دانلود پاورپوینت آشنایی با روش تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی و بررسی مزایای آن

\n

تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

\n

\n

عنوان های پاورپوینت  : 

\n

\n

آشنایی با روش تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی و بررسی مزایای آن

\n

تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

\n

عناوین

\n

نانو پودر

\n

چه پودری را می‌توان نانوپودر به شمار آورد؟

\n

پاشش حرارتی

\n

جمع آوری

\n

کاربرد نانوپودرها

\n

\n \n\n \n\n

---

\n\nقسمت ها و تکه های اتفاقی از فایل\n\n \n\n \n\nپاشش حرارتی و نشت جت بخار\n\nدر حین این عمل ذرات حرارت دیده کمی ذوب می شوند و سپس روی سطح نشست داده خواهند شد. پس از آن تغییر شکل داده و منجمد می شوند و یک پوشش نانو متری روی سطح ایجاد می کنند.\n\nاز این روش در تولید صنعتی نانو پودرها استفاده می شود، نمونه ای از این مواد عبارتند از: کربن بلاک، فوم سیلیکا و اکسید تیتانیوم.\n\nاز معایب این روش می توان به موارد زیر اشاره نمود:\n\nتولید اکسید ها: در این روش به علت وجود اکسید کننده ها تولید اکسید ها در محدوده واکنش اجتناب ناپذیر است که این خود یک محدودیت است.\n\nفشار بالای گاز: در این روش به علت بالا بودن فشار گاز، پودر های تولیدی دارای تجمع بالایی می باشند که این امر در مراحل بعدی اثر نا مطلوبی دارد.\n\nبرای حل مشکل دوم می توان از احتزاق با فشار کم استفاده نمود که در آن فشار تا حد فشار در روش CVD کاهش یافته که در نتیجه از تجمع ذرات کاسته می گردد.\n\nیک راه رسیدن به ذرات نانومتری با اندازه های کوچکتر و یکنواخت تر، کنترل شعله برای رسیدن به شعله، پیشانی تخت می باشد که در طی آن زمان و دما برای هر ذره برابر خواهد بود.\n\nاین روش جز روش های کم هزینه بوده و از آن برای تولید کامپوزیت های چند لایه ای یا لایه های با ضخامت چند نانومتر استفاده می شود.\n\nمکانیزم این روش بدین صورت است که از جت های گازی با سرعت صوت یا نزدیک به آن استفاده می شود . معمولا در این جت ها از گاز هلیوم استفاده می شود. ماده اتمیزه شده به همراه این گاز خارج شده و بر روی یک لایه نشست پیدا می کند.\n\nبرای نشست دادن یکنواخت بر روی یک زیر لایه معمولا از حرکت نوسانی و دورانی جت ها استفاده می شود.\n\nتفکافت(پیرولیز) بوسیله ی افشانه ی شعله ای و در فاز گاز و در دمای بالا برای تولید نانوذرات به کار برده می-‏شود. ماده ی اولیه به صورت ماده ای است که حاوی اجزای فلزی بوده و این اجزاء در ادامه باید به یکدیگر ‏بپیوندند تا نانوذرات را تشکیل دهند. به عنوان مثال نمک های اسید کربوکسیلیک، استات ها و آلکوکسیدها که ‏ترکیبشان با حلال های قابل احتراق به غلظت و استوکیومتری مورد نظر رسیده تا بتوان بوسیله ی شعله ور ‏کردن آنها ذرات را استخراج کرد، از جمله موادی هستند که مورد کاربرد این فناوری به عنوان پیش ماده می-‏باشند. مواد اولیه به صورت محلول به سمت نازل هدایت شده و با برخورد با یک جریان شدید گاز اکسید ‏کننده مانند اکسیژن پخش شده و توسط شعله ی گاز متان شعله ور می شود. ذرات نانویی در قسمت دما بالای ‏شعله تشکیل شده و در همان ناحیه رشد می کند.‏فرایند رشد از طریق کنترل غلظت ماده اولیه و خواص شعله تحت نظر قرار می گیرد. هر از چندگاهی نانوذرات ‏تولید شده در حالت خشک صافیده و طبقه بندی می شوند.‏\n\nیکی از طبقه بندی های نانوذرات محیط تولید آنهاست. بر این اساس می توان انواع روش ها را به دو گروه ‏رسوب دهی در فاز مایع و چگالش در فاز گاز تقسیم کرد. در سنتز فاز مایع مانند فرایند سل-ژل یا هیدرو ‏ترمال نانوذرات در گستره ی باریکی از اختلاف اندازه و دانه بندی به دست می آید. ولی پودرهای نانویی ‏باقیمانده های ناخالص شیمیایی را در ترکیب خود حفظ می کنند. در مقابل چگالش فاز گازی از این ایراد ‏مبراست اما به خاطر دمای بالای تولید، کلوخه ای شدن ذرات پدیده ای مرسوم بوده و مواد آلی نیز حین تولید ‏به ترکیبات ذغالی کربنی تبدیل می شوند. راه حل های مختلفی برای برطرف سازی این مشکل ارائه شده است. ‏یکی از موفق ترین آنها بکارگیری شعله ی کم فشار یکنواخت است که با دمای ثابت می سوزد.\n\nیکی دیگر از ‏روش ها عبور سریع ذرات پاشیده شده از محیط گرم شعله است که باعث فرار ذرات از بهم چسبیدگی خواهد ‏شد. همچنین می توان از پیش موادی که در مقابل دمای بالا مقاوم تر هستند استفاده کرد. جنس پلیمرهای ‏استفاده شده می توانند راهکرد مناسبی در جلوگیری از سوختن و چسبندگی و باقی ماندن مواد زائد شود. اما ‏با همه ی این وجود، بکار گیری این تدابیر نیز کاملاً مشکل گشا نخواهد بود. به عنوان مثال استفاده از پیش-‏موادی که فشار بخار بالا داشته باشند، انعطاف پذیری عملیات را محدود کرده و گاهی مشکلات زیست محیطی ‏دربر خواهند داشت. از سویی دیگر چون مواد مختلف، منحنی های چگالش متفاوتی نیز دارند، ترکیب مولکولی ‏بین آنها رخ داده و نانوذرات چند جزئی را تشکیل داده و یا بعد از ایجاد این چند جزئی ها دوباره بینشان ‏جدایش رخ می دهد. بوجود آمدن سدهای این چنینی بر سر راه تولید به روش پاشش شعله ای منجر به ایجاد ‏تغییرات مختلفی در این فرایند شده است. نمونه ی این تغییرات ایجاد فرایند رسوب احتراقی بخارات ‏شیمیایی ‏CCVD‏ می باشد.این روش که بر اساس آئروسل طراحی شده برای تولید لایه نازک مواد متعددی ‏چون فلزات و اکسیدها بکار برده می شود که کیفیت محصول بدست آمده برابر یا حتی بهتر از محصول تولید ‏شده به روش های سنتی بخار شیمیایی می باشد. سود آوری این روش هم که ناشی از کاهش هزینه های جانبی ‏و سرعت رسوب بالاست، همواره قابل توجه بوده است.‏\n\nعلاوه بر پیشرفت در نحوه ی فرایند به روز شدن قطعات بکار رفته در بدنه ی دستگاه نیز عامل موثری در بهبود ‏این فرایند شده است. بطور مثال شرکت ‏Nanomiser‏ موفق شده دستگاه ریز کننده یا اتمایزر که قابلیت ‏پاشش بسیار قوی، تا این اندازه که بتوان هر قطره ی خروجی از نوک نازل را از نظر ابعاد و شکل کنترل کرد، ‏به مرحله ساخت رسانده است.‏ تولید ذرات آئروسلی با گستره ی اختلاف اندازه کم، همواره یک دغدغه برای این فرایند بوده است. اگر بتوان ‏این گستره را کم کرد و در عین حال هاله ای مه آلود از ذرات بسیار ریز با یک لایه پوشش بسیار نازک از ‏پیش ماده بر روی ذرات را تولید کرد، در آن صورت بازده تولید نانوذرات در یک فشار اتمسفری مناسب شعله ‏بالا رفته و به کاربر این امکان را می دهد که از هر نوع پیش ماده ای، بدون نگرانی داشتن از فشار بخار آن، ‏استفاده کند.در این حالت با تغلیظ مناسب محلول و همچنین اضافه کردن افزودنی های مناسب به آن می توان ‏بازه ی وسیعی از ترکیبات پرکاربرد صنعتی را به سرعت و به راحتی به دست آورد.\n\nذرات با خلوص بالا فقط در ‏اتاقک‌های با فشار پایین تولید می‌شوند چرا که فشار پایین موجب افزایش زمان موردنیاز برای واکنش ‏ناخالصی‌ها با نانوذرات می‌گردد. هم‌چنین فشار پایین باعث ایجاد یکنواختی حرارت در طول عملیات می‌شود. ‏پاشش حرارتی در فشار پایین را معمولاً چگالش شیمیایی بخار احتراقی‎ (CVC) ‎می‌نامند.‏CVCیک روش ‏جایگزین برای روش چگالش گاز خنثی است. در این روش تبخیر کنندههای سیستم‎ IGC ‎توسط منابع دیگر ‏مثل مشعل‌های احتراقی یا کورههای دیواره داغ یا پلاسمای میکروویو جایگزین شدهاند. این روش برای تولید ‏نانوذرات اکسید فلزی خالص متنوعی نظیر‎ TiO2, Al2O3, ZrO2, V2O5, Y2O3-ZrO2 ‎به کار ‏می‌رود‎.\n\nبه عنوان یک فناوری صنعتی این روش پتانسیل تولید انبوه و صرفه ی اقتصادی را دارد. همچنین می توان با ‏صرف هزینه ی کم و با رعایت استانداردهای محیط زیستی پیش ماده های مصرفی را در حلال های آلی و ‏غیرآلی حل کرده و حتی به عنوان سوخت احتراق نیز از آن استفاده کرد.‏ اشکال بعدی دو تصویر شماتیک از دستگاه ‏CCVD‏ و شعله ی تشکیل شده بر سر نازل احتراق را نشان می-‏دهند.\n\nاجزاء این دستگاه شامل مخزن گاز مخصوص احتراق، محل محلول پیش ماده، ریزکننده یا اتمایزر محلول که ‏شامل نازل نیز می شود و سرانجام بخش های جانبی شامل فیلترها، پمپ ها و جمع آوری کننده ی پودر نانویی ‏می باشد. دستگاه چهار مرحله را در هر دور عملیات انجام می دهد: ‏ ‏1.‏ آماده سازی محلول پیش ماده ای مورد نیاز که باید تغذیه شود.‏ ‏2.‏ ریزسازی محلول ‏3.‏ فرایند شعله ورسازی ریزقطرات جهت تشکیل نانوذرات ‏4.‏ جمع آوری ذرات در یک محیط کلوئیدی و پخش کردن آنها در محلول محلول پیش ماده ریز شده و و قطرات آن با گاز اکسیدکننده مخلوط می شود و بعد از شعله ور شدن بطور دائم ‏شعله ی احتراقی افشانه ای تشکیل داده و با تجزیه ی پیش ماده نانوذرات را تشکیل می دهد.\n\nجدول زیر نمایش دهنده ی عناصری(به رنگ سبز) است که نانوذرات آنها توسط این دستگاه سنتز شده است. ‏عکس ها نیز دستگاه ‏nsp10‎‏ محصول شرکت ‏TETHIS‏ و خروجی نازل را نشان می دهند:‏\n\nنازل دستگاه های این فناوری نقش تآثیرگذاری در نحوه ی سنتز نانوذرات دارد. به عنوان مثال نازل های ‏دوفازی ساخته شده است که مخلوط درهم پخش شده ی اکسیژن و پیش ماده را در جهتی مشخص و گاز متان ‏مخلوط با اکسیژن را به صورت غلاف یا لایه در همان جهت و برروی گاز اولیه می پاشد. علاوه بر فشار نازل ‏اولیه ، جریان گازهای احتراقی نیز به پخش و قطره ای شدن پیش ماده کمک می کنند.‏\n\nجمع آوری\n\nاین روش مزایایی نظیر ارزان بودن، یک مرحلهای بودن، تطبیق‌پذیری و سرعت تولید بالا را داراست. در این روش احتراق مخلوط اکسیژن و سوخت در مشعل، شعله را ایجاد می‌کند. پیش‌سازهای شیمیایی در منطقه گرم شعله تبخیر می‌شوند و تجزیه حرارتی در منطقه گرم شعله مطابق رخ می‌دهد.\n\nهمانطور که گفته شد فعل و انفعالات بین شعله و قطرات، منجر به شکل‌گیری نانوذرات می‌شود. ذرات با خلوص بالا فقط در اتاقک‌های با فشار پایین تولید می‌شوند چرا که فشار پایین موجب افزایش زمان موردنیاز برای واکنش ناخالصی‌ها با نانوذرات می‌گردد. هم‌چنین فشار پایین باعث ایجاد یکنواختی حرارت در طول عملیات می‌شود. پاشش حرارتی در فشار پایین را معمولاً چگالش شیمیایی بخار احتراقی5  (CVC) می‌نامند. CVC یک روش جایگزین برای روش چگالش گاز خنثی است. در این روش تبخیر کنندههای سیستم IGC توسط منابع دیگر مثل مشعل‌های احتراقی یا کورههای دیواره داغ یا پلاسمای میکروویو جایگزین شدهاند. این روش برای تولید نانوذرات اکسید فلزی خالص متنوعی نظیر TiO2, Al2O3, ZrO2, V2O5, Y2O3-ZrO2 به کار می‌رود.\n\nهم‌چنین نانوذرات مغناطیسی آهن و کبالت را می‌توان توسط روش CVC و به ترتیب با پیرولیز کربونیل آهن Fe(CO)5  و کربونیل کبالت Co2(CO)8 تولید نمود. بررسی تصاویر TEM تهیه شده از این ذرات نشان می‌دهد که تولید ذراتی با ابعاد حدود 10 نانومتر توسط این روش عملی است.\n\nکاربرد نانوپودرها\n\n1. پوشش‌دهی\n\nیکی از مهمترین کاربرد نانوپودرها «پوشش‌دهی» است. وقتی مقداری پودر روی یک سطح ریخته می‌شود، می‌تواند تمام سطح را بپوشاند. مثلاً اگر سطح زمین پودر گچ بپاشیم، تمام سطح پوشیده می‌شود و یک سطح یکدست سفید به وجود می‌آید. اما در این حالت هنوز فضاهای خیلی ریزی بین پودرها وجود دارد، یعنی پوشش یکپارچه نیست. اکنون مقداری آب به گچ اضافه می‌کنیم و صبر می‌کنیم تا آب توسط حرارت خشک شود. می‌بینیم که ذرات پودر به هم چسبیدهاند و یک پوشش یکدست بر روی سطح به وجود آمده است. اساس پوشش‌دهی توسط نانوپودرها نیز دقیقاً همین است، یعنی پودرها را ــ عمدتاً باشدت ــ به سطح می‌پاشند و بعد توسط یک عامل اضافهشونده ــ عمدتاً گازهای اکسیژن یا آرگون که همان نقش آب را در مثال گچ بازی می‌کنند ــ و حرارت، این ذرات را به هم می‌چسبانند تا یک پوشش یکپارچه بر روی سطح ایجاد شود. پوشش روی داشبورد ماشین دقیقاً به این روش تولید می‌شود.\n\n2. ساخت قطعات\n\nهمان‌طور که دیدیم، ذراتِ پودر میل زیادی دارند که مانند بُرادههای آهنربا به هم بچسبند. از طرفی این میل با اِعمال فشار به پودر و درجهی حرارت بهشدت افزایش می‌یابد، و بنابراین، با اِعمال فشار و افزایش درجهی حرارت می‌توان پودرها را آن‌قدر به هم فشرد تا به هم بچسبند و یک قطعه را تولید کنند. این روش عمدتاً برای تولید قطعات با شکل‌های پیچیده به کار می‌رود. (این پدیده به طور طبیعی در نمک طعام اتفاق می‌افتد. اگر مقداری نمک طعام در داخل یک نمکدان باقی بماند، بعد از مدتی ذرات نمک به هم می‌چسبند و نمکدان دیگر نمک نمی‌پاشد. بنابراین، باید به نمکدان چند ضربه وارد کنیم تا ذرات از همدیگر جدا شوند.)\n\n3. استفاده در کِرِم‌ها\n\nهمان‌طور که می‌دانیم، نانوپودرها ذراتی با قطر یک تا 100 نانومتر هستند. وقتی از این ذرات در ساخت کِرِم استفاده می‌شود، چون قطر آنها کوچک است، اشعههای مُضرّ نور خورشید را که طول موج‌های بزرگتر از صد نانومتر دارند از خود عبور نمی‌دهند. این در حالی است که اشعههای نور مرئی را که موجب دیده شدن قطعات‌اند از خود عبور می‌دهند. بنابراین، به صورت شفاف دیده می‌شوند. در این حالت ما کِرِمی داریم که شفاف است و اشعههای مُضرّ را از خود عبور نمی‌دهد.\n\n4. شناسایی آلودگی ها\n\nذراتی که نانوپودرها را تشکیل می‌دهند، با استفاده از خواصّ سطحی خود، وقتی به یک محلول حاوی آلودگی (مثل باکتری، سلول سرطان زا و...) اضافه می‌شوند، روی آلودگی‌ها می‌چسبند و در اثر واکنش با آنها تغییر رنگ می‌دهند و باعث شناسایی آنها می‌شوند. البته هر ذره کوچکتر از آن است که تغییر رنگِ حاصل از آن دیده شود، اما تغییر رنگِ مجموعهی این ذرات، آلودگی‌ها را قابل تشخیص و شناسایی می‌کند. در فیلمی که در اسلاید بعدی نشان داده شده به عنوان مثالی از کاربرد نانوپودرها آورده شده است، ذرات نانوساختارِ سیلیکون در محلول، قطرات روغن را شناسایی می‌کنند و با نفوذ مقداری از مایع به داخل حفرههای آنها، تغییر رنگ می‌دهند و هدف را قابل تشخیص می‌نمایند.\n\n \n\n \n\n30 تا 70 درصد پروژه | پاورپوینت | سمینار | طرح های کارآفرینی و  توجیهی |  پایان-نامه |  پی دی اف  مقاله ( کتاب ) | نقشه | پلان طراحی |  های آماده به صورت رایگان میباشد ( word | pdf | docx | doc )