وبلاگ تخصصي فيزيك

فضانوردان در کام آتش

مهدي — Mon, 20 Feb 2012 00:10:00 GMT

در يک صبح سرد زمستاني زماني که کارکنان بخش کنترل پرواز مرکز فضايي کندي، خود را آماده مي‌کردند تا بار ديگر يکي از تمرين‌هاي کسل‌کننده قبل از پرواز را به نظاره بنشينند هرگز تصور نمي‌کردند که دست سرنوشت روز داغ و وحشتناکي را برايشان تدارک ديده باشد. آنها بايد هرچه زودتر براي سفر مداري نخستين ناو جديد آپولو آماده ‌شوند. اين ناو و آنچه پيش رو داشت به نوعي آبروي ملت آمريکا به حساب مي‌آمد.
آنها طي حدود 10 سالي که از آغاز عصر فضا مي‌گذشت، ضربه‌هاي بدي را از حريف خود يعني شوروي خورده بودند و همين ضربه‌ها باعث شد تا جان کندي، رئيس‌جمهور وقت آمريکا تعهد کند تا پايان دهه 1340، فضانوردي از «جهان آزاد» قدم بر ماه بگذارد.، ناسا براي رسيدن به لحظه پرتاب نخستين ناو آپولو، راه سختي را پيموده بود. آنها 10 ناو 2نفره جميني را طي 2 سال به فضا فرستاده بودند تا تجربه لازم براي پرواز با آپولو را به دست آورند. تقريبا 6 سال از سخنراني جان کندي رئيس‌جمهور وقت آمريکا که قول داده بود تا پايان دهه، کيهان نورداني از آمريکا به ماه سفر کنند، مي‌گذشت. با اين سخنراني مسابقه فضايي با صرف ميليارد‌ها دلار سرعت بيشتري گرفته بود. دستگاه‌هاي جاسوسي آمريکا خبر داشتند که روس‌ها نيز در پشت پرده، بشدت براي فرستادن انسان به ماه تلاش مي‌کنند. اگر در اين مسابقه فضايي آمريکا بازنده مي‌شد با بي‌آبرويي وسيعي در سطح جهاني مواجه مي‌گرديد. به همين دليل تمامي دست‌اندرکاران سعي داشتند کار با سرعت هرچه تمام‌تر به پيش برود. اين سرعت‌گيري باعث پايين آمدن سطح دقت شد به اين معنا که سطح فني و ايمني ناوي که براي سفر به ماه طراحي و ساخته شده بود سوالات زيادي را به وجود آورد.
شرکت «نورث امريکن»، برنده مناقصه «آپولو»، ناوي که بايد انسان را به ماه مي‌برد، در ساخت چنين تجهيزات عظيمي همچون آپولو تجربه نداشت و براي نخستين بار يک ناو کيهاني مي‌ساخت. بطور همزمان، ويرجيل گريسام، ادوارد وايت و راجر چافي که براي اين پرواز انتخاب شده بودند، تمرين‌هاي جدي را به شکل ضربتي انجام مي‌دادند. طرح اين ناو چند بار دچار اصلاحات شده بود. درسال1344، کارشناسان 5300 تغيير را تصويب کردند که هنوز 758 مورد آن به انجام نرسيده بود. حتي برخي اصلاحات انجام شده در سندهاي اضطراري هم ثبت نشده و اين اسناد از مرداد 1344 دست نخورده مانده بودند.
ناو کيهاني مشکلات امنيتي فراواني داشت که از ديد مهندسان رده پايين نيز خطرناک به شمار مي‌رفت. در کف ناو، سيم‌کشي‌هاي زيادي بود. سامانه تنظيم گرما نشت مي‌کرد. اجزاي اين سامانه چندبار باز و بسته شد، زيرا تنظيم‌کننده گرما و لوله‌ها مشکل داشتند. بخار «اتيلن گليکول»، ماده‌اي که در سامانه تنظيم گرما از آن استفاده مي‌شد بسيار آتش‌زا بود. وسايل نجات کيهان‌نوردان در کابين ناو نبود، زيرا وقت طراحي و نصب آن را نداشتند.
ويرجيل گريسام که از کيهان‌نوردان باسابقه به شمار مي‌رفت و خود در جريان ساخت ناو‌هاي «مرکوري» و «جميني» همراه با مهندسان کار را دنبال کرده بود، مي‌دانست وضعيت ناو خطرناک است. يک سال تمام، مرتبا وقتش را در کارخانه سازنده ناو گذراند. او در جريان ساخت جميني نيز همان طور پيشرفت کار‌ها را کنترل مي‌کرد؛ اما ابعاد و پيچيدگي آپولو قابل مقايسه با جميني نبود. مسوولان شرکت سازنده نيز بسياري از پيشنهادهاي او را به بهانه کمبود وقت رد کردند. گريسام نارضايتي خود را نشان نمي‌داد. او مي‌فهميد که زمان تنگ است و رقيب نيرومند. به همين دليل، آپولو هرچه زودتر بايد به فضا پرتاب شود.
کارخانه، اين ناو را با شماره 012 ثبت کرده بود و در سکوي پرتاب شماره 34 بر روي موشک شماره «اس آـ 204» قرار داشت. 3 کيهان‌نورد مرتبا تمرين‌هاي خود را در اين ناو نابسامان انجام مي‌دادند.
نکته: تمامي دست‌اندرکاران پرتاب نخستين ناو آپولو سعي داشتند کار با سرعت هرچه تمام‌تر به پيش برود. اين سرعت‌گيري باعث پايين آمدن سطح دقت شد به اين معنا که سطح فني و ايمني ناوي که براي سفر به ماه طراحي شده بود سوالات زيادي را به وجود آورد
حدود ساعت يک بعد از ظهر، ويرجيل گريسام، ادوارد وايت و راجر چافي کيهان نوردان آپولوـ1 براي انجام يکي ديگر از تمرين‌هاي پياپي، داخل ناو ‏شدند تا 3 ساعت پرواز را تمرين کنند. بررسي دستگاه‌هاي ناو طبق برنامه به آهستگي پيش مي‌رفت. وقتي که آسمان منطقه رفته‌رفته تاريک مي‌شد، نورافکن‌ها موشک را روشن کردند. در ساعت 18:20 ( به وقت محلي )، به اصطلاح 10 دقيقه مانده به پرتاب فرضي، به دليل مشکلات ارتباطي، شمارش معکوس را متوقف کردند. در 18:31:05 وقتي ديک اسليتن مدير کنترل تمرين در آن روز، ريز برنامه تمرين را نگاه مي‌کرد صدايي را از داخل ناو شنيد، تنها يک کلمه که به «آتش» شبيه بود.
بعد از 2 ثانيه: «آتش‌سوزي در کابين...» اسليتن، صداي چافي را شناخت. او در سمت راست ناو و روبه‌روي صفحه سامانه‌هاي راديويي قرار داشت.
اسليتن به مانيتور تلويزيوني نگاه کرد که تصوير کيهان‌نوردان را از دريچه خارجي ناو نشان مي‌داد. شعله‌هاي آتش در داخل ناو ديده مي‌شد. در ساعت 18:31:12 صداي چافي شنيده شد: «آتش، ما آتش گرفته‌ايم... ما را از اينجا نجات دهيد» و بعد از دو سه ثانيه اسليتن و افراد ديگر با وحشت صداي ناله همکارانشان را شنيدند. ظرف چند ثانيه، دود همه جا را فرا گرفت. در زمان بازکردن کابين، 2 نفر از اعضاي گروه نجات، با گاز مسموم شدند. بعد از 5 دقيقه توانستند در را باز کنند.
زيردريچه، 2 جسد در لباس فضايي به قدري سوخته بود که نمي‌شد گفت جسد کداميک است. همان زمان در محل کارخانه استافورد، يانگ و سرنان در همين کابين دچار مشکل شده بودند. مواد شيميايي از لوله‌ها نشت کرده و سيم‌هاي برق دچار اتصال و جرقه شد و حتي در اصلي ناو جدا شده و پايين افتاد. زماني که استافورد تصميم گرفت آزمايش‌ها را به پايان برساند از فلوريدا به آنها زنگ زدند و خبر حادثه را به او گفتند.
در آن روز براي اين پرسش که چه مشکلي پيش آمده، کسي جوابي نداشت. طبق برنامه، کابين با اکسيژن خالص پر شده بود فشار اکسيژن بيش از آن چيزي بود که براي پرواز واقعي طراحي شده بود تا به هواي خارج اجازه داخل‌شدن ندهد، اما خطر آتش‌سوزي در فشار کم اکسيژن خالص نيز وجود دارد.
طبيعتا وقتي فشار بالا برود آن هم در حد 4 برابر، خطر آتش‌سوزي تصاعدي افزايش پيدا مي‌کند؛ اما اين چيزي بود که در آن زمان به فکر کسي نرسيد. بررسي‌هاي بعدي اين واقعيت دردناک را برملا کردند که در ساعت 18:30:55 نوسان ولتاژ برق داخل کابين به ثبت رسيده بود.
حدود 2 ثانيه بعد،در مسير تنظيم گرما، ولتاژ خيلي کوتاه؛ اما بشدت نوسان پيدا کرده بود و اين وضعيت باعث جرقه شد. اين اتفاق احتمالا در قسمت پايين ناو در سمت گريسام صورت گرفت. گريسام و وايت کمربندهاي خود را باز مي‌کنند تا طبق دستورالعمل نجات وارد عمل شوند. به‌رغم وضعيت خطرناک، راجر چافي طبق دستور العمل، بر جاي خود ماند تا 2کيهان‌نورد ديگر به وظيفه‌شان عمل کنند.
در همان زمان بخار متيلن گليکول در داخل کابين پخش شد و آتش گرفت و متعاقب آن تورهاي پلاستيکي زير صندلي‌ها آتش گرفت. اين تورها ابزارها و دستگاه‌ها را نگه مي‌داشتند. آتش به سرعت گسترش يافت و حرارت شديدي به وجود آورد. در آن لحظه وايت سعي کرده در خروجي را که بالاي سرش بود باز کند، اما فايده‌اي نداشت.
لحظه به لحظه حرارت و فشار بيشتر شده و آتش‌سوزي شدت زيادي يافت. در صفحه تلويزيون کلاهخود وايت و گريسام به مدت يک ثانيه ديده شد. صدايي شنيده مي‌شد که کاملا مفهوم نبود: داريم آتش مي‌گيريم. به دليل فشار بالا، باز کردن در کابين با هيچ نيرويي امکان‌پذير نبود اما ناگهان فاجعه ابعاد بزرگ‌تري به خود گرفت.
فشار زياد ناشي از آتش‌سوزي، کف ناو را شکافت و آتش از آن خارج و بيرون ناو را هم دربرگرفت. اين کار اجازه نمي‌داد گروه نجات به کمک کيهان‌نوردان بيايند.
حدود نيم دقيقه بعد از آغاز آتش‌سوزي آخرين صداي کيهان‌نوردان شنيده شد و بعد ارتباط با ناو به کلي قطع شد. آتش خاموش مي‌شود اما کابين با دود و اکسيدکربن پر شده بود. شيلنگ‌هاي اکسيژن لباس کيهان‌نوردان سوخته و اکسيدکربن سمي وارد لباس آنها شده بود و کيهان‌نوردان نخست بيهوش و سپس به دليل مسموميت از بين رفتند. برخي لايه‌هاي لباس فضايي نيز سوخته بود.
بعد از اين حادثه، ‏برخي مقامات ناسا استعفا دادند و بعضي از کار بر کنار شدند. مسوولان فضايي آمريکا تصميم گرفتند تا با به دست آوردن اطمينان کافي درباره ايمن بودن ناو، جان کيهان‌نوردان را به خطر نيندازند. به همين دليل برنامه‌هاي سرنشين‌دار آپولو لغو گرديد و 5 ناو آپولو به شکل بدون سرنشين به فضا پرتاب شدند تا از هر نظر مورد بررسي قرار گيرند.
نخستين پرواز سرنشين‌دار آپولو را 3 کيهان‌نورد ديگر، «والتر شيرا»، «دان ايزل» و «والتر کانينگهام» در 19 مهر 1347 با موفقيت در مدار زمين به انجام رساندند و اينچنين بود که قدم نخست بشر بر روي يک جرم فضايي ديگر، غير از زمين به خون 3 انسان شجاع آغشته بود.
منبع: جام جم - سيروس برزو

جايگاه ما در كهكشان

مهدي — Mon, 20 Feb 2012 00:04:00 GMT

منظومه شمسي، حين جابه‌جايي‌اش در پهنه کهکشان، با حباب مغناطيسي غول‌آسايي احاطه شده است. خورشيد که در مرکز اين حباب جاخوش کرده است، پيوسته سيلي از ذرات باردار و پرانرژي را به درون حباب مي‌فرستد و اين ذرات، تا لحظه برخوردشان به ذراتي که فضاي ميان‌ستاره‌اي را در کهکشان ما پر کرده‌اند، همينطور پيش مي‌روند.
اين مرز، به اصطلاح "خورنيام" (Heliosheath) ناميده مي‌شود. در آن‌سوي مرز، ذرات باردار ميان‌ستاره‌اي، مثل بادي که از کنار پنجره‌هاي ماشين مي‌گذرد، از کنارمان عبور مي‌کنند و هرگز به درون منظومه شمسي وارد نمي‌شوند، اما ذرات خنثاي ميان‌ستاره‌اي سرنوشتي متفاوت دارند. آن‌ها مرزي روبه‌روي خود نمي‌بينند و 7.5 ميليارد کيلومتر ديگر را هم به‌مدت 30 سال طي مي‌کنند تا به خورشيد برسند، از کنارش عبور کنند و مثل سنگي که از يک قلاب‌سنگ آزاد مي‌شود، دوباره مسير آمده را برگردند.
همين‌جا در همسايگي زمين، "کاوشگر مرز ميان‌ستاره‌اي" ناسا يا IBEX، انتظار همين ذرات را مي‌کشد. اين کاوشگر به شکلي روش‌مند به بررسي ذراتي مشغول است که از سرزمين‌هاي مرموز همسايه به منظومه ما وارد مي‌شوند. IBEX يک سال تمام را به نقشه‌برداري از سرتاسر آسمان سر مي‌کند و در ماه‌هاي فوريه هر سال، ابزارآلاتش دوباره با نقطه‌اي همسو مي‌شوند که ذرات از آنجا به منظومه ما راه پيدا مي‌کنند. اين کاوشگر در سال‌هاي 2009 و 2010 به آمارگيري از اين ذرات پرداخت و هم‌اکنون بهترين و کامل‌ترين نگاه اجمالي ما به موادي را که در آن‌سوي مرزهاي منظومه شمسي جاخوش کرده‌اند، رقم زده است.
خب نتيجه چه بود؟ در آن‌سوي مرز، محيطي بيگانه حکمفرماست: ماده‌اي که تحت عنوان ماده ميان‌ستاره‌اي مي‌شناسيم، هيچگونه شباهتي به مواد سازنده منظومه شمسي ندارد. اريک کريستين (Eric Christian)، از دانشمندان مأموريت IBEX، وابسته به پايگاه پروازهاي فضايي گادرد ناسا مي‌گويد: "ما به بررسي مستقيم چهار نوع مختلف از اتم‌هاي فضاي ميان‌ستاره‌اي پرداختيم و متوجه شديم که فراواني‌شان شبيه به آن چيزي نيست که در منظومه شمسي مشاهده مي‌کنيم. رصدهاي IBEX، پرده از محيط رازآميزي برکشيد که در آن، منظومه شمسي به پايان مي‌رسد و فضاي ميان‌ستاره‌اي شروع مي‌شود."
اين مشاهدات، بيش از آن که صرفاً کمکي به شناسايي نحوه توزيع عناصر سازنده فضاي ميان‌ستاره‌اي کنند، مدارکي راجع به نحوه زايش و تکوين منظومه شمسي، نوع نيروهايي که به لحاظ فيزيکي اين منظومه را تحت تأثير قرار مي‌دهند و حتي تاريخچه ديگر ستارگان کهکشان ما را هم فراهم آوردند. دانشمندان، در مجموعه مقالاتي که به تاريخ سي و يکم ژانويه امسال در نشريه علمي Astrophysical Journal انتشار داده شد، گزارش دادند که به ازاي هر 20 اتم نئون موجود در فضاي ميان‌ستاره‌اي، 74 اتم اکسيژن وجود دارد. حال آنکه در درون منظومه شمسي ما به ازاي همين تعداد اتم نئون، 111 اتم اکسيژن مي‌بينيم. اين يعني بر هر بخشي از منظومه شمسي‌ که دست بگذاريم، وفور عنصر اکسيژن، در مقايسه با ساير نواحي همسايه ما در کهکشان، بيشتر خواهد بود.
ديويد مک‌کوماس (David McComas)، پژوهشگر ارشد مأمويت IBEX، از انستيتو مطالعات جنوب غرب وابسته به دانشگاه کلرادو مي‌گويد: "منظومه شمسي ما، با فضايي که احاطه‌اش کرده است فرق دارد و اين، پاي دو احتمال را پيش مي‌کشد: يا منظومه شمسي در نقطه‌اي به غير از محل کنوني‌اش در کهکشان متولد شده که مالامال از عنصر اکسيژن بوده است، يا اينکه مقادير فوق‌العاده زيادي از اين عنصر حياتبخش، در ذرات غبار و يخ ميان‌ستاره‌اي به دام افتاده و نمي‌تواند آزادانه در فضا سير کند تا ما در اينجا مشاهده‌اش کنيم." حق با هرکدام از اين دو احتمال باشد، مدل‌سازي‌هاي کنوني از نحوه تشکيل منظومه شمسي- و حيات- نياز به بازبيني خواهند داشت.
بررسي باد ميان‌ستاره‌اي، اطلاعات گرانبهايي راجع به نحوه تعامل منظومه شمسي با ساير نقاط فضا را هم در اختيار دانشمندان قرار مي‌دهد و اين يکي از اهداف کليدي مأموريت IBEX است. کار IBEX که مأموريتي متعلق به برنامه اکسپلورر ناسا (شامل فضاپيماهاي کوچک و کم‌خرج) است که اهداف پژوهشي مهمي را زير نظر دارند، بررسي خورنيام و همچنين مرز بيروني حباب مغناطيسي منظومه شمسي يا به اصطلاح خورسپهر است که محل تعامل ذرات باد خورشيدي با باد ميان‌ستاره‌اي است.
کاوشگرهاي پيشين هم مدارکي راجع به چند و چون اين تعاملات به دست آورده بودند. مثلاً فضاپيماي اوليس، به رصد جريان هليومي تازه‌واردي پرداخت که با سرعت 36 هزار و 800 کيلومتر بر ساعت از کنار سياره مشتري مي‌گذشت. داده‌هاي جديد IBEX اما نشان مي‌دهند که باد ميان‌ستاره‌اي نه‌تنها سرعت کمتري- در حدود 32 هزار و 500 کيلومتر بر ساعت- دارد، بلکه از سمت و سوي ديگري هم مي‌آيد که به احتمال فراوان، در حدود چهار درجه با جهتي که پيشتر به‌دست آمده بود، اختلاف دارد. چنين تفاوتي شايد در نگاه اول اصلاً به چشم نيايد، اما اگر آن را به فشار وارده از سوي باد ميان‌ستاره‌اي به منظومه شمسي ترجمه کنيم، يک اختلاف 20 درصدي با مشاهدات پيشين بروز خواهد کرد. کريستين مي‌گويد: "تعيين فشار وارده بر خورسپهر از جانب مواد و همچنين ميدان‌هاي مغناطيسي ميان‌ستاره‌اي، در تعيين ابعاد و شکل منظومه‌ شمسي‌مان حين حرکتش در پهنه کهکشان کمک خواهد کرد."
مشاهدات IBEX، اطلاعاتي راجع به ابري که منظومه شمسي در آن واقع شده هم به دست داده است. اين ابر که به "ابر محلي ميان‌ستاره‌اي" مشهور است، با باد ميان‌ستاره‌اي که سرعت يکنواختي ندارد، فرق مي‌کند. منظومه شمسي و خورسپهري که احاطه‌اش کرده، در حدود 45 هزار سال است که در مسير حرکت‌شان در پهنه کهکشان، وارد اين ابر محلي شده‌اند.
ازآنجا که بررسي‌هاي قديمي‌تر فضاپيماي اوليس در خصوص سرعت باد ميان‌ستاره‌اي حکايت از اين مي‌کرد که منظومه ما با سرعتي بينابين سرعت حرکت ابر محلي و ابر همسايه‌اش جابه‌جا مي‌شود، احتمالاً ما نبايستي درون ابر واقع شده باشيم، بلکه در لبالب مرزش هستيم و داريم آن را پشت سر مي‌گذاريم؛ اما مشاهدات IBEX نشان از اين مي‌دهد که ما، دست‌کم در حال حاضر، دقيقاً درون ابر هستيم. مک‌کوماس مي‌گويد: "در چندصدسال و يا چندهزار سال آينده که در مقايسه با مقياس‌هاي زماني کهکشان، چشم‌برهم‌زدني هم محسوب نمي‌شود، خورسپهر ما ابر محلي را ترک خواهد گفت و به محيطي کاملاً متفاوت از کهکشان پا خواهد گذاشت."
اين مشاهدات، افزون بر فراهم‌سازي اطلاعاتي گرانبها راجع به چگونگي تعامل منظومه شمسي با محيط همسايه‌اش، از مدارکي در خصوص سير تحول ماده در جهان هستي هم پرده برکشيده‌اند. درحاليکه انفجار بزرگ، تنها از پس توليد عناصر هيدروژن و هليوم برآمد. تنها انفجارهاي ابرنواختري در هنگام مرگ ستارگان، قابليت توليد عناصر سنگين‌تري چون اکسيژن و نئون را در پهنه کهکشان دارند. کسب اطلاع از مقادير اين عناصر، مي‌تواند به درک سير تکامل و تکوين کهکشان ما کمک کند.
مک‌کوماس مي‌گويد: "اين مجموعه‌مقالات حاوي چندين مدرک دست اول و سرراست، در خصوص محيط ميان‌ستاره‌ايِ گرداگردمان هستند. مدت‌هاست که در تلاش براي درک کهکشان‌مان هستيم و با وجود اين مشاهدات، گام بلندي به‌سوي درک محيطي که در همسايگي‌مان واقع شده است، برداشته‌ايم."
تا چند سال آينده، فضاپيماهاي ويجر از مرز منظومه شمسي خارج مي‌شوند. با کنار هم چيدن شواهدي که از چندين کاوشگر ناسا – شامل اوليس، ويجرها، IBEX و ديگران – به دست آمده، ما براي نخستين بار، در آستانه گام نهادن به قلمرو درک محيط پيچيده آنسوي مرزهاي منظومه شمسي هستيم. بررسي چيزهايي که در وراي خورنيام جا گرفته، به اخترزيست‌شناسان کمک خواهد کرد تا درک بهتري از ماهيت منظومه شمسي و همچنين شرايطي صورت دهند که باعث شده تا منظومه ما و خصوصاً زمين، ميزبان خوبي براي حياتي ما که مي‌شناسيم از آب درآيد.
منبع: پارس اسکاي

پرتوهاي رنگي به نانوذرات شكل ميدهند

مهدي — Wed, 23 Mar 2011 13:19:00 GMT

پژوهشگران در روشي ساده‌تر از روش تغييرات حرارتي، توانستند با تاباندن پرتوهاي رنگي نور به محلول نقره، نانوذرات نقره را به شكل ميله، مثلث، 6ضلعي، 12ضلعي و دايره درآورند و ذرات يك‌دست‌تري بدست آورند.

ابوالفضل كريمي: چه تعداد شيمي‌دان لازم است تا رنگ لامپ ال.اي.دي را تغيير بدهيم ؟دو نفر! اما دو نفر از همين شيمي‌دان‌ها نشان داده‌اند كه مي‌توان با انتخاب رنگ، شكل نانوذرات محلول نقره را تغيير داد.

به گزارش نيوساينتيست، كوين استمپلكوسكي و جوآن اسكايانو از دانشگاه اوتاوا واقع در كانادا توانسته‌اند با تاباندن نورهاي سبز، قرمز، نارنجي، بنفش و آبي به محلول يون نقره، ذرات نقره را به ترتيب به شكل‌هاي شش ضلعي، ميله‌اي، مثلثي، كروي يا دوازده وجهي درآورند.

انتخاب شكل نانوذرات بسيار مهم است، زيرا به اين وسيله مي‌توان خصوصيات آنها را تغيير داد. براي مثال نانوذرات نقره براي ساخت پارچه‌هاي ضد باكتري به كار مي‌رود و ذرات مثلثي شكل، كشنده‌ترين نوع را تشكيل مي‌دهند.

تغيير شكل ساده
استمپلكوسكي و اسكايانو از محلول نيترات نقره با دو ماده افزودني استفاده كردند. يكي از آنها شكل‌دهي ذره را آغاز مي‌كند، در حالي‌كه ديگري از بزرگ‌شدن بيش از حد آنها جلوگيري مي‌كند.

اين ذرات با استفاده از نور فرابنفش به وجود مي‌آيند كه باعث مي‌شود ذرات كوچك نقره كه هر كدام 3 نانومتر از يكديگر فاصله دارند، در محلول ته‌نشين شوند. تغيير دادن رنگ ال.اي.دي به يك فركانس مشخص براي 24 ساعت باعث مي‌شود اين نانوذرات به شكل دلخواه و با فاصله بين 50 تا 200 نانومتر از يكديگر در بيايند.

اما چرا تابش نور بايد منجر به تغيير شكل اين نانوذرات شود؟ نورهاي رنگي، ميدان الكترومغناطيسي در اطراف ذرات نقره به وجود مي‌آورند كه باعث مي‌شود آن‌ها به نزديك‌ترين همسايه خود بچسبند.

استامپلكوسكي در اين باره گفت: «نور باعث شكل‌دهي ذراتي مي‌شود كه طول‌موج مشخصي دريافت مي‌كنند و اين پروسه تا زماني كه همه ذرات اين نور جذب شده را به اشتراك بگذارند، ادامه پيدا خواهد كرد».

هر رنگ خاص، ميدان الكترومغناطيسي خاصي را القا مي‌كند كه باعث مي‌شود نانوذرات به يك شكل مشخص در كنار يكديگر قرار بگيرند. اين بدان دليل است كه انرژي نوراني جذب شده به گرما تبديل مي‌شود و اين ذرات را به شكل معيني در جاي خود تثبيت مي‌كند. از آن‌جاكه ذرات، نور را در فركانس معيني جذب مي‌كنند، رنگ محلول نيز تغيير مي‌كند؛ براي مثال 12 ضلعي‌ها نور آبي را جذب مي‌كنند و درنتيجه، محلول به رنگ زرد پرتغالي (يعني مكمل آن) درمي‌آيد.

استمپلكوسكي مي‌گويد: «روش فعلي براي شكل دادن به نانوذرات نقره، گرم كردن آنها در يك دماي مشخص است. اما تغيير دادن ناگهاني دماي محلول دشوار است و اين روش باعث به وجود آمدن مخلوطي از شكل‌هاي گوناگون مي‌شود. اين درحالي است كه تغيير پرتوهاي رنگي آسان‌تر است و مي‌تواند نتيجه يكنواخت‌تري به ما بدهد».

تيم جورج شاتز از دانشگاه نورث‌وسترن در ايلي‌نوي آمريكا، اولين شخصي بود كه نشان داد نور مي‌تواند باعث تغيير رشد ذرات نقره شود. اما او مي‌گويد: «اين موضوع كه شما مي‌توانيد با استفاده از اين روش شكل ذرات را تغيير دهيد، بسيار هيجان‌انگيز است. نانوذراتي كه شكل و ابعاد دقيقي داشته باشند، در سنجش و تشخيص پزشكي مورد توجهند».

جان كلي، نور-شيمي‌دان در ترينيتي كالج دوبلين واقع در ايرلند كه در زمينه نانوذرات نقره نيز فعاليت مي‌كند، در اين باره گفت: «به دليل اين‌كه اين روش با نور كار مي‌كند، مي‌توان آن را در دماي اتاق يا حتي پايين‌تر به كار برد».

منبع : خبر آنلاين

ارسال كننده : عطيه عباسي

نانو سراميک

مهدي — Wed, 29 Dec 2010 16:51:00 GMT

زمان ظهور نانوسراميك‌ها را مي‌توان دهه 90 ميلادي دانست. در اين زمان بود كه با توجه به خواص بسيار مطلوب پودرهاي نانوسراميكي، توجهاتي به سمت آنها جلب شد، اما روشهاي فرآوري آنها چندان آسان و مقرون به‌صرفه نبود. با پيدايش نانوتكنولوژي، نانوسراميك‌ها هرچه بيشتر اهميت خود را نشان دادند. در حقيقت نانوتكنولوژي با ديدگاهي كه ارائه مي‌كند، تحليل بهتر پديده‌ها و دست‌يافتن به روشهاي بهتري براي توليد مواد را امكان‌پذير مي‌سازد.
شكل‌گرفتن علم و مهندسي نانو، منجر به درك بي‌سابقه اجزاي اوليه پايه تمام اجسام فيزيكي و كنترل آنها شده‌است و اين پديده به‌زودي روشي را كه اغلب اجسام توسط آنها طراحي و ساخته مي‌شده‌اند، دگرگون مي‌سازد. نانوتكنولوژي توانايي كار در سطح مولكولي و اتمي براي ايجاد ساختارهاي بزرگ مي‌باشد كه ماهيت سازماندهي مولكولي جديدي خواهندداشت و داراي خواص فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي جديد و بهتري هستند. هدف، بهره‌برداري از اين خواص با كنترل ساختارها و دستگاهها در سطوح اتمي، مولكولي و سوپرمولكولي و دستيابي به روش كارآمد ساخت و استفاده از اين دستگاهها مي‌باشد.
هدف ديگر، حفظ پايداري واسط‌ها و مجتمع‌نمودن نانوساختارها در مقياس ميكروني و ماكروسكوپي مي‌باشد. هميشه با استفاده از رفتارهاي مشاهده‌شده در اندازه‌هاي بزرگ، نمي‌توان رفتارهاي جديد در مقياس نانو را پيش‌بيني كرد و تغييرات مهم رفتاري صرفا" به‌خاطر كاهش درجه بزرگي اتفاق نمي‌افتند، بلكه به دليل پديده‌هاي ذاتي و جديد آنها و تسلط‌يافتن در مقياس نانو بر محدوديتهايي نظير اندازه، پديده‌هاي واسطه‌ا‌ي و مكانيك كوانتومي مي‌باشند.
نانوسراميك‌ها :
نانوسراميك‌ها، سراميك‌هايي هستند كه در ساخت آنها از اجزاي اوليه در مقياس نانو (مانند نانوذرات، نانوتيوپ‌ها و نانولايه‌ها) استفاده شده‌باشد، كه هركدام از اين اجزاي اوليه، خود از اتمها و مولكولها بدست آمده‌اند. بعنوان مثال، نانوتيوپ يكي از اجزاي اوليه‌ا‌ي است كه ساختار اوليه كربن c60 را تشكيل مي‌دهد. به‌طور كلي فلوچارت سازماندهي نانوسراميك به شكل زير مي‌باشد :
بنابراين مسير تكامل نانوسراميك‌ها را مي‌توان در سه مرحله خلاصه كرد :
مرحله 1 : سنتز اجراي اوليه
مرحله 2 : ساخت ساختارهاي نانو با استفاده از اين اجزاء و كنترل خواص
مرحله 3 : ساخت محصول نهايي با استفاده از نانوسراميك بدست‌آمده از مرحله دوم
ويژگيها :
ويژگيهاي نانوسراميك‌ها را مي‌توان از دو ديدگاه بررسي كرد. يكي ويژگي نانوساختارهاي سراميكي، و ديگري ويژگي محصولات بدست‌آمده است.
ويژگيهاي نانوساختارهاي سراميكي :
كوچك، سبك، داراي خواص جديد، چندكاركردي، هوشمند و داراي سازماندهي مرتبه‌ا‌ي.
ويژگيهاي محصولات نانوسراميكي :
خواص مكانيكي بهتر: سختي و استحكام بالاتر و انعطاف‌پذيري كه ويژگي منحصربه‌فردي براي سراميك‌هاست.
داشتن نسبت سطح به حجم بالا كه باعث كنترل دقيق بر سطح مي‌شود.
دماي زينتر پايين‌تر كه باعث توليد اقتصادي و كاهش هزينه‌ها مي‌گردد.
خواص الكتريكي، مغناطيسي و نوري مطلوب‌تر: قابليت ابررسانايي در دماهاي بالاتر و قابليت عبور نور بهتر.
خواص بايويي بهتر (سازگار با بدن).
كاربردها :
نانوتكنولوژي باعث ايجاد تحول چشمگيري در صنعت سراميك گشته‌است. در اين ميان نانوسراميك‌ها، خود باعث ايجاد تحول عظيمي در تكنولوژي‌هاي امروزي مانند الكترونيك، كامپيوتر، ارتباطات، صنايع حمل‌ونقل، صنايع هواپيمايي و نظامي و … خواهندشد. برخي كاربردهاي حال و آينده نانوسراميك‌ها در جدول زير آمده‌است.آينده حال زمان نانوساختارها
نانوروكش‌هاي چندكاركردي رنگ‌دانه‌ها پوليش‌هاي مكانيكي-شيميايي حايل‌هاي حرارتي حايل‌هاي اپتيكي (UV و قابل رؤيت) تقويت Imaging مواد جوهرافشان دوغاب‌هاي روكش ساينده لايه‌هاي ضبط اطلاعات پوشش‌ها و ديسپرژن‌ها
سنسورهاي ويژه مولكولي ذخيره انرژي
(پيل‌هاي خورشيدي و باطري‌ها) غربال‌هاي مولكولي مواد جاذب و غيرجاذب داروسازي كاتاليست‌هاي ويژه پركننده‌ها سراميك‌هاي داراي سطح ويژه بالا
نوارهاي ضبط مغناطيسي قطعات اتومبيل فعال‌كننده‌هاي پيزوالكتريك نيمه‌هادي‌ها ليزرهاي كم‌ پارازيت نانوتيوپها براي صفحه نمايشهاي وضوح بالا هدهاي ضبط GMR
نانوابزارهاي عملگر
شكل‌دهي سوپرپلاستيك سراميكها مواد ساختاري فوق‌العاده سخت و مستحكم سرماسازهاي مغناطيسي سيمان‌هاي انعطاف‌پذير مواد مغناطيسي نرم با اتلاف كم ابزارهاي برش WC/Co با سختي بالا سيمان‌هاي نانوكامپوزيت سراميك‌هاي تقويت‌شده
«الگوريتم ها» و «تراشه» هاي كوانتومي
محاسبات كوانتومي يك زمينه جديد و اميدواركننده با قابليت بالقوه بالاي محاسباتي است، اگر در مقياس بزرگ ساخته شود. چندين چالش عمده در ساخت رايانه كوانتومي بزرگ مقياس، وجود دارد: بررسي و تصديق محاسبات و معماري سيستم آن.
قدرت محاسبات كوانتومي در قابليت ذخيره‌سازي يك حالت پيچيده در قالب يك "بيت" ساده نهفته است.
روش‌هاي نويني به منظور ساخت مدارهاي منطقي سطح پائين، سوئيچ‌كننده‌ها، سيم‌ها، دروازه‌هاي اطلاعاتي، تحت پژوهش و توسعه قرار گرفته‌اند كه كاملاً متفاوت از تكنيك‌هاي حاضرند و به طور عميقي ساخت مدارهاي منطقي پيشرفته‌ را تحت تأثير قرار مي‌دهند. از برخي از ديدگاه‌ها، در آينده‌اي نزديك، در حدود 20 سال آينده، طراحان مدارهاي منطقي ممكن است به مدارهائي دسترسي پيدا كنند كه يك بيليون بار از مدارهاي حال حاضر سريعترند.
مسائلي نظير طراحي، بكارگيري،‌ تعمير و نگهداري و كنترل اين ابرسيستم‌ها به گونه‌اي كه پيچيدگي بيشتر به كارآئي بالاتري منتهي شود، زماني كه سيستم‌هاي منطقي شامل 107، سوئيچ باشد،مهم است. به سختي ممكن است كه آنها را به طور كامل و بي‌نقص،‌ بسازيم، بنابر اين رسيدگي و اصلاح عملگرهاي شامل بررسي هزاران منبع خواهد بود. از اين رو طراحي يك سيستم با فضاي حداقل، حداقل هزينه در زمان و منابع، يك ارزش است. چنين سيستمي مي‌تواند در قالب "توزيع يافته"، "موازي" ويا در يك چهارچوب "سلسله مراتبي" قرار گيرد.
سخت‌افزارها و مدارهاي منطقي راه درازي را پيموده‌اند. ترانزيستورهاي استفاده شده در يك مدار ساده CPU چندين ميليون بار كوچكتر از ترانزيستور اصلي ساخته شده درسال 1947 است. اگر يك ترانزيستور حال حاضر با تكنولوژي 1947 ساخته شود نيازمند يك كيلومتر مربع سطح مي‌باشد (قانون مور)، در حالي كه در 10 الي 20 سال آينده تكنولوژي موفق به گشودن راهي جهت توليد مدارهاي منطقي 3 بعدي خواهد شد.
در اين ميان، چندين پرسش سخت و پژوهشي كه در آكادمي‌ها وصنعت به آن پرداخته مي‌شود وجود دارد:
گرفتن پيچيدگي‌ها در تحليل روش‌هاي توليد SWITCH ،در روش‌هاي متولد شده به منظور مدل‌سازي چگونگي كارآئي آنها، در مدارهاي منطقي مورد نياز مهندسان، و امتيازات روش‌هاي نوين فناورانه بر روش هاي كلاسيك.
لحاظ كردن ملاحظاتي مبني بر تعداد سوئيچ‌ها در واحد سطح و حجم در درون ابزار (گنجايش)، تعداد نهائي سوئيچ‌ها در درون ابزار (حجم)، شرايط حدي عملگرها، سرعت عملگرها، توان مورد نياز، هزينه توليد و قابليت اعتماد به توليد و دوره زماني چرخه عمر آن.
پاسخ اين تحليل ها جهت پژوهش‌ها را به سمت روش‌هاي بهتر توليد سوييچ، هدايت خواهد كرد. ودر نهايت يافتن اين كه چگونه يك روش ويژه در بهترين شكلش مورد استفاده قرار خواهد گرفت و نيز تحليل و تباين روش‌هاي مختلف توليد.
حركت به سمت طراحي ظرفيت ابزار، جهت استفاده مؤثر از 1017 ترانزيستور يا سوئيچ است. چنين طراحي‌هائي در مقياس‌هاي مطلوب ، حتي بي‌شباهت در مقايسه با افزايش ظرفيت ابزارها خواهد بود.
طراحي‌هاي قويتر و ابزارهاي بررسي قوي‌تر به منظور طراحي "مدارهاي منطقي" با چندين مرتبه مغناطيسي بزرگتر و پيچيده‌تر.
طراحي پروسه‌هاي انعطاف‌پذيرتر جهت مسير توليد از مرحله طراحي منطقي،‌ آزمايش و بررسي، تا بكارگيري در سخت‌افزار.
پروسه‌ها مي‌بايستي به قدري انعطاف‌پذير باشند كه:
الف) توسعه اشتراكي درطراحي، آزمايش و ساخت ،به گونه‌اي كه هيچ يك از اين گام‌ها تثبيت شده نباشد.
ب) توسعه طراحي، و بررسي به منظور كاوش يك روش نوين ساخت با هدف تقويت نقاط قوت و كم كردن نقاط ضعف .هر نوع از سيستم نانويي كه توسط طراحان ساخته مي‌شود مي‌بايستي صحت عملكرد آن تضمين شود.
شاخص مقياس حقيقي و لايه‌هاي افزوده شده نامعين در سيستم‌هاي نانوئي،‌ نيازمند انقلاب در طراحي سيستم‌ها و الگوريتم‌ها است. روش‌هائي كه در زير معرفي مي‌شود، الگوريتم‌هائي هستند كه به صورت بالقوه قادرند مسأله پيچيدگي محاسبات را كاهش دهند.
1) بررسي مقياسي سيستم‌هاي نانوئي:
مانع بزرگي به نام« بررسي چند ميليون ابزار نانومقياس»، نياز به روش‌هاي انقلابي به منظور بررسي سيستم‌هائي كه ذاتاً بزرگتر، پيچيده‌تر و داراي درجات نامعيني پيچيده‌تري هستند، را روشن مي‌كند. در ابتدا مروري كوتاه خواهيم داشت بر ضرورت "آزمايش مدل."[1]
آزمايش مدل از روش‌هاي پذيرفته شده و رسمي در حوزه بررسي روش‌هاي ساخت است. اين حوزه شامل كاوش فضاي طراحي است به منظور ديدن اين نكته كه خواص مطلوب در مدل طراحي شده حفظ شده باشد، به گونه اي كه اگر يكي ازاين خواص، مختل شده باشد،‌ يك""Counter Example توليد شود. Model Checking Symbolic بر مبناي [2]ROBDDها يك نمونه از اين روش‌ها است.
بهرحال، BDDها به منظور حل مسائل ناشي از خطاي حافظه بكار گرفته مي‌شوند و براي مدارات بزرگتر با تعداد حالات بزرگتر و متغيرتر مقياس پذير نمي‌باشند.
دو روش عمده براي حل اين مسأله وجود دارد:
يك روش حل مبتني بر محدود كردن آزمايش كننده مدل[3] به يك مدار unbounded، است كه به نام "unbounded model checking" يا UMC ناميده مي‌شود،‌ به گونه‌اي كه خواص آزمايش شده به تعداد دلخواه از Time-Frame" "ها وابستگي ندارد.
روش ديگر مبتني بر مدل "مدار محدود[4]" استوار است كه به نام[5] BMC ناميده مي‌شود در اين روش بررسي مدل با تعداد ويژه و محدودي از Time-Frame" "ها صورت مي‌گيرد.
ابتدا در مورد فرمولاسيون UMC كه مبتني بر "رسيدن به سرعت در مراتب مغناطيسي" است و به وسيله تكنيك‌هاي مقياس پذير"BMC" پيروي مي‌شود،‌ بحث مي‌كنيم و بالاخره اين كه چهارچوبي را براي بررسي و لحاظ كردن درجات نامعيني به سيستم، معرفي مي‌كنيم.
2- "UMC" مقياس‌پذير:
مزيت"UMC" بر "BMC" در كامل بودن آن است. روش "UMC" مي‌تواند خواص مدل را همانگونه كه هست لحاظ كند زيرا اين روش مبتني بر قابليت آزمايش به كمك نقاط ثابت است. عيب اين روش در اين است كه""ROBDD كاملاً به مرتبه متغيرها حساس است. ابعاد BDD مي‌تواند غيرمنطقي باشد اگر مرتبه متغيرها بد انتخاب شود. در پاره‌اي از موارد (نظير يك واحد" ضرب") هيچ مرتبه متغيري به منظور رسيدن به يك ROBDD كامل كه نمايشگر عملكرد مدار باشد،‌ وجود ندارد. به علاوه، براي خيلي از شواهد مسأله،‌ حتي اگر ROBDD براي روابط انتقال ساخته شود،‌ حافظه مي‌تواند هنوز در خلال عمل كميت‌گذاري، بتركد.
پژوهش‌هاي اخير بر بهبود الگوريتم‌هاي BDD جهت كاهش انفجار حافظه استوار و استفاده از خلاصه نگاري و تكنيك‌هاي كاهش، جهت كاهش اندازه مدل، تمركز يافته‌اند.
"SAT Solver"ها ضميمه BDD ها مي‌شوند. روابط انتقال يك سيستم در قالب K، Time-Frame"" باز مي‌شود. "SAT" هابه ابعاد مسأله كمتر حساسند. اما به هر حال، SATها داراي يك محدوديت هستند و آن اين كه خواص يك مدار را با تعداد محدودي (K)، مي‌سنجند.
اگر هيچ Countervecample در K، Time-Frame يافت نشد، هيچ تضميني براي همگرائي حل مسأله وجود ندارد.
BMC"" در مقايسه با UMC"" مبتني بر"BDD" ،كامل نمي‌باشد. اين روش مي‌تواند فقط "Counter Example"ها را بيابد و قادر به محاسبه خواص نمي‌باشد مگر آن كه يك حد بر روي حداكثر اندازه Counter Example"" تعيين شود.
روشي براي تركيب SAT-Solver و BDD به صورت فرمول CNF به كار گرفته شده است.

نانو الماس چيست؟

مهدي — Wed, 29 Dec 2010 16:49:00 GMT

الماس از کربن خالص تشکيل شده و سيستم تبلور آن مکعبي ساده (Cubic) است. وزن مخصوص الماس g/cm 5 ضريب شکست آن 42/2 و سختي آن در مقياس موس ، مساوي 10 است [14و15]. الماس داراي مصارف صنعتي و زينتي است. گرچه الماس بيشتر به عنوان بخش زينت شناخته مي شود، ولي بيش از 80 درصد آن به مصارف صنعتي مي‌رسد. مصارف عمده الماس در صنعت جهت برش مواد بسيار سخت نظير فولادهاي آلياژي و کاربيد تنگستن ، ساييدن ، اره کردن سنگ و بتون و حفاريها و بخش عمده اي هم بعنوان افزودني به روغن هاي روان كننده و روان كاوها بکار مي‌رود.

1- مقدمه
الماس از کربن خالص تشکيل شده و سيستم تبلور آن مکعبي ساده (Cubic) است. وزن مخصوص الماس 5 g/cm ضريب شکست آن 2/42 و سختي آن در مقياس موس ، مساوي 10 است .
الماس داراي مصارف صنعتي و زينتي است. گرچه الماس بيشتر به عنوان بخش زينت شناخته مي شود، ولي بيش از 80 درصد آن به مصارف صنعتي مي‌رسد. مصارف عمده الماس در صنعت جهت برش مواد بسيار سخت نظير فولادهاي آلياژي و کاربيد تنگستن ، ساييدن ، اره کردن سنگ و بتون و حفاريها و بخش عمده اي هم بعنوان افزودني به روغن هاي روان كننده و روان كاوها بکار مي‌رود.
2- تقسيم بندي الماسها بر اساس مصارف صنعتي
• الماسها بر اساس مصارف صنعتي آنها به چهار گونه تقسيم مي‌شوند.
• الماس صنعتي که به علت شکل و رنگ آن ، مصرف زينتي ندارد.
• الماس بورت که قطعه‌هاي کوچک و شکل نامناسب دارد.
• الماس کاربونادو که مخلوطي از الماس ، گرافيت و کربن بي‌شکل (آمورف) است.
• الماس بالاس
12/5 درصد الماس توليدي جهان به مصرف ساخت مته‌هاي حفاري و چاله زني مي‌رسد.2/5 درصد ديگر هم از الماس توليدي در ساختن ماشينهاي برش و پوليش و 75 درصد ديگر به صورت پودر و يا مواد ساينده به مصرف مي‌رسد. مصارف صنعتي الماس به اختصار شامل ، مته‌هاي الماسي ، مواد ساينده‌ها ، اره‌هاي الماسي ، لوازم دندانپزشکي و جراحي و دستگاههاي برشي و پوليش مي‌گردد.
پر مصرف‌ترين و معروف‌ترين روغن هاي روانكار، روغن‌هاي موتور هستند كه علاوه بر كاهش اصطكاك بين قطعات و جلوگيري از سائيدگي قطعات موتور، وظايف ديگري چون خنك کردن موتور، گرفتن ضربه، انتقال ذرات ريز فلزات و گرد و خاك از داخل موتور به فيلتر روغن و جلوگيري از رسوب دوده در رينگ‌ها، ، سوپاپ‌ها و غيره و تميز نگاه داشتن قطعات موتور را نيز به عهده دارند. به منظور حصول به روانكار با خصوصيات مطلوب و مناسب براي هر كاربرد مشخص، امروزه انواع افزودني‌ها با عملكردهاي مختلف، به روغن پايه افزوده مي‌شوند.اين افزودني‌ها مي‌توانند هر يك از وظايف بهبود روانكاري، خواص ضد خوردگي و ضد اكسيداسيون، گرانروي، پاك كنندگي و غيره را در تركيب، به عهده داشته باشند.
با توجه به ورود نانوتكنولوژي در سال‌هاي اخير، گروهي از انواع نانوافزودني‌هاي روغن نيز پا به عرصه ظهور گذاشته و در اين ميان نانوالماس نيز به عنوان يكي از جديدترين و موثرترين اين مواد مطرح بوده است. ويژگي‌هاي منحصر به فرد ذرات نانوالماس، موجب شده انواع و گريدهاي مختلف اين ماده، كاربردهاي متنوعي را در بخش‌هاي مختلف صنعت به خود اختصاص دهند.
امروزه کليه روانکارها با پايه معدني و يا با پايه سنتزي، براي داشتن کارآيي مناسب و مطلوب، نيازمند مواد شيميايي ديگر يا در واقع افزودني‌هايي هستند که بتواند خواص مورد‌نظر را در آنها ايجاد نمايد. اين مواد شيميايي سنتزي، ضمن اين که خواص جديدي به روانکار مي‌دهند مي‌توانند برخي ويژگي‌هاي موجود در روانکار را تقويت و از بروز برخي پديده‌هاي نامطلوب در سيستم روانکاري جلوگيري کنند.
نانو تكنولوژي يا آرايش اتم‌ها در مقياس نانومتري، همان كنار هم قرار گرفتن صدها اتم در ابعاد چند نانومتر است كه خصوصيات جديد و ممتازي را نتيجه مي‌دهد. اين تكنولوژي در زمينه‌هاي مختلف علم وارد شده و در صنايع مختلف نيز، محصولاتي بر اين پايه ايجاد شده است. در اين ميان، افزودني‌هاي روغن موتور و سوخت نيز تحت تاثير نانوتكنولوژي قرار گرفته و محصولات مربوطه وارد بازار شده است. نانوافزودني‌هاي روغن به طور اساسي بر صرفه‌جويي سوخت و بازدهي موتور تاثير دارند. به طور كلي، خواصي كه براي اين افزودني‌ها ذكر شده است عبارتند از: كاهش ضريب اصطكاك، كاهش ساييدگي، ترميم سطوح درگير و بهبود خواص سطحي، افزايش بازده موتور در اثر افزايش عمر موتور، كاهش هزينه تعمير و نگهداري، كاهش صداي موتور و گازهاي آلاينده، جلوگيري از اكسيداسيون روغن، تميز كردن سيستم سوخت‌رساني و غيره.
برخي از نانوافزودني‌هاي روغن موتور موجود در بازار به شرح زير مي باشند:
• افزودني حاوي نانوالماس
• افزودني حاوي نانو فلوئور
• افزودني حاوي نانو ذرات طلا
پودر نانومتري الماس نوع جديدي از پودرهاي سنتزي نانومتري بسيار سخت(SuperHard) محسوب مي‌شود. از بررسي‌هاي ميكروسكوپي انجام شده بر روي پودر نانومتري الماس مشخص شده است كه ذرات پودر نانومتري الماس به صورت يك مجموعه (Cluster) بوده و شكل ذرات نانو الماس كروي است (شكل 1). در واقع، يك ذره الماس از يك هسته فشرده بلورين از جنس الماس و يك لايه‌ سست خارجي حاوي انواع پيوندهاي كربن - كربن و Heterobonds تشكيل شده است.

(شكل 1) ذرات كروي نانو الماس

30 درصد نانو اتم‌هاي الماس روي سطح آن قرار گرفته‌اند و همين مسئله خواص ويژه‌اي به آن داده است. حداكثر اندازه تك دانه‌هاي نانو‌الماس 10 نانومتر و متوسط اندازه ذرات بين 4 تا 6 نانومتر است. همچنين بررسي‌هاي انجام شده با استفاده از اشعه‌ X (XRD) بر روي پودر نانومتري الماس نشان مي‌دهد كه ذرات موجود در اين پودر از جنس الماس با ساختار مكعبي مي‌باشند. مطالعات مربوط به شناسايي كيفيت سطح پودر نشان مي‌دهند كه سطح ذرات با گروه‌هاي عامل پوشيده شده است كه نوع و مقدار اين گروه‌ها در محصولات مختلف متفاوتند. اين گروه‌ها اغلب از نوع گروه‌هاي اكسيژن‌داري هستند كه بر روي سطوح ذرات، بار منفي ايجاد مي‌كنند.
پودر نانومتري الماس در هوا تا دماي 500ºC و در خلاء يا محيط الكلي تا دماي 1000ºC الي 1100ºC مقاوم است. دماي1100ºC دماي شروع تبديل‌شدن الماس به گرافيت است.ين پودر نانومتري الماس از نظر شيميايي در برابر محيط‌هاي اسيدي، قليايي، مواد اكسيدكننده و حلال‌هاي آلي در شرايط محيطي و دماي بالا مقاوم است. نتايج بررسي وضعيت ناخالصي‌هاي احتمالي موجود در پودر نانومتري الماس نشان مي‌دهد كه ميزان ناخالصي موجود در هر پودر نانومتري الماس به نوع آن پودر بستگي دارد و بر اساس شرايط فني توليد بين 1 الي 3 درصد وزني متغير است. ناخالصي‌هاي غيركربني كه معمولاً شامل آهن، مس، كلسيم، سيليكون، كروم، تيتانيم و همچنين مقادير جزئي از ساير فلزاتي است كه به نحوي در فرآيند توليد و تخليص نانوالماس حضور دارند، معمولاً بر اساس خاكستر باقي‌مانده پس از سوزاندن تعيين مي‌شوند. مواد كربني غير از الماس، ناخالصي محسوب نشده و تركيبات مفيدي براي كاربردهاي نانوالماس محسوب مي‌شوند. در جدول1، برخي از خصوصيات پودر نانومتري الماس ارائه شده است.
3-نحوه عملكرد نانو افزودني الماس در كاربرد بهبود روانكاري
نحوه‌ مصرف و عملكرد نانوالماس( شکل 2 )در اين كاربرد به اين صورت است كه پودر نانو الماس، به روغن موتور افزوده مي‌شود و سوسپانسيون پايداري ايجاد مي‌كند. نانوالماس موجود در روغن بر روي سطوح در تماس با روغن، لايه‌اي تشكيل مي‌دهد و دانه‌هاي فوق‌العاده ريز آن در خلل و فرج سطح جاي مي‌گيرند و سطح كاملاً صافي را تشكيل مي‌دهند.

( شکل 2 ) نحوه‌ عملكرد نانوالماس

نتيجه گيري
در اين مقاله، خواص منحصر به فرد نانو الماس و اثرات استفاده از افزودني‌ حاوي نانو الماس بر بهبود عملكرد روانكار ها اجمالا مورد بررسي قرار گرفت. با توجه به تاثير چشمگير مصرف اين افزودني در بهبود عملكرد روانكار، کاهش اصطکاک، خوردگي و غيره، اهميت اين محصول در رابطه با مقوله هاي بحث برانگيزي چون كاهش مصرف سوخت و انرژي، بهبود راندمان و كاهش هزينه هاي توليد و همچنين مباحث كاهش آلودگي هاي زيست محيطي، امري كاملا مشخص و انكار ناپذير مي باشد. بررسي هاي انجام شده نشان مي دهد با مصرف افزودني حاوي نانو الماس در روغن موتور مي توان عليرغم صرف هزينه بسيار كم اوليه، در هزينه هاي جاري مربوط به سوخت و روغن، تعميرات و نگهداري و تعويض قطعات موتور خودرو صرفه جويي نمود.

- منابع :
1- Mansoori, G.A., 2005, “Principles of Nanotechnology”, World Scientific Pub Co, New York, NY
2-Mansoori G.A.; “Diamondoids: Their Role in Petroleum and Natural Gas Production Fouling and the Emerging Fields of Biotechnology and Nanotechnology”,
3- Dahl J.E., Carlson R.M., Shenggao L., 2003, “Isolation and Structure of Higher Diamondoids, Nanometer-sized Diamond Molecules”, Science Journal, Vol.299, 23-25.
6-Rawls R., 2002, “Diamond-like hydrocarbons”, Material science, Vol.80, 13.
7-Priyanto S., Mansoori G.A., Aryadi S., 2001, “Measurement of Property Relationship of Nano-Structure Micelles and Coacervates of Asphaltene in a Pure Solvent", Chemical Engineering Science, Vol.56, 33–39.
12- سايت ستادتوسعه فناوري نانو: www.nano.ir
13-Franco lodato. 2000. Bionics : Lessons from Nature to Improve our future.
14-V. Yu Dolmatov, Detonation Synthesis Ultradispersed Diamonds: Properties and Applications, Russian Chemical Reviews 70 ,7,p 607-626-2001
15-G.Cholakov, Stability of Ultradisperse Diamond Powders in Oil Suspension, J. University of Chemical Technology and Metallurgy, 40,7,p299-306,2005
16- مجموعه مقالات شناخت و کاربرد روغن‌هاي روانساز صنعتي، شرکت نفت بهران، چاپ دوم، 1373
17- گزارش "كاربرد نانو افزودني‌هاي روغن و سوخت موتور و نقش آن در صرفه‌جويي انرژي"، مركز مطالعات تكنولوژي دانشگاه صنعتي شريف، سال 1384
18- www.Nanodiamond.com

لينک منبع :

http://nano.ir/paper.php?PaperCode=696