شامل مولیبدنیم دی سولفید و تحت فشار هیدروژن عبور داده شده و ترکیبات گوگردی (از جمله تیوفن ها) جداسازی می شوند. تیوفن ها تحت فرآیند هیدروژن دار شدن قرار گرفته و تشکیل ترکیبات هیدروکربنی و هیدروژن سولفید می دهند. از جمله ترکیباتی که گوگرد زدایی از آن ها در صنایع نفتی همواره با مشکلاتی همراه بوده و جداسازی آن ها نیاز به صرف هزینه زیاد و یا فناوری های نوین دارد بنزوتیوفن ودی بنزوتیوفن و مشتقات آن ها می باشد که ارتقای روش های گوگردزدایی از این ترکیبات موضوع بسیاری از تحقیقات را در صنایع نفتی تشکیل می دهد[۴۴،۴۵].
۱-۷-۳ پلی تیوفن
پلیمر تشکیل شده از اتصال تیوفن ها را پلی تیوفن می نامند.پلی تیوف

این نوشته در No category ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.