نانوکامپوزیتهای نانوخوشه‌‌ای اکسید آهن در پلیمرهای مختلف
.GIF)
تعریف:
نقطه کوانتومی یک ناحیه از بلور نیمه‌رسانا است که الکترونها، حفرها یا هر دو آنها (که اگزیستون خوانده می‌شود) را درسه بعد در برمی‌گیرد. این ناحیه از چندنانومتر تا چندصدنانومتر را شامل می‌شود. در نقاط کوانتومی الکترونها درست مثل وضعیت یک اتم موقعیت‌های گسسته‌ای از انرژی را اشغال می‌کنند. به همین علت به آنها لفظ اتمهای مصنوعی نیز اطلاق می‌شود. در مقایسه با سیم کوانتمی که در دو بعد و لایه‌های کوانتومی در یک بعد نانو هستنند نقاط کوانتومی نانوساختارهای سه بعدی هستند. همچنین این ترکیبات به دلیل بازده کوانتومی بالا در مصارف اپتیکی کاربرد زیادی دارند.
کاربردها:
نقاط کوانتومی نیمه‌هادی با تحریک الکتریکی یا توسط گستره وسیعی از طول موج‌ها در فرکانس‌های کاملاً مشخصی به فلورسانس می‌پردازند، به این شکل که فرکانسی از نور را جذب کرده و در فرکانسی مشخص- که تابع اندازه آنهاست- به نشر نور می‌پردازند. این ذرات همچنین می‌توانند بر حسب ولتاژ اعمال‌شده، به انعکاس، انکسار یا جذب نور بپردازند. این ویژگی کاربردهایی در مواد فتوکرومیک و الکتروکرومیک (موادی که به ترتیب بر اثر اعمال نور یا الکتریسیته تغییر رنگ میدهند) و پیل‌های خورشیدی خواهد داشت.
علاوه بر این، از اسپین یک الکترون در یک نقطه کوانتومی می‌توان برای نمایش یک بیت کوانتومی- یا کیوبیت- در یک رایانه کوانتومی استفاده کرد.
کاربردهای بالقوه برای نقاط کوانتومی عبارتند از:
روشهای ساخت:
سه روش عمده برای ساخت نقاط کوانتومی وجود دارد، که یکی از روش‌ها شامل رشد نقاط کوانتومی در ظرف واکنش است.
در دو روش دیگر، نقاط کوانتومی را در روی سطح یک بلور نیمه‌هادی یا در نزدیک آن پدید می‌آوردند. در روش دوم از فرآیند لیتوگرافی برای خلق یک نانوساختار دوبعدی (ساختاری که در دو بعد نانو باشد) استفاده می‌شد، سپس برای جداسازی نقاط کوانتومی روی نانوساختارهای مذکور حکاکی صورت می‌گیرد.
در روش سوم، با رسوب‌دهی یک ماده نیمه‌رسانای دارای ثابت شبکه بزرگتر (ثابت شبکه معرف فواصل اتمها در یک ساختار بلورین منظم است) روی یک نیمه‌هادی با ثابت شبکه کوچکتر (روش موسوم به رشد همبافته تحت کرنش ) نقاط «خودآراشده» رشد داده می‌شوند.
تعریف: معمول‌ترین نانوذرات، نانوذرات سرامیکی هستند که به سرامیک‌های اکسید فلزی، نظیر اکسید‌های تیتانیوم، روی، آلومینیوم و آهن و نانوذرات سیلیکاتی (سیلیکات‌ها یا اکسید‌های سیلیکون نیز سرامیک هستند)، که عموماً به شکل ذرات نانومقیاسی خاک رس، تقسیم می‌شود. طبق تعریف حداقل باید یکی از ابعاد نانوذرات کمتر از 100 نانومتر باشد. نانوذرات سرامیکی فلزی یا اکسید فلزی تمایل به داشتن اندازه یکسانی در هر سه بعد، از دو یا سه نانومتر تا 100 نانومتر دارند که به وسیله نیروهای الکترواستاتیک به یکدیگر چسبیده و به شکل پودر بسیار ریزی رسوب می‌کنند. نانوذرات سیلیکاتی ذراتی با ضخامت تقریباً 1 نانومتر و پهنای 100 تا 1000 نانومتر هستند. معمول‌ترین نوع خاک رس که نانوذرات سیلیکاتی هستند مونت‌موریلونیت یا آلومینو سیلیکات لایه‌ای می‌باشد
کاربردها: وقتی اندازه نانوذرات کاهش می‌یابد، نسبت سطح مؤثر به حجم ذرات افزایش یافته، اثرات سطحی قوی‌تر شده و خواص کاتالیستی افزایش می‌یابد. به همین دلیل نانوذرات به عنوان کاتالیزور در زمینه‌هایی نظیر باتری‌ها، پیل‌های سوختی و انواع فرآیندهای صنعتی قابل استفاده هستند. بیشتر بودن سهم اتمها در سطح نانوذرات نیز خواص فیزیکی آنها را تغییر میدهد مثلا سرامیک‌هایی که به طور عادی شکننده‌اند، نرم‌تر می‌شوند.
سرانجام این که افزایش سطح مؤثر حلالیت را افزایش میدهد، برای مثال قدرت ترکیبات ضد باکتری را بهبود می‌بخشد.
اصلاح شیمیایی سطح نانوذرات تاثیر زیادی در کارایی و کاربرد آنها دارد. ایجاد خواص آبدوستی وآبگریزی جزء روشهای اصلاح شیمیایی نانوذرات محسوب می‌شوند. برای نمونه، نانوذرات سیلیکاتی برای به دست آوردن خاصیت آب گریزی بیشتر، باید به صورت شیمیایی اصلاح شوند، مثلاً می‌توان با استفاده از یون‌های آمونیوم یا مولکول‌های بزرگتری نظیر سیلسزکیوکسان‌های الیگومریک چند وجهی (POSS )، که هم برای روکش‌دهی نانوذرات سیلیکات و هم به عنوان پرکننده مناسب هستند، این اصلاح شیمیایی را انجام داد.
مونت‌موریلونیت یا آلومینو سیلیکات لایه‌ای با پلیمریزاسیون یا به وسیله آمیزش ذوبی (اختلاط با یک پلاستیک مذاب) با پلیمرها ترکیب شوند و خواص جالب‌توجهی را حاصل می‌آورند.
نانوکامپوزیتهای نانوذره‌ای سرامیکی
نانوکامپوزیتهای نانوخوشه‌‌ای اکسید آهن در پلیمرهای مختلف
تعریف: نانوکامپوزیت نانوذره‌ای سرامیکی ترکیبی است که در آن نانوذرات سرامیکی در داخل یک زمینه پلیمری توزیع شدهاند.
خواص وکاربردها: استفاده از نانوذرات در مواد کامپوزیتی می‌تواند استحکام آنها را افزایش و یا وزن آنها را کاهش دهد، مقاومت شیمیایی و حرارتی آنها را زیاد کند، خصوصیات جدیدی نظیر هدایت الکتریکی را به آنها بیفزاید و فعل و انفعال آنها با نور یا دیگر تشعشعات را تغییر دهد. یکی از خواص کامپوزیت‌های نانوذره‌ای سرامیکی در صنعت بسته‌بندی، کاهش نفوذپذیری گازها است. این خاصیت ناشی از شکل دانه‌ای نانوذرات است که مولکول‌ها را وادار به جابجایی در طول و پیچ و خم‌های ماده می‌نمایند. پرکننده‌های سیلیکات دانه‌ای نیز می‌توانند خاصیت یک پلیمر را از سخت شدن صرفاً در یک جهت به دو جهت تغییر دهند.
هنگامی که نانوذرات سیلیکاتی(خاک‌رس) به عنوان پرکننده در پلاستیک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، با پراکنده‌سازی تنش‌ها استحکام فوق‌العاده‌ای را به وجود می‌آورند، آب‌رفتگی، تاب برداشتگی (در کامپوزیت‌هایی که ضریب انبساط حرارتی کمتری دارند) و نفوذپذیری گازها کاهش می‌یابد، مقاومت در برابر آتش و مواد شیمیایی افزایش یافته، بازیافت این مواد آسانتر می‌شود. پرکننده‌های خاک‌رس با مقدار پرکننده‌کمتری نسبت به پرکننده‌های معمولی، استحکام را افزایش میدهد. مثلاً با افزایش 5 درصداز پرکننده‌های نانورُس به کامپوزیت‌ها همان نتیجه‌ای حاصل می‌شود، که با افزایش 20 درصد از پرکننده‌هایی همچون الیاف شیشه‌ای به دست می‌آید. همچنین میزان پرکننده را می‌توان بدون تغییر در خاصیت چکش‌خواری محصول به 10 درصد افزایش داد، که این امر با پرکننده‌های متعارف ممکن نیست
نانوذرات آهن ساخته شده به روش چگالش گاز
خواص و کاربرد: این نانوذرات می‌توانند بدون اینکه ذوب شوند ( تحت نام پخت) در دماهای پائین‌تر از دمای ذوب فلز، در یک جامد آمیخته شوند، این کار منجر به سهل‌تر شدن فرآیند تولید روکش‌ها و بهبود کیفیت آنها، خصوصاً در کاربردهای الکترونیکی نظیر خازن‌ها می‌گردد. همچنین نانوذرات فلزی، در دماهای کمتر از دمای همتاهای غیر نانومقیاسی خود به سطوح و مواد توده‌ای تبدیل می‌شوند و هزینه ساخت را کاهش میدهند.
نانوکامپوزیتهای نانوذره‌ای فلزی
تعریف:
نانوکامپوزیتهای نانوذره‌ای فلزی از آمیخته شدن نانوذرات فلزی (باتوجه به خواصشان) با پلیمر بدست میآیند
نانوکامپوزیتهای نانوخوشه‌‌ای اکسید آهن در پلیمرهای مختلف
خواص و کاربرد:
این نانوکامپوزیت‌ها، به دلیل ممانعت خوبی که در مقابل تداخل الکترومغناطیسی به وجود می‌آورند، می‌توانند در رایانه و تجهیزات الکترونیکی به کار روند.
نانوکامپوزیتهای نانوذره‌ای فلزی قابلیت‌های ویژه‌ای در هدایت گرمایی والکتریکی دارند که کارایی آنها را افزایش میدهد
منبع: http://www.irannano.org
کلمات کلیدی: نانو تکنولوژی