پایان نامه ساخت غشا اولترا فیلتراسیون پلی اکریلونیتریل حاوی نانو ذرات TiO2 به منظور جداسازی پلی‌اکریل‌آمید کاتیونی

اختصاصی از نیک فایل پایان نامه ساخت غشا اولترا فیلتراسیون پلی اکریلونیتریل حاوی نانو ذرات TiO2 به منظور جداسازی پلی‌اکریل‌آمید کاتیونی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:122

پایان نامه ی کارشناسی ارشد نانو مهندسی شیمی

عنوان : ساخت غشا اولترا فیلتراسیون پلی اکریلونیتریل حاوی نانو ذرات  TiO2 به منظور جداسازی پلی‌اکریل‌آمید کاتیونی  از پساب کارخانه زغالشویی 

فهرست مطالب:

گفتار اول: مطالعه بر روش های جداسازی پلی‌اکریل‌آمید و آشنایی با فرآیندهای غشایی    1
1-1معرفی کارخانه زغالشویی    3
1-2 معرفی فرآیند انعقاد و لخته سازی    4
1-3 معرفی پلی‌اکریل‌آمید    6
1-4 لزوم تصفیه پساب حاوی پلی‌اکریل‌آمید    10
1-5 روش های جداسازی پلی‌اکریل‌آمید    12
1-6 جذب پلیمر با جاذب های سطحی    12
1-7 غشا و فرآیندهای غشایی    13
1-7-1 تاریخچه    13
1-7-2 تعریف غشا    14
1-7-3 مزایای استفاده از تکنولوژی غشایی    17
1-7-4 انواع غشاها    17
1-7-4-1 تقسیم بندی بر اساس جنس غشا    18
1-7-4-2 تقسیم بندی بر اساس ساختار غشا    18
1-7-4-3 تقسیم بندی غشاها از لحاظ عملکرد    20
1-7-5 انواع فرآیندهای جداسازی غشایی    21
1-7-6 مقایسه روش های فیلتراسیون    24
1-7-7 مکانیسمهای جداسازی    26
1-7-8 روشهای عملکرد فرآیندهای غشایی    28
1-7-9 انسداد در غشاها    29
1-7-10 روش های جلوگیری و یا کمتر کردن گرفتگی غشا    33
1-7-10-1 انتخاب غشا مناسب    33
1-7-10-2 پیش تصفیه سیال ورودی به غشا    33
1-7-10-3 بهبود شرایط عملیات    34
1-7-10-4 اصلاح سطح غشاهای ساخته شده    34
1-7-10-4-1 روش فیزیکی    34
1-7-10-4-2 روش شیمیایی    34
1-7-11 تهیه غشاهای اولترافیلتراسیون ترکیبی با استفاده از ذرات معدنی    35
1-7-11-1 رسوب ذرات معدنی بر روی سطح غشا به صورت مستقیم    35
1-7-11-2 قرار گرقتن نانوذرات در ماتریکس غشا    36
1-7-12 روش‌های کاهش گرفتگی    36
1-7-13 تمیزسازی (کلینینگ)    37
1-7-13-1 تمیزسازی هیدرولیکی    37
1-7-13-2 تمیزسازی مکانیکی    38
1-7-13-3 تمیزسازی الکتریکی    38
1-7-13-4 تمیزسازی شیمیایی    38
1-8 مطالعات صورت گرفته    40
گفتار دوم:تجربیات    46
2-1 تجهیزات و مواد مورد استفاده    47
2-2 فرآیند تهیه غشا    48
2-2-1 ساخت غشا پلی اکریلونیتریل به روش وارونگی فازی    48
2-2-2 ساخت غشای پلی اکریلونیتریل مناسب    51
2-3 اصلاح سطح غشا با روش عملیات حرارتی و هیدرولیز    51
2-4 ترکیب غشا با نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید    52
2-4-1 خود آرایی نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید بر روی سطح غشا پلی‌اکریلونیتریل    53
2-4-2 مخلوط کردن نانوذرات تیتانیوم‌دی‌اکسید در محلول پلیمری    53
2-5 ارزیابی عملکرد غشا    54
2-6 شار آب خالص    57
2-7 احتباس    58
2-8 آستانه شکست و محاسبه اندازه حفرات    59
2-8-1  اندازهگیری غلظت پلیاتیلنگلایکول    61
2-9  بررسی میزان گرفتگی غشا    62
2- 10 بررسی مورفولوژی غشا    63
2-10-1 بررسی مورفولوژی غشای تهیه شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)    64
2-10-2 بررسی آبدوستی غشا با آنالیز زاویه تماس    65
2-7-3 بررسی ساختار شیمیایی غشا    66
2-10-4 طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس(EDX)    67
گفتار سوم: بحث و نتیجه گیری    69
مقدمه    70
3-1 ساخت غشا پلی اکریلو نیتریل    70
3-2 اصلاح شیمیایی غشا    73
3-3 اصلاح حرارتی غشاهای پلی اکریلو نیتریل    76
3-4 بررسی عملکرد و ساختار غشا اصلاح شده حرارتی    76
3-5  اصلاح غشا با استفاده از نانوذرات    80
3-5-1 اثر خودآرایی نانوذرات تیتانیوم دی‌اکسید بروی سطح غشا    81
3-5-2 اثر مخلوط کردن نانوذرات تیتانیوم دی‌اکسید در محلول پلیمری    83
3-6  مقایسه بین دو روش افزودن نانوذرات    85
3-7  آنالیز میکروسکوپ الکترونی پویشی از سطح غشا    86
3-8 آنالیز پراش انرژی پرتو ایکس(EDX)    90
3-9  اندازه گیری آستانه شکست    93
3-10 بررسی آبدوستی سطح غشا    95
3-8 بررسی گرفتگی غشا    97
گفتار چهارم: نتیجه گیری و پیشنهادات    101
4-1 نتیجه گیری    102
4- 2 پیشنهادات    104
منابع       105

فهرست جدول‌ها
عنوان    صفحه
جدول1-1: تفاوت در فرآیندهای فیلتراسیون                                                                   27
جدول1-2: پس¬زنی گونه¬ها در فرآیندهای فیلتراسیون                                                        28
جدول3-1: درصدهای وزنی و اتمی عناصر در غشاهای خودآرایی و مخلوط                               93
جدول 3-2: زوایای محاسبه شده از تصاویر زاویه تماس                                                      98



فهرست شکل‌ها
عنوان    صفحه
شکل1-1: شماتیکی از فرآیند زغالشویی                                                                             
5
شکل1-2: پلی‌اکریل‌آمیدبدون بار                                                                                         7
شکل1-3: ساختار پلی‌اکریل‌آمید کاتیونی                                                                               8
شکل1-4: طیف FT-IR ازپلی‌اکریل آمید مورد استفاده     8
شکل1-5: توزیع اندازه ذرات پلی‌اکریل‌آمید در pH های مختلف                                                 10
شکل 1-6: مکانیسم فرآیند انعقاد و لخته سازی                                                                      11
شکل 1-7: گرفتگی در غشاهای PSF در اثر جداسازی پلی‌اکریل‌آمید                                          17
شکل 1-8: نمایی از فرآیند جداسازی غشایی                                                                         17
شکل 1- 9: فرآیندهای تصفیه آب معمولی و میکرو فیلتراسیون     18
شکل 1-10: نمایی از ساختار غشاهای سنتزی                                                                       21
شکل1-11: طرحی از تقسیم بندی غشاها بر اساس ساختار                                                        22
شکل 1-12: نمایی از فرآیند اسمز¬معکوس                                                                            27
شکل1-13: انواع روش¬های فیلتراسیون با نوع مواد عبوری از آن¬ها                                                29
شکل1-14: نمایی از مکانیسم غربال مولکولی                                                                         30
شکل1-15: شماتیکی از دو فرآیند عملکرد غشایی                                                                   32
شکل 1-16: نمونه¬ای از یک گرفتگی غشایی بر روی غشای پلی وینیلیدن فلوراید                                33
شکل 1-17: شماتیکی از انواع گرفتگی در فرآیند غشایی                                                             33
شکل 1-18: شماتیکی از تمیزسازی هیدرولیکی غشاهای دارای گرفتگی                                          41
شکل 2-1: فیلم کش مورد استفاده جهت ساخت غشا پلیمری                                                       52
شکل2-2: شماتیک فرآیند انعقاد                                                                                          53
شکل2-3: مراحل کامل ریخته‌گری و انعقاد غشا پلیمری                                                              53
شکل2-4: نمای شماتیک از سل با انتهای بسته و سل با جریان متقاطع                                         58
شکل2-5: نمای شماتیک تست عملکرد غشا                                                                          59
شکل2-5: نمای شماتیک تست عملکرد غشا                                                                          63
شکل 2-6: اندازهگیری آستانه شکست از طریق منحنی احتباس ردیابها                                   
68
شکل 2-8: رابطه میان زاویه تماس و آبدوستی                                                                       69
شکل 2-9: نمونه ای از آنالیز EDX                                                                                    71
شکل 3-1: وجود بزرگحفرهها در غشا تهیه شده با پلیمر پلیاکریلونیتریل و حلال                       
74
شکل 3-2: اثر غلظت پلی¬اکریلو نیتریل بروی شار و احتباس پلی¬اکریل آمید                                    75
شکل3-3: مکانیسم هیدرولیز پلی¬اکریلو نیتریل در محیط اسیدی و بازی                                        76
شکل3-4: آنالیز طیف سنج ماون قرمز برای غشا قبل از هیدرولیز                                                 78
شکل3-5: آنالیز طیف سنج ماون قرمز برای غشا بعد از هیدرولیز                                                 79
شکل 3-6: شکل گیری حفرات غشا در پی عملیات حرارتی                                                        81
شکل3-7: اثر دمای اصلاح غشا پلی اکریلونیتریل بروی شار و احتباس پلیمر                        81
شکل3-8: تغییرات شار و احتباس پلیمردر پی تغییرات زمان اصلاح حرارتی                      83
شکل3-9: خودآرایی نانوذرات تیتانیوم دی¬اکسید بروی سطح غشا                                               85
شکل3-10: اثر زمان غوطه¬وری غشا در محلول نانوذرات  TiO2بر میزان احتباس و شار پلیمر              86
شکل3-11: اثر نانو ذرات بروی احتباس و شار عبوری پلی¬اکریل آمید در روش مخلوط کردن               88
شکل3-12: مقایسه درصد افزایش شار در دو روش خودآرایی و مخلوط کردن                                  89
شکل 3-13: تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی                                                                   91
شکل3-14: پراش الکترونی پرتو ایکس غشا خودآرایی شده با نانوذرات TiO2                                  92
شکل3-15: پراش الکترونی پرتو ایکس غشا مخلوط شده با نانوذرات TiO2                                    93
شکل 3-16: آستانه شکست غشا در عدم حضور نانوذرات TiO2                                                 95
شکل 3-17: آستانه شکست غشا در حضور نانوذرات  TiO2با روش خودآرایی                                  95
شکل 3-18: آستانه شکست غشا در حضور نانوذرات TiO2 با روش مخلوط کردن                             96
شکل 3-19: تصاویر آنالیز زاویه تماس                                                                                 97
شکل 3-20: تغییرات نسبت بازیابی شار در پی افزودن نانوذراتTiO2                                           99
شکل 3-21: تغییرات میزان گرفتگی در پی افزودن نانوذرات TiO2                                              99
شکل 3-22: بررسی تغییرات شار پلی اکریل آمید با گذشت زمان فیلتراسیون                                100

چکیده
هدف از انجام این مطالعه، جداسازی پلی‌اکریل‌آمید کاتیونی از پساب کارخانه زغالشویی پروده طبس با استفاده از فرآیند فیلتراسیون غشای پلیمری می‌باشد. غشا اولیه با استفاده از پلی اکریلونیتریل (PAN) توسط فرآیند وارونگی فاز تهیه گردید و در ادامه با استفاده از عملیات‌ هیدرولیز به‌عنوان اصلاح شیمیایی و عملیات حرارتی به‌عنوان اصلاح فیزیکی برای حداکثر جداسازی پساب آماده گردیدند. همچنین از نانو ذرات TiO2 به دو روش خودآرایی و مخلوط کردن با محلول پلیمری به منظور افزایش خواص ضد گرفتگی سطح غشا استفاده شده‌ است. به منظور بررسی عملکرد غشا محلول خوراک ppm10 از پلی‌اکریل‌آمید کاتیونی مطابق با خوراک کارخانه تهیه و در فشار 3 بار و دمای 25 درجه سلسیوس میزان احتباس و شار عبوری اندازه‌گیری گردید. با توجه به آنچه که مطلوب این مطالعه بوده‌است، در کنار احتباس 98% از پلی‌اکریل ‌آمید دست‌یابی به شارهای متفاوتی با توجه به نوع غشا به کار رفته امکان پذیر بوده‌است. میزان شار در غشاهای فاقد نانوذرات در حدود  L/m2.hr 4/125 بوده‌است درحالیکه برای غشا ترکیب شده با نانوذرات TiO2 در روش خودآرایی این مقدار در حدود 45% و برای روش مخلوط کردن در محلول پلیمری 32% بهبود داشته ‌است. آزمایش¬های گرفتگی غشاهای ساخته شده نشان می¬دهد غشاهای حاوی نانوذرات TiO2 به نسبت غشاهای معمولی از گرفتگی کمتری برخوردار هستند. آنالیزهای FT-IR گروه¬های شیمیایی موجود در سطح غشا قبل و بعد از انجام عملیات هیدرولیز را نشان می‌دهند. تصاویر  SEMسطحی تغییر قابل محسوسی در مورفولوژی سطح غشاها بعد از اصلاح در حضور نانوذرات TiO2 نشان نمی¬دهد در حالیکه آنالیز  EDXحضور نانوذرات TiO2 را تایید می‌کند. آنالیز زاویه تماس نشان می¬دهد که آبدوستی سطح غشا در حضور نانوذرات TiO2 با روش خودآرایی بیشتر از روش مخلوط کردن افزایش نشان می¬دهد.

کلمات کلیدی:  نانوذرات  TiO2، ضد گرفتگی کردن، پلی اکریلو نیتریل، پلی‌اکریل‌آمید، خودآرایی، مخلوط کردن

دانلود پایان نامه نانو کاتالیست

اختصاصی از نیک فایل دانلود پایان نامه نانو کاتالیست دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پایان نامه نانوکاتالیست

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:125

فهرست مطالب :

1-1-کاتالیست

1-2-انواع کاتالیزور

1-2-1-کاتالیست هموژن

1-2-2-کاتالیست های هتروژن یا ناهمگن

1-2-3-کاتالیست های زیستی یا آنزیمها

1-3-کاتالیست های هتروژن (ناهمگن)

1-3-1-کاتالیزورهای توده ای

1-3-2-کاتالیزورهای پایه ای

1-4-فعالیت و گزینش

1-5-مراحل فعل و انفعال کاتالیستی

1-6-کاتالیزور ایده آل

1-7-سرعت ویژه کاتالیست

1-8-گزینش پذیری

1-9-پایداری

1-10-خصوصیات فیزیکی کاتالیست

1-11-خصوصیات مکانیکی کاتالیست

1-12-تهیه کاتالیست

1-13-موارد مورد استفاده در ساخت کاتالیست

1-14-پایه کاتالیست

1-15-روشهای ساخت کاتالیزورها

1-15-1-روش رسوب گیری

1-15-2-روش Copercipitation

1-15-3-روش Raney

1-16-کاتالیزورهائی که غیر فعال می شوند

1-17-مکانیسم غیرفعال شدن کاتالیزور

1-17-1-واکنش های فساد

1-17-2-نفوذ حفره ای

1-17-3-انواع حمله سموم به سطح کاتالیزور

1-17-4-دیگر عوامل موثر در فساد

1-18-جذب سطحی

1-19-سینیک جذب سطحی

1-20-جذب سطحی بر روی یک سطح عریان

فصل دوم: نانوکاتالیست

مقدمه

2-1-کاتالیست ناهمگن

2-2-واکنشهای ناهمگن کجا اهمیت پیدا می کنند؟

2-3-بررسی فرآیند با Fincher-tropsch از نظر شیمیایی

2-4-کاتالیست سه گانه

2-5-فراوری نیمه هادیها و نانوتکنولوژی

2-6-دیگر زمینه های کاربرد دانش سطح

بخش اول:

2-7-ساختار سطح

2-8-ساختار ایده آل صاف

2-9-ترازهای سطح بالا و ترازهای مجاور آن

2-10-سطوح مقابل

2-11-سطوح جفت فلزی

2-12-مفهوم ناهمگنی سطح بخاطر مواد جذبی

2-13-بازسازی سطوح تمیز

2-14-جزیره ها

2-15-وضعیت الکترونی توده

2-16-فلزات نیم رساناها و نارساناها

بخش دوم

2-17-تحقیقات و بررسی های آزمایشی از سطح و ساختار ماده جذب شده

2-18-تکنیکها و روشهای تحقیقی با توجه به مرور اجمالی

2-19-اسکن گیری یا نمایش میکروسکوپی حاصل از کاوش و ایجاد سوراخ

2-20-نیروی اتمی میکروسکوپی

2-21-نمایش و اسکن میکروسکوپی حفاری یا سوراخ

2-22-مود یا روش تماس یا اتصال

2-23-روش نیروی اصطکاک

2-24-روش غیر تماسی

2-24-1-نمایش میکروسکوپی در نزدیکی سطح

2-24-2-پراکندگی الکترون یا انرژی پایین و کم

2-24-3-طیف سنجی الکترونیک

2-25-ادسرپشن لانگ مویریان

2-26-ادسرپشن لانگ مویریان (ادسرپشن مجزا)

2-27-ادسرپشن مویریان مجزا با برهم کنش های جانبی

2-28-ایزوترم های ادسرپشن: فرآیند جنبش شناسی

2-29-ایزوترم لانگ مویر

2-30-دسرپشن برنامه ریزی شده با دما

2-31-بررسی و تجزیه و تحلیل کیفی طیف دسرپشن مبنی بر دما

2-32-بررسی کیفی طیف دسرپشن مبنی بر دما

خلاصه ای از مطالب مهم

بخش سوم

2-33-واکنش های سطح پیچیده (کاتالیزکردن و کندن)

2-34-اندازه گیری و سنجش سینتیک سطح و مکانیزم های واکنش

2-35-فرآیند هابر-بوش

2-36-از سنتیک های میکروسکوپی تا کاتالیز کردن

فصل سوم: کاربرد نانوکاتالیست در صنعت

3-1-گوگرد زدایی از سوختهای فسیلی با نانوکاتالیست

3-2-نانوکاتالیست و اینده سوختهای فسیلی

3-3-پیشرفت های نانوکاتالیست دارای این قابلیت هاست

3-4-برخی از کاربردهای تجاری شده و یا در مرحله تجاری شدن فناوری نانو

3-5-تصفیه گازهای خروجی از اگزوز با کاتالیزورهای نانوساختاری

3-5-1-تصفیه پساب های صنعتی با استفاده از نانوفیلتراسیون

3-5-2-تصفیه آبهای آلوده با استفاده از نانو مواد

3-6-کاهش آلایندگی حاصل از سوخت های دیزلی با کمک کاتایست های اکسیدی لرزان

3-7-کاتالیست ها و پیل های سوختی زیستی

3-8-افزایش فعالیت نانوکاتالیست ها توسط آب

3-9-کاتالیست های زیست محیطی

3-10-کاربرد نانوکاتالیست ها در هیدروکراکینگ فرآیندهای پالایش نفت

3-10-1-مقدمه

3-10-2-هیدروکراکینگ

3-10-3-کاربردهای فناوری نانو در هیدروکراکینگ

3-11-کاربرد مواد نانو متخلخل در پلیمریزاسیون و ایزومریزاسیون فرآیندهای پالایش نفت

3-11-1-مقدمه

3-11-2-پلیمریزاسیون

3-11-3-ایزومریزاسیون

3-11-4-کاربردهای فناوری نانو در پلیمریزاسیون و ایزومریزاسیون

3-11-5-ایزومریزاسیون

3-12-طرح های کاتالیستی در حال بررسی

3-12-1-بررسی ساخت پوشش های کاتدی جهت آزادسازی گاز هیدروژن در فرآیند

3-12-2-بررسی ساخت کمپلکس متالوسنی بیس زیرکو تیم دی کلرید برای پلیمر

3-12-3-بررسی سنتز دی متیل اتراز گاز سنتز بر روی کاتالیست های دو عملگر

3-13-استفاده از تکنولوژی نانوکاتالیست برای تهدید کشورهای خاورمیانه

3-14-قابلیت های پیش بینی شده نانوکاتالیزورها

3-15-تحلیل

منابع و مأخذ

چکیده :

کاتالیست:

کاتالیست، کاتالیست ماده ای می باشد که فعل و انفعالات شیمیایی را سرعت می بخشد بدون اینکه خودش در فعل و انفعال معرف شود. کاتالیست مثبت در ساده ترین شکل آن را می توان بصورت زیر نشان داد:

(1-1)                    

C کاتالیست بوده و نهایتاً بدون تغییر باقی می ماند.

(1-2)                    

در واکنش شیمیایی  گرچه از کاتالیست اسمی برده نمی شود ولی این موضوع به معنای این نیست که کاتالیست نقشی در این واکنش ندارد. اکسیداسیون SO2 توسط کاتالیست V2O5 بصورت زیر انجام می شود.

(1-4)                    

مشاهده می شود که V2O5 در واکنش شرکت دارد ولی در نهایت مصرف نشده است. کاتالیست سرعت رسیدن به حالت تعادل را در یک واکنش سرعت می بخشد ولی قادر نیست شرایط تعادل را تغییر دهد. ضمناً با اضافه نمودن کاتالیست واکنش در دمای کمتری نسبت به واکنش بدون کاتالیست انجام می شود. کاتالیست منفی ماده ای است که سرعت پیشبرد یک واکنش را کاهش می دهد و مانند کاتالیس های مثبت مورد مطالعه قرار نگرفته اند ولی با وجود این در واکنش های کاتالیستی دارای اهمیت خاص می باشد. هر ساله صنایع شیمیایی و نفت با استفاده از فرایندهای کاتالیس میلیون ها تن دارند از جموله برای کودهای شیمیایی، لاستیک و غیره. جامع ترین تعریف برای کاتالیزور بصورت زیر می باشد: عمل کاتالیزور بیدار کردن میل ترکیبی خفته در واکنش دهنده ها می باشد.

1-2-انواع کاتالیزور:

کاتالیزورها را می توان به 3 دسته بزرگ تقسیم کرد:

1. کاتالیست های هموژن
2. کاتالیست های هتروژن
3. آنزیم ها (بیوکاتالیست ها)

1-2-1-کاتالیست هموژن: هنگامیکه کاتالیست ها با واکنش دهنده ها در یک فاز باشند هموژن نامیده می شوند.

این کاتالیست ها معمولاً بصورت مایع یا گاز می باشند بعنوان مثال در واکنش تهیه اتر از اتانول، اسید فسفریک یا اسید سولفوریک بکار گرفته می شود که با محیط واکنش دهنده ایجاد فاز نمی کند.

1-2-2-کاتالیست های هتروژن یا ناهمگن: هنگامیکه واکنش دهنده ها با کاتالیزور حداقل ایجاد دو فاز نمایند کاتالیزور را ناهمگن نامند. اکثر این کاتالیزور جامد بوده و واکنش روش فصل مشترک کاتالیزرورهای هموژن ارجحیت دارند زیرا در کاتالیزورهای هتروژن می توانند از سیستم Cointinus استفاده کرد. ولی برای جدا کردن کاتالیزورهای هموژن هزینة زیادی صرف می شود.

در کاتالیزورهای ناهمگن گزینش پذیری بیشتری وجود دارد و در جایی که بتوان از کاتالیزور هتروژن استفاده کرد از کاربرد کاتالیس هموژن اجتناب می شود.

1-2-3-کاتالیست های زیستی یا آنزیمها: آنزیمها پروتئین هایی با وزن 12000 تا 000/000/1 می باشند که عمل کاتالیتیکی روی آنها به غایت مخصوص می باشد و در مکانهای فعال یا Site انجام می گیرد. اینگونه کاتالیزورها در واکنش های مربوط به موجودات زنده و نیز در سنتز بسیاری از فرآورده های دارویی و غذایی شرکت دارند و دارای اهمیت قابل توجهی می باشند نخستین بار لویی پاستور در دهه 1850 با تحقیق دربارة تخمیر این کاتالیست ها نتایج جالبی بدست آورد. وی نشان داد که اورگانیسم ذره بینی مخمر باعث تبدیل گلوکز به اتانول می گردد او نتیجه گرفت که تخمیر از فرایندهایی است که درون سلولهای زنده انجام می گیرد. ادوارد بوخنر در سال 1897 گفت که عمل تخمیر در مادة موجود در عصارة مخمر حاصل می شود و این ماده را آنزیم نامید. هنگامی که مواد دیگر کشف شدند و توانستند در فرایندهای زیستی عمل کنند به آنها نام عمومی آنزیم اطلاق گردردی واژة آنزیم از واژه یونانی آنزیموس گرفته شده است که به معنی مادة حاوی خمیر مایع است (واژة ZYME به معنی خیمر مایع) واکنش کاتالیستی در قسمتی خاص از آنزیم انجام می شود که به آن مکان فعال یا سایت گفته می شود. یکی از محققین به نام فیشر نظریقة قفل و کلید را در رابطه با واکنش‌های آنزیمی پیشنهاد کرد.

1-3-کاتالیست های هتروژن (ناهمگن) (Heterogeneous):

همانطور که قبلاً گفته شده اگر کاتالیزورها و مواد واکنش دهنده حداقل در دو فاز قرار گرفته باشند کاتالیزور را هتروژن یا ناهمگن می نامند.

کاتالیزورهای صنعتی معمولاً جامد می باشند و قسمت عمدة واکنش های صنعتی روی اینگونه کاتالیزورها انجام می گیرد.

کاتالیست های هتروژن به دو دستة بزرگ تقسیم می شوند:

1. کاتالیزورهای توده ای (1)
2. کاتالیزورهای پایه ای (2)

1-3-1-کاتالیزورهای توده ای:

در صورتی که فاز فعال تشکیل دهندة کاتالیست تنها به صورت فلز یا پایة خالص باشد کاتالیزور را توده ای گویند مانند کاتالیزور نیکل.

1-3-2-کاتالیزورهای پایه ای:

در این حالت معمولاً سایتهای فعال که عمدتاً عناصر واسطه می باشند روی یک پایه (معمولاً سیلیس، اکسید تیتان، اکسید منیزیم، کربن فعال، غیره) قرار می گیرد و پایه نقش نگه دارندة عناصر را دارد. بیشتر کاتالیست های صنعتی از این نوع می باشند به عنوان مثال کاتالیست های .

بطور کلی کاربرد کاتالیست ها بدین صورت باعث افزایش سطح به میزان قابل توجهی می‌شود که به علت وجود Rugosity یا ناهمواری و همچنین خلال و فرج و منافذ یا Poreهای درون جامدات می‌باشد.

نقش Pore بسیار با اهمیت است و این نقش نه تنها به دلیل ایجاد سطح بیشتر جهت افزایش سرعت واکنش است بلکه به علت ایجاد انتقال مواد می باشد.

1-4-فعالیت و گزینش Activity And Selectivity:

فعالیت کاتالیستی عبارت از میزان سرعت بخش فعل و انفعال است بنابراین این یک واکنش ممکن است با یک کاتالیست سرعت بیشتری داشته باشد تا با کاتالیست دیگر، یا ممکن است یک مادة دو گونه فرایند با دو نوع کاتالیست نشان دهد . Catalyist Selectivity

عبارت است از قدرت کاتالیست در مورد یک فرایند بخصوص در صورتی که امکان ایجاد فرایندهای دیگر نیز موجود باشد.

هر چه نوع کاتالیست مورد استفاده واکنشی را بیشتر در جهت تولید محصولات دلخواه سوق دهد به اصطلاح آن کاتالیست سلکتیوتر خواهد بود.

گزینش معمولاً با فشار، دما و ترکیبات شرکت کننده در فعل و انفعال و همچنین طبیعت کاتالیست بستگی دارد به طور مثال عمل کاتالیست را در تجزیة کاتالیستی اتانول آورده می شود. این واکنش بر روی مس به صورت زیر تولید فرمالدئید و بر روی آلومین تولید اتیلن و اتر می نماید.

این مسئله را می توان چنین توجیه کرد که در مورد اول مس جاذب هیدروژن و در مورد دوم و سوم آلومین جاذب آب می باشد. یک کاتالیست ممکن است یا از لحاظ گزینش یا فعالیت و یا هر دو مناسب باشد فاکتور Selectivity از اهمیت بیشتری برخوردار است.

معمولاً افزایش دما عمر کاتالیست را کاهش می دهد ولی با وجود این فعالیت را افزایش می دهد در صورتی که واکنش گرمازا باشد افزایش دما درصد تبدیل را کاهش می دهد گزینش معمولاً تابعی از درجه تبدیل و شرایط فعل و انفعال است. در رابطه با گزینش پارامترهای دیگری از جمله تبدیل و بهره نیز عنوان می شود.

مقدارR تشکیل دهنده

مقدار R اولیه

 

             (1-8)                 = گزینش

مقدار P تشکیل دهنده

مقدار R اولیه

 

مقدار P تشکیل دهنده

مقدار R ترکیب شده

 

(1-9)                 =   تبدیل

(1-10)               =     بهره

1-5-مراحل فعل و انفعال کاتالیستی:

در یک فعل و انفعال سرعت واکنش برحسب تغییر در مولهای یک ترکیب در واحد زمان برای واحد حجم مخلوط تعریف می شود. معمولاً مناسب خواهد بود که در رابطه سرعت جرم را به جای حجم مبنا قرار دهیم. بنابراین سرعت واکنش را می توان بصورت رابطة ریاضی چنین نوشت:

(1-11)                   

که V: حجم مخلوط ترکیب شونده ها، N: تعداد مولهای یکی از ترکیب شونده ها، F: تعداد مولهای شرکت کننده در واکنش در آغاز، W: وزن کاتالیست، X: تبدیل، t: زمان.

بین سرعت واکنش و غلظت ترکیب شونده ها رابطة سادة زیر وجود دارد:

(1-12)                   

که Ca و Cb به ترتیب غلظت ترکیب شونده های B, A و اعداد ثابت و K سرعت است طبق معادله آرینوس با دما تغییر می کند. بعنوان مثال دو واکنش فرضی شیمیایی یکی هموژن و بدون کاتالیست و دیگری همراه با کاتالیست را در نظر می‌گیریم معمولاً سرعت واکنش کاتالیستی از سرعت واکنش هموژن بدون کاتالیست بیشتر است.

1-6-کاتالیزور ایده آل:

کاتالیزوری ایده آل است که دارای مشخصات زیر باشد:

1-فعالیت بالا، 2-گزینش پذیری بالا، 3-پایداری بالا، 4-هزینه های تولید پایین.

1-Activity یا فعالیت به طرق مختلف بیان می شود که در هر صورت با سرعت واکنش ارتباط دارد.

(1-13)               

ساده ترین روش برای بررسی فعالیت محاسبه درصد تبدیل یا Conversion می باشد درصد تبدیل عبارت است از جمع جبریکل مواد تولید شده یا (مقدار اولیة باقیمانده ماده-100)

1-7-سرعت ویژه کاتالیست: Specific Rate

عبارت است از تعداد مولهای ماده تبدیل شده بوسیله یک گرم فاز فعال (معمولاً فلز)

(1-14)                = سرعت ویژه

(1-15)                    Q= Flow Rate

Q: عبارت است از حجم در حالت مایع خوراک در واحد زمان که وارد راکتور می شود.

P: دانسیتة خوراک، M: جرم مولی خوراک و در صورتیکه چند جسم باشد جرم مولی متوسط.

Conversion: تعداد مولهای تبدیل شده

تعداد مولها در ساعت که وارد راکتور می شوند.

%Metal: به ازاء یک گرم فلز

MCetal: جرم کاتالیست، محاسبة فعالیت بر حسب واحد Site که به آن TNH-1=Turn Over Numb یا شماره چرخش گفته می شود.

D:Dispersion

= تعداد مولهای فلز بکار گرفته شده.

1-8-گزینش پذیری:

پارامتر بسیار مهمی در مشخص کردن یک کاتالیزور ایده آل است. هنگامیکه یک واکنش انجام می‌شود. مادة بخصوصی برای تولید مورد نظر می باشد و معمولاً گزینش پذیری نسبت به ماده مورد نظر محاسبه می گردد ولی همزمان مواد دیگری نیز بطور ناخواسته تولید می شود. پس کاتالیزوری مناسب است که بتواند واکنش را در جهت مورد نیاز به سرعت بیشتر پیش ببرد چنین کاتالیزوری را در اصطلاح Selevtivity می گویند.

درصد ماده تولید شده

Conversion

 

(1-17)               

SelctivityB= *100=

هنگامی که گزینش پذیری صد در صد باشد Selectivity همان درصد محصول است. در پاره ای موارد گزینش پذیری نسبت به تمام محصولات محاسبه می شود به عنوان مثال در واکنش فوق:

Selectivity از نظر صنعتی بسیار با اهمیت است. در صورتی که کاتالیزوری با فعالیت کم ولی گزینش پذیری بالایی داشته باشد در بسیاری از موارد از کاتالیزور گزینش پذیرتر استفاده می شود، زیرا کاتالیزوری که محصول مورد نظر را با درصد بالایی تولید کند باعث می شود که عملیات بعدی روی جداسازی کمتر باشد.

1-9-پایداری:

یکی از پارامترهای مهم برای ارزیابی کاتالیزورها می باشد یک کاتالیزور پایدار (Stable) باید دارای خصوصیات های زیر باشد:

1-از نظر مکانیکی مقاوم باشد تا در راکتور فرسوده نشود و بتواند مدت زمان طولانی دوام داشته باشد در غیر اینصورت در اثر حرارت و جریان سایش پیدا کرده و به تدریج پودر شده و با جریان خوراک از راکتور خارج می گردد و مشکلاتی از قبیل: افت فشار در راکتور، بسته شدن شیرها و .. پدید می آورد مقاومت مکانیکی هنگامی مفهوم خود را داراست که کاتالیزور با دانه بندی خاص مشخص شود. طبیعتاً در کاتالیزورهای پودری که در راکتورهای همزمان دار استفاده می شود.

1-مقاومت مکانیکی بی معنی است.

2-مقاومت در مقابل حرارت یا شوک حرارتی

3-مقاومت در مقابل سموم

یکی از مهمترین فاکتورها برای ارزیابی یک کاتالیزور تغییرات فعالیت آن نسبت به زمان می باشد اکثر کاتالیزورها در شروع واکنش دارای فعالیت نسبتاً بالایی هستند ولی بتدریج فعالیت خود را از دست می دهند.

هر چه شیب کاهش فعالیت کمتر باشد کاتالیزور مناسب تر است. دو دلیل اساسی دما پایین آمدن فعالیت کاتالیزور با گذشت زمان است.

1-سمومی که همراه خوراک وارد راکتور می شود.

2-سمومی که در راکتور تولید می شود.

1-10-خصوصیات فیزیکی کاتالیست:

افزایش سطح یک جامد اثر چشمگیری بر مقدار جذب گازهای مختلف بر روی آن داشته و فعالیت آن را بعنوان کاتالیست می افزاید برای استفاده های کاتالیستی خواه بطور مستقیم یا بعنوان پایه کاتالیست موادی با سطح حتی بیش از 100 متر مربع ساخته شده است. خصوصیات دیگر کاتالیست (علاوه بر کمیت سطح) نیز می تواند نقش مهمی در تعیین فعالیت کاتالیست ایفا نماید.

بعنوان مثال در شرایط خاصی با اینکه سطح یک کاتالیست خیلی بالا است ولی به علت کوچک بودن منافذ مولکولهای مواد شرکت کننده در واکنش نمی توانند به سرعت در منافذ نفوذ نمایند و از مقاوم سطح موجود استفاده نمایند و در شرایط دیگری ممکن است نحوة توزیع منافذ اهمیت پیدا کند حال به پارامترهایی که علاوه بر سطح در بالا بردن و یا پایین آوردن فعالیت کاتالیست می توانند موثر باشند می پردازیم.

1-دانسیته: برای یک جامد دارای منفذ دانسیته های مختلفی تعریف می شود.

الف) دانسیته توده ای و bulk density: عبارت است از وزن تقسیم بر حجم بستری که آن مقدار کاتالیست در آن جای داده شده است.

ب)دانسیتة ظاهری: عبارت است از وزن واحد حجم کاتالیست. برای کاتالیست های با شکل هندسی یکدست و یکنواخت، وزن نمونه ای از آن برای محاسبة دانسیته کفایت می کند برای محاسبة دانسیته ظاهری روشهای گوناگون وجود دارد ولی قابل اطمینان‌ترین روش، روش افت فشار است که در توده ای از کاتالیست در یک بستر به ارتفاع L می‌تواند بوجود آید.

ج)دانسیتة حقیقی: عبارت است از وزن واحد حجم جزء کاتالیست

2-اندازة منافذ: با وجود اینکه سطح زیاد کاتالیست می تواند نشان دهندة فعالیت بالای آن باشد ولی نباید مقایسة کاتالیست ها فقط بر مبنای کم و زیاد بودن سطح انجام شود زیرا سطوح منافذ کاتالیست ممکن است کلاً در دسترس مواد شرکت کننده در واکنش نباشند از جمله دلایلی که برای این موضوع وجود دارد این است که اندازة منافذ داخل کاتالیست به قدری کوچک باشد که مواد شرکت کننده در واکنش نتوانند براحتی در آن وارد شوند بنابراین لازم است که متوسط شعاع منافذ- چگونگی توزیع منافذ و چگونگی ارتباط این منافذ نیز مشخص باشد.

1-11-خصوصیات مکانیکی کاتالیست:

1-آزمایش مقاومت در مقابل فشار:

یکی از روشهای معمول این است که به آهستگی بر روی توده ای از کاتالیست که در سیلندر قرار دارد بوسیلة یک پیستون فشار وارد آوریم و جابجایی کاتالیست را بر حسب فشار وارد آمده اندازه گیری می نمائیم.

دانه های کاتالیست را می توان بطور مجزا نیز تحت فشار قرار داد در اندازه گیری مقاومت کاتالیست ها مقاومت شعاعی از مقاومت محوری دارای اهمیت بیشتری است.

2-مقاومت در برابر سایش:

مقاومت در مقابل سائیدگی برای کاتالیست های با بستر ثابت به این دلیل اهمیت دارد که سایش را در موقع پر کردن راکتور به حد مینیمم برسانند یکی از روشها این است که تعداد از دانه های کاتالیست را در سیلندرهایی که در آن دانه های سرامیکی قرار داده شده‌اند ریخته و در مدت زمان معینی بر روی دستگاههای مخصوص بچرخانیم و میزان سایش را با وزن مقدار کاتالیست پودر شده مشخص نموده و درصد آن را تعیین نمائیم.

3-آنالیز دانه ای کاتالیست ها:

برای اندازه گیری توزیع پراکندگی ذرات با اندازه های مختلف کاتالیست از الک هائی با اندازة سوراخهای مختلف و استاندارد استفاده می شود. برای این کار یک سری الک که به ترتیب از بالا به پایین اندازة منافذ صفحة الک کوچکتر می شود را بر روی دستگاهی که مرتب و بطور یکنواخت الک‌ها را تکان می دهد و بدین ترتیب وزن مشخصی از کاتالیت که بر روی اولین الک قرار دارد بسته به اندازة ذرات آن از الکهای متوالی رد می‌شود و بر روی هر الک مقداری از آن باقیمانده و بقیه رد شده و به الک بعدی وارد می‌شود و بدین ترتیب درصد اندازه ذرات و توزیع آن معلوم می شود.

1-12-تهیه کاتالیست:

علم تهیه کاتالیست از جمله عواملی است که اطلاعات مربوط به ساخت آن کمتر گزارش شده است و گرچه اغلب کتب و مجلات علمی از مقالات و داده های مربوط به آن انباشته است ولی به علت سوددهی فراوان این ماده سازندگان سعی دارند که جزئیات روشهای تهیه را منتشر نکنند و در مقابلات فقط به کلی گویی اکتفا شده و اطلاعات اساسی حفظ می شود.

برای تولید و ساخت کاتالیست فقط داشتن ترکیبات شیمیایی آن کافی نیست بلکه در اغلب موارد خصوصیات فیزیکی کاتالیست از قبیل: ساخت سطح ویژه، اندازة ذرات، اندازة منافذ، چگونگی توزیع منافذ و ساختمان کریستالی نقش اساسی در میزان فعالیت و گزینش آن برای استفادة یک فعل و انفعال شیمیایی خاص بازی می نماید.

1-13-موارد مورد استفاده در ساخت کاتالیست:

کاتالیست های تجاری ندرتاً از یک ترکیب درست شده اند در هر کاتالیست مورد استفاده در صنایع علاوه بر عوامل فعال ترکیبات دیگری از جمله محمل ها یا پایه ها، پرموترها (Promoters) و عوامل گیرنده (Binders) مورد استفاده قرار می گیرد.

1-14-پایه کاتالیست:

به مواردی اطلاق می شود که قسمت بدنة کاتالیست را تشکیل می دهند و ترکیبات آن فعال کننده بر روی آنها قرار می گیرند. در اغلب موارد پایه کاتالیست اصلاً فعالیت کاتالیستی ندارند پایه کاتالیست به علل زیر استفاده می شود.

و...

NikoFile

نانو فناوری

اختصاصی از نیک فایل نانو فناوری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقاله با عنوان نانو فناوری در فرمت ورد در 26 صفحه و شامل مطالب زیر می باشد:

سابقه و هدف
مواد و روش
یافته ها
نتیجه گیری و توصیه ها
مقدمه
نانو فناوری مرطوب
نانو فناوری خشک
نانو فناوری محاسبه ای
اهمیت نان وفناوری در جهان امروز و اینده بشریت
حوزه ساخت وتو لید مواد
حوزه الکترونیک و رایانه
سایر حوز ه ها
عوامل موثر بر خواص مواد
عناصر تشکیل دهنده مواد :
ساختار مواد
زیر ساختار مواد
آشنایی با اصطلا حات نانو مواد
نانو بیو مواد
نانو بیو مواد شامل موارد ذیل است
نانو بیوذرات
نانو کپسول ها
درخت سان ها
کاکلیت ها
ذرات ویروس مانند
پروتئین نانو ذرات
کاربرد های نانو فناوری در صنایع غذایی
بسته بندی
تولید غذا های ملکولی
برچسب گذاری و پایش
افزودنی های غذایی در مقیاس نانو
غذا های دارای انتشار مخصوص در بدن
روکش کردن انزیم ها
نتیجه گیری
بسته بندی مواد غذا یی
شفا فیت ودرخشش سطح ان برای رضایت وجلب نظر مصرف کننده

دانلود پایان نامه بررسی فناوری نانو و تولید مواد در ابعاد نانومتری

اختصاصی از نیک فایل دانلود پایان نامه بررسی فناوری نانو و تولید مواد در ابعاد نانومتری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

بررسی فناوری نانو و تولید مواد در ابعاد نانومتری

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:53

چکیده :

فناوری نانو و تولید مواد در ابعاد نانومتری موضوع جذابی برای تحقیقات می باشد که در دهه اخیر توجه بسیاری را به خود معطوف داشته است. نانو کامپوزیت ها نیز به عنوان یکی از شاخه های این فناوری جدید ، اهمیت بسیاری یافته اند به عنوان یک تعریف ، نانوکامپوزیت ها مواد مرکبی صهستند که لااقل یکی از اجزاء تشکیل دهنده آنها دارای ابعاد در محدوده ی nm100-1 می باشد و خود شامل سه دسته پلیمری ، سرامیکی و فلزی هستند .درمواد نانو کامپوزیت به جزء پخش شونده که به صورت الیاف، صفحات مسطح ریز، ذرات و یا حتی حفره ها و ترکها و.... در ابعاد نانو می باشند، فاز دوم یا فاز تقویت کننده و همچنین به جزء پیوسته که می تواند در ابعاد نانومتری و یا بالاتر باشد فاز زمینه می گویند.

در سال های اخیر مواد نانوکامپوزیتی به دلیل ویژگی های منحصر به فردی همانند استحکام زیاد، وزن کمتر ، کارایی بیشتر ، دوام و پایداری عالی و نیز رفتار مناسب در برابر آتش سوزی نسبت به مواد سختی نظیر بتن آلومینیوم دارای بیشترین کاربرد در صنایع متعددی همچون صنعت هوا فضای صنعت نفت – گاز – صنایع پلاستیک ، صنعت برق و صنایع دریایی و صنعت خودروسازی می باشد.

کلمات کلیدی : نانوکامپوزیت – روش های تولید- استحکام نانوکامپوزیت

علم مواد نانو کامپوزیت، توجه دانشمندان و مهندسان را در سالهای اخیر به خود جلب کرده است. نتایج بررسی استفاده از بلوکهای ساختمانی در ابعاد نانو، طراحی و ایجاد مواد جدید با انعطاف پذیری و پیشرفتهای زیاد در خواص فیزیکی آنها را ممکن می سازد. قابلیت ارتقاء کامپوزیت ها با استفاده از بلوکهای ساختمانی با گونه های شیمیایی ناهمگن در رشته ها و بخش های مختلف علمی مطرح گردیده است. ساده­ترین مثالها از چنین طراحی­هایی، به صورت طبیعی در استخوان اتفاق می­افتد که یک نانوکامپوزیت ساخته شده از قرص های سرامیکی و چسبهای آلی می باشد. بدلیل این که اجزاء سازنده یک نانو کامپوزیت دارای ساختارها و ترکیبات مختلف و خواص مربوط به آنها می باشد، کاربردهای زیادی را ارائه می دهند. از اینرو موادی که از آنها تولید می شوند، می توانند چند کاره باشند. با الگو گرفتن از طبیعت و براساس نیازهای تکنولوژی های پدید آمده در تولید مواد جدید با کاربردهای مختلف در آن واحد برای مصارف گوناگون، دانشمندان استراتژی های ترکیبی زیادی را برای تولید نانوکامپوزیت ها بکار برده اند. این استراتژی ها دارای مزایای آشکاری در تولید مواد دانه درشت مشابه می باشند. نیروی محرکه در تولید نانو کامپوزیت­ها، این واقعیت است که آنها خواص جدیدی در مقایسه با مواد رایج ارائه می دهند.

تصمیم برای بهبود خواص و پیشرفت ویژگی های مواد از طریق ایجاد نانو کامپوزیت های چند فازی مسئله جدیدی نیست. این نظریه از زمان آغاز تمدن و بشریت و با تولید مواد برای کارآمدی بیشتر برای اهداف کاربردی مورد نظر بوده است. علاوه بر تنوع وسیع نانو کامپوزیت های یافت شده در طبیعت و موجودات (مثل استخوان) , یک مثال عالی برای کاربرد نانو کامپوزیت های ترکیبی در روزگار باستان, کشف جدید ساختمان نقاشی های مایان می باشد که در دوران مسا مریکاس[1] بوجود آمدند. توصیف حالت هنر از این نمونه های نقاشی آشکار می سازد که ساختار رنگها, متشکل از ماتریسی از خاک رس آمیخته شده با مولکولهای رنگی آلی می باشد. آنها همچنین محتوی ناخالصی های ذرات نانوی فلزی محفوظ در یک لایه سیلیکاتی بی شکل همراه با ذرات نانوی اکسیدی روی لایه می باشند. این ذرات نانو تحت عملیات حرارتی و از ناخالص بوجود می آیند (Cr , Mn , Fe) که در مواد خام مثل خاک رس موجود می باشند ولی جمع و سایز آنها خصوصیات نوری رنگ نهائی را تحت تأثیر قرار می دهد. ترکیبی از خاک رس موجود که یک سوپر لاتیک می سازد که در ارتباط با ذرات نانوی فلزات و اکسیدی پشتیبانی شده روی لایه آمورف می باشد و این رنگ را یکی از اولین مواد مرکب مشابه نانو کامپوزیت های کاربردی مدرن می سازد. نانو کامپوزیت ها را می توان ساختارهای جامدی فرض کرد که دارای خواص مکرر بعدی با اندازه نانومتری بین فازهای مختلف سازنده ساختار می باشند. این مواد متشکل از یک جامد غیرآلی (بستر یا میزبان) محتوی یک جزء آلی و یا بالعکس می باشند و یا می توانند متشکل از دو یا چند فاز آلی/ غیرآلی در چند فرم ترکیبی باشند با این محدودیت که حداقل یکی از فازها یا ترکیبات, در ابعاد نانو باشد.

مثالهایی از نانو کامپوزیت عبارتند از پوششهای متخلخل، ژل ها و ترکیبی از پلیمرها، مثل ترکیبی از فازهای با ابعاد نانو با تفاوتهای فاحش در ساختار, ترکیب و خواص می توان فازهای با ساختار نانوی موجود در نانو کامپوزیت ها را صفر بعدی (مثل خوشه های اتمی تشکیل شده)، تک بعدی (یک بعدی مثل نانوتیوپ ها) و دو بعدی (پوشش های با ضخامت نانو) و سه بعدی (شبکه های جاسازی شده) در کل مواد نانو کامپوزیت می توانند دارای خواص مکانیکی, الکتریکی, الکتریکی، نوری، الکتروشیمی، کریستالی و ساختاری باشند، نسبت به مواردی که دارای اجزاء واحد و یگانه هستند. رفتار چند کاره برای هر ویژگی بخصوص ماده اغلب بیش از مجموع اجزاء تکی می باشد.

هر دو روش پیچیده و ساده برای ساختن ساختارهای نانو کامپوزیت وجود دارد یک سیستم عملی نانو کامپوزیت دو فازی، مثل کاتالیزرهای پشتیبان مورد استفاده در کاتالیزر محرک (ذرات نانوی فلزی جای گرفته روی پشتیبان های سرامیکی)، می توانند بسادگی با بخار دادن فلز روی لایه و یا پراکنده کردن توسط حلال شیمیایی آماده شوند. از طرف دیگر، ماده ای مثل استخوان که دارای ساختاری سلسله مراتبی با فازهای پلیمری و سرامیکی مرکب می باشد، با تکنیکهای ترکیبی حاضر, به سختی می تواند تکثیر شود. جدا از ویژگی های اجزاء تکی در یک نانو کامپوزیت، اشتراک اجزاءبا یکدیگر در بهبود یا محدود کردن خواص کلی یک سیستم نقش مهمی بر عهده دارند.

با توجه به فصل مشترک زیاد و وسیع ساختارهای نانو, نانو کامپوزیت ها ارائه کننده فصل مشترک های زیادی بین فازهای ادغام شده تشکیل دهنده می باشند. خواص ویژه نانو کامپوزیت ها اغلب از اثر متقابل و تداخل فازهای آن در فصل مشترک ها حاصل می شوند. یک مثال عالی برای این مطلب, رفتار مکانیکی کامپوزیت های پلیمری پر شده با نانوتیوپ ها می باشد. هر چند افزودن نانوتیوپ ها می تواند امکان استحکام پذیری پلیمرها را افزایش دهد، یک فصل مشترک بـدون تـداخل فازها فقط برای بوجود آوردن مناطق ضعیف در کامپوزیت کارائی دارد و هیچ بهبودی در خواص مکانیکی آن بوجود نخواهد آمد. برخلاف مواد نانو کامپوزیت, فصل مشترک ها در کامپوزیت های موسوم, تشکیل دهنده یک شکستگی بسیار کوچکتر در فلزات بالک می باشد.

ذکر این نکته حائز اهمیت است که تحقیقات در مورد کاربرد و روشهای تولید نانو کامپوزیت ها در طول دهه اخیر در بسیاری از کشورهای دنیا و در کشور ایران گسترش یافت و در دنیای پیشرفته کنونی باعث تکامل صنایع مختلف نظیر صنعت هوا و فضا ،صنایع خودرو سازی و صنایع پزشکی و ... گریده است این پروژه در حال حاضر مروری بر سیستم های نانو کامپوزیت و نحوه فرایند تولید و خصوصیات و کاربردهای آنها دارد.

- کامپوزیت

محرک پیشرفت علم کامپوزیت را می توان بدست آوردن خواص جدید برای رفع نیازهای علوم جدید با توجه به ترکیب مواد دانست. کامپوزیت ماده ای است مشتکل از چندین جزء که به صورت محکم به هم چسبیده باشد. این تعریف بسیار گسترده است و شامل بسیاری از مواد نظیر چوب، بدن انسان و ... می شود. اما در صنایع و علم جدید کامپوزیت دارای تعریف محدودی می باشد. کامپوزیت ماده ای است مشتکل ازاجزای اولیه که به صورت فیزیکی به هم مخلوط شده اند و خواص بدست آمده از این اختلاط درتک تک اجزا به صورت جدا مشاهده نمی شود. این تعریف کامپوزیت را از مواد چند فازی که از ترکیب چند فاز و استحاله های فازی به وجود آمده است (کامپوزیت درجا) جدا می کند [1].

اصطلاح زمینه[1] و تقویت کننده[2] در علم کامپوزیت استفاده می شود. زمینه یک فاز نرمی است با قابلیت شکل پذیری انتقال حرارت و چکش خواری خوب که فاز سخت تقویت کننده دارای سختی بالا ضریب انبساط حرارتی کم می باشد را در خود جای داده است. فاز تقویت کننده می تواند پیوسته یا ناپیوسته باشد. کامپوزیت ها با توجه به فاز زمینه که می تواند پلیمر، سرامیک، فلز باشد و همچنین فاز تقویت کننده که شامل طبیعت شیمیایی آنها (اکسیدها، کاربیدها و نیتریدها) و نوع شکل آنها (الیاف پیوسته، الیاف کوتاه و ویسکرز کروی) و جهت گیری آنها و روش تولید آنها طبقه بندی می شوند. که این طبقه بندی عبارتست از:

1- کامپوزیت زمینه پلیمری

2- کامپوزیت زمینه فلزی

3- کامپوزیت زمینه سرامیکی [1]

به دلیل اینکه این پروژه در مورد کامپوزیت زمینه فلزی است به بحث راجع این نوع کامپوزیت           می پردازیم.

2-2- تاریخچه تولید کامپوزیت های زمینه فلزی

تولیدMMCs[3] به سال1940 میلادی حین بهبود سرمت2 باز می گردد. در گذشته اجزای غیر فلزی (سرامیکی) داخل فلزات یا آلیاژها را به عنوان عواملی که باعث تخریب خواص مکانیکی از جمله استحکام و انعطاف پذیری می شود ، می دانستند . در اواسط دهه ی 60 نیکل پوشش داده شده توسط پودر گرافیت را به وسیله جریان گاز آرگون در مذابی از آلیاژ آلومینیوم وارد کردند. این سرآغاز تولید و بررسی کامپوزیت های زمینه فلزی بود و تحت نام MMC معرفی شد. در سال 1968 در انجمن تکنولوژی هندوستان در کنپور ، شخصی به وسیله ی روش به هم زدن موجبات اتصال ذرات آلومین به آلومینیوم را فراهم نمود و باعث بوجود آمدن کامپوزیت های آلومینیوم- آلومین گردید. این اختراع تحت نام روش ریخته گری به هم زدنی نامیده شد[1].

در اوایل دهه ی هفتاد انجمن تکنولوژی ماساچوست روشی را به ثبت رساند که در آن اجزای غیر فلزی را در آلیاژهای شبه جامد در درجه حرارتی بین شالیدوس ولیکوئیدوس برای همان آلیاژ در مخلوط قرار می داد و تولیدکامپوزیت می کرد. در این پروسه تاخیر در تر شدن و دیر تر شدن ذرات باعث افزایش ویسکوزیته آلیاژ شبه جامد می شد. در دانشگاه رودکی یک ترتیب و نظمی برای فرو بردن ناخالصیها (ذرات) معرفی شد . این ترتیب و نظم به این شکل بود که ابتدا به وسیله به هم زدن، مذاب و پارتکیل ها را به صورت دوغاب در آمده و نیازی به هم زدن تا انتهای کار نباشد. در روشهای پراکنده سازی ذرات و روش آلیاژهای شبه جامد می توان متد های گوناگونی را بکار برد اما مقدار ذرات مصرفی محدود می باشد چرا که دوغاب مذاب حاوی ذرات برای ریخته گری یک حداقل سیالیت را لازم دارد. بقیه ی روشهای تولید کامپوزیت زمینه فلزی را در این بخش به طور مختصر، و در فصل روش های تلفیق به طور کامل توضیح داده می شود. مهمترین حسن این گروه حفظ خواص در دمای بالا می باشد. از دیگر مزایا می توان به استحکام کششی نهایی بالا، مقاومت به ضربه بالا، توانایی آزاد سازی تنش (بدلیل قابلیت تغییر شکل پلاستیک) و مقاومت به خوردگی بالا اشاره کرد [1].

در تولید MMCs باید پارامترهای زیادی مد نظر قرار گیرند که مهمترین آن ها عبارتند از :

الف) در انتخاب مواد باید دقت شود. با توجه به اینکه اغلب ، فاز دوم دارای جنس سرامیک می باشند و بیشتر سرامیک ها با فلزات واکنش می دهند و تولید ترکیبات بین فلزی[4] این مواد بسیار ترد و شکننده هستند و خواص را کاهش می دهند (البته باید در نظر داشت که واکنش باید انجام گیرد).

ب) چون هدف بدست آوردن یک ماده سبک است پس بیشترین کاربرد راMg ،Al تا حدودی و در بعضی موارد خواهند داشت. خیس شوندگی ذرات باید در نظر گرفته شود . زمینه باید قابلیت تر شوندگی سرامیک را داشته باشد [1]3-2- روش های تولید MMCs

1-3-2- روش ذوبی در تولید MMCs

در روش های ذوبی فلز زمینه ذوب شده با فلز دوم ادغام می شود و کامپوزیت تولید می گردد. مانند روش های گردابی ، نیمه جامد- نیمه مایع ، ریخته گری کوبشی ، پاشش همزمان ، درجا و...[1].

1-1-3-2- روش گردابی یاVortex

در این روش یک همزن در داخل مذاب وجود دارد که عمل هم زدن را انجام می دهد . در حین هم زدن فاز دوم (سرامیک ) از بالا وارد می شوند و مخلوطی از مذاب و سرامیک ایجاد می شود این مخلوط دوغاب کامپوزیتی نیز نامیده می شود . سپس از روش های مختلف ریخته گری می توان قطعات کامپوزیتی تولید کرد[1].

محاسن عبارتست از :

• از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است چون به تجهیزات پیچیده ای نیاز نمی باشد .
• محدودیت در شکل و اندازه قطعات وجود ندارد.
• اگر تخلیل در حد قابل قبول باشد نیاز به فرآیند ثانویه نمی باشد.

قابلیت بازیابی مجدد وجود دارد .

مشخصات روش گردابی را می توان به سه مورد اشاره کرد:

الف) انتخاب مواد اولیه: همه موارد انتخاب باید مد نظر قرار گیرد. همچنین چون زمان تماس مذاب با سرامیک نسبتاً طولانی است (درحین هم زدن و ریخته گری) امکان تخریب سرامیک بدلیل واکنش مخرب وجود دارد ، پس باید در انتخاب مواد دقت کرد.

ب ) اختلاف (ضریب انبساط حرارتی) زمینه و فاز دوم : چون از دمای بالا تولید می شوند این اختلاف سبب تشکیل دانسیته نابجایی در اطراف ذرات می شوند. در نتیجه ذره تحت فشار و زمینه تحت کشش می باشد. به این مسئله تطابق فیزیکی گویند این مسئله از لحاظ پیر سختی مفید است.

• خیس شوندگی : باید مد نظر قرار گیرد. عدم خیس شوندگی عدم اختلاط را به همراه دارد. گاهی اوقات برای تکامل خیس شوندگی ذرات پیش گرم شوند . مانند SiC که در 0c 9000 به مدت 1تا 3 ساعت حرارت می دهند. بدلیل :
• از بین رفتن رطوبت و ناخالصی های سطحی که باعث می شود کلوخه ای شدن اتفاق نیفتد.
• شیمی سطح تعویض می شود. با حرارت SiC تشکیل شده که باعث بهبود تر شوندگی  می گردد[1].

2-1-3-2- مخلوط سازی فاز دوم با مذاب

اولین مرحله جهت تولید کامپوزیت خوب توزیع ذرات فاز دوم در دوغاب است. در این مورد اکسیدهای سطحی را باید در نظر گرفت زیرا ایجاد مزاحمت می کنند. هم چنین برخورد بین ذرات نیز باید در نظر گرفته شود. مهمترین مسئله جهت توزیع ذوب هم زدن می باشد. جهت دستیابی به توزیع خوب در هم زدن ، همزن باید شرایط خاصی داشته باشد . همزن هم می تواند جریان شعاعی و هم       می تواند جریان محوری ایجاد کند وجود هردو جریان با هم بهترین حالت خواهد بود[1].

و...

NikoFile

آثار سطح بر روی تحلیل ارتعاشات آزاد نانو تیرها با استفاده از تئوری الاستیسیته غیر محلی

اختصاصی از نیک فایل آثار سطح بر روی تحلیل ارتعاشات آزاد نانو تیرها با استفاده از تئوری الاستیسیته غیر محلی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فایل اصلی به زبان انگلیسی بوده و ترجمه شده و این فایل ترجمه شده دارای 33 صفحه می باشد.