نانو

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 19

کاربرد نانو تکنولوژی در برق

مقدمه

زمانی که قرن بیستم آغاز شد، افراد معمولی بسیار سخت می‌توانستند درک کنند که خودروها و هواپیماها چگونه کار می‌کنند. بهره‌گیری از انرژی اتمی فقط در حد تئوری وجود داشت و شاید اکنون نیز برای عده‌ای در ابتدای قرن بیست و یکم بسیار سخت باشد که باور کنند بشر روبوتهای میکروسکوپی خواهد ساخت و خط مونتاژ میکروسکوپی داشته باشد. تولید چنین محصولات خارق‌العاده‌ای حاصل بخشی از دانش بشری است که به آن نانوتکنولوژی می‌گویند. بحث نانوتکنولوژی یکی از رایج‌ترین مباحث در مجامع علمی دنیاست و کشورهایی که نتوانند در این فن‌آوری موقعیت مناسبی بدست آورند، در آینده در بسیاری زمینه‌ها از گردونه رقابت اقتصادی خارج می‌شوند چرا که از جمله مهمترین شاخصه‌های قابلیت اقتصادی در آینده، توانایی خروج موفقیت‌آمیز از بحران انرژی است و از نانوتکنولوژی به منزله سلاحی جدید برای مقابله با این بحران یاد می‌شود.

امروزه از طرفی به دلیل کاهش یافتن منابع اولیه انرژی‌های فسیلی در دنیا و از طرف دیگر به دلیل ایجاد آلودگی‌های شدید زیست‌محیطی در اثر افزایش مصرف این منابع، توجه خاصی به منابع جدید تامین انرژی مانند انرژی‌های خورشیدی، بادی و … می شود. اما استفاده از این منابع مستلزم دستیابی به تکنولوژی تبدیل‌کننده این پتانسیل‌ها به انرژی‌های الکتریکی، مکانیکی و … است. (مثل پیلهای سوختی، سلهای خورشیدی و …)

از سوی دیگر، نانو تکنولوژی، به سبب بهبود کیفی ابزارها، مصرف کمتر مواد اولیه، مصرف کمتر انرژی، کاهش تولید مواد زائد و افزایش سرعت تولید در کشورهای پیشرفته به عنوان مهمترین روش تولید و ساخت این ابزارها، مطرح است. همچنین به کمک این فناوری گامهای موثری در جهت کاهش آلودگی زیست‌محیطی حاصل از سوختهای فسیلی، برداشته شده است. از این رو از مهمترین بسترهای بکارگیری نانوتکنولوژی در ساخت و تولید مبدلهای انرژی‌های نو (مثل سلهای خورشیدی و پیلهای سوختی)، کاهش آلاینده‌های زیست‌محیطی نیروگاههای گازسوز (با استفاده از کاتالیست‌های احتراق) و افزایش راندمان این نیروگاهها (با بکارگیری نانوپوششها و نانومگنت‌ها) است.

فن آوری نانو چیست؟

فناوری‌نانو واژه‌ای است کلی که به تمام فناوری‌های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می‌شود. معمولاً منظور از مقیاس نانوابعادی در حدود 1nm تا 100nm می‌باشد. (1 نانومتر یک میلیاردیم متر است).

اولین جرقه فناوری نانو (البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در این سال ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی با عنوان «فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد» ایده فناوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را ارائه داد که در آینده‌ای نزدیک می‌توانیم مولکول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقیم دستکاری کنیم.

واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 بر زبانها جاری شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر می‌باشد، به کار برد. در سال 1986 این واژه توسط کی اریک درکسلر در کتابی تحت عنوان : «موتور آفرینش: آغاز دوران فناوری‌نانو»بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق‌تری در رساله دکترای خود مورد بررسی قرار داده و بعدها آنرا در کتابی تحت عنوان «نانوسیستم‌ها ماشین‌های مولکولی چگونگی ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد.1

تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری‌های دیگر در مقیاس مواد و ساختارهایی است که در این فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته تنها کوچک بودن اندازه مد نظر نیست؛ بلکه زمانی که اندازه مواد دراین مقیاس قرار می‌گیرد، خصوصیات ذاتی آنها از جمله رنگ، استحکام، مقاومت خوردگی و ... تغییر می‌یابد. در حقیقت اگر بخواهیم تفاوت این فناوری را با فناوری‌های دیگر به صورت قابل ارزیابی بیان نماییم، می‌توانیم وجود "عناصر پایه" را به عنوان یک معیار ذکر کنیم. عناصر پایه در حقیقت همان عناصر نانومقیاسی هستند که خواص آنها در حالت نانومقیاس با خواص‌شان در مقیاس بزرگتر فرق می‌کند.

اولین و مهمترین عنصر پایه، نانوذره است. منظور از نانوذره، همانگونه که از نام آن مشخص است، ذراتی با ابعاد نانومتری در هر سه بعد می‌باشد. نانوذرات می‌توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند، مانند نانوذرات فلزی، سرامیکی، ... .

دومین عنصر پایه، نانوکپسول است. همان طوری که از اسم آن مشخص است، کپسول‌های هستند که قطر نانومتری دارند و می‌توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و کپسوله کرد. سال‌هاست که نانوکپسول‌ها در طبیعت تولید می‌شوند؛ مولکول‌های موسوم به فسفولیپیدها که یک سر آنها آبگریز و سر دیگر آنها آبدوست است، وقتی در محیط آبی قرار می‌گیرند، خود به خود کپسول‌هایی را تشکیل می‌دهند که قسمت‌های آبگریز مولکول در درون آنها واقع می‌شود و از تماس با آب محافظت می‌شود. حالت برعکس نیز قابل تصور است.

عنصر پایه بعدی نانولوله کربنی است. این عنصر پایه در سال 1991 در شرکت NEC کشف شدند و در حقیقت لوله‌هایی از گرافیت می‌باشند. اگر صفحات گرافیت را پیچیده و به شکل لوله در بیاوریم، به نانولوله‌های کربنی می‌رسیم. این نانولوله‌ها دارای اشکال و اندازه‌های مختلفی هستند و می‌توانند تک دیواره یا چند دیواره باشند. این لوله‌ها خواص بسیار جالبی دارند که منجر به ایجاد کاربردهای جالب توجهی از آنها می‌شود.

در حقیقت کاربرد فناوری نانو از کاربرد عناصر پایه نشأت می‌گیرد. هر کدام از این عناصر پایه، ویژگی‌های خاصی دارند که استفاده از آنها در زمینه‌های مختلف، موجب ایجاد خواص جالبی می‌گردد. مثلاً از جمله کاربردهای نانوذرات می‌توان به دارورسانی هدفمند و ساده، بانداژهای بی‌نیاز از تجدید، شناسایی زود هنگام و بی‌ضرر سلول‌های سرطانی، و تجزیه آلاینده‌های محیط زیست اشاره کرد. همچنین نانولوله‌های کربنی دارای کاربردهای متنوعی می‌باشند که موارد زیر را می‌توان ذکر کرد:

• تصویر برداری زیستی دقیق

• حسگرهای شیمیایی و زیستی قابل اطمینان و دارای عمر طولانی

• شناسایی و جداسازی کاملاً اختصاصی DNA

• ژن‌درمانی که از طریق انتقال ژن به درون سلول توسط نانولوله‌ها صورت می‌پذیرد.

• از بین بردن باکتری‌ها

اینها تنها مواردی از کاربردهای بسیار زیادی هستند که برای عناصر پایه قابل تصور می‌باشند. کاربرد این عناصر پایه در صنایع مختلف، در درخت دیگری به نام «درخت صنعت» آورده

نانو کامل

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 19

مقدمه

زمانی که قرن بیستم آغاز شد، افراد معمولی بسیار سخت می‌توانستند درک کنند که خودروها و هواپیماها چگونه کار می‌کنند. بهره‌گیری از انرژی اتمی فقط در حد تئوری وجود داشت و شاید اکنون نیز برای عده‌ای در ابتدای قرن بیست و یکم بسیار سخت باشد که باور کنند بشر روبوتهای میکروسکوپی خواهد ساخت و خط مونتاژ میکروسکوپی داشته باشد. تولید چنین محصولات خارق‌العاده‌ای حاصل بخشی از دانش بشری است که به آن نانوتکنولوژی می‌گویند. بحث نانوتکنولوژی یکی از رایج‌ترین مباحث در مجامع علمی دنیاست و کشورهایی که نتوانند در این فن‌آوری موقعیت مناسبی بدست آورند، در آینده در بسیاری زمینه‌ها از گردونه رقابت اقتصادی خارج می‌شوند چرا که از جمله مهمترین شاخصه‌های قابلیت اقتصادی در آینده، توانایی خروج موفقیت‌آمیز از بحران انرژی است و از نانوتکنولوژی به منزله سلاحی جدید برای مقابله با این بحران یاد می‌شود.

امروزه از طرفی به دلیل کاهش یافتن منابع اولیه انرژی‌های فسیلی در دنیا و از طرف دیگر به دلیل ایجاد آلودگی‌های شدید زیست‌محیطی در اثر افزایش مصرف این منابع، توجه خاصی به منابع جدید تامین انرژی مانند انرژی‌های خورشیدی، بادی و … می شود. اما استفاده از این منابع مستلزم دستیابی به تکنولوژی تبدیل‌کننده این پتانسیل‌ها به انرژی‌های الکتریکی، مکانیکی و … است. (مثل پیلهای سوختی، سلهای خورشیدی و …)

از سوی دیگر، نانو تکنولوژی، به سبب بهبود کیفی ابزارها، مصرف کمتر مواد اولیه، مصرف کمتر انرژی، کاهش تولید مواد زائد و افزایش سرعت تولید در کشورهای پیشرفته به عنوان مهمترین روش تولید و ساخت این ابزارها، مطرح است. همچنین به کمک این فناوری گامهای موثری در جهت کاهش آلودگی زیست‌محیطی حاصل از سوختهای فسیلی، برداشته شده است. از این رو از مهمترین بسترهای بکارگیری نانوتکنولوژی در ساخت و تولید مبدلهای انرژی‌های نو (مثل سلهای خورشیدی و پیلهای سوختی)، کاهش آلاینده‌های زیست‌محیطی نیروگاههای گازسوز (با استفاده از کاتالیست‌های احتراق) و افزایش راندمان این نیروگاهها (با بکارگیری نانوپوششها و نانومگنت‌ها) است.

فن آوری نانو چیست؟

فناوری‌نانو واژه‌ای است کلی که به تمام فناوری‌های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می‌شود. معمولاً منظور از مقیاس نانوابعادی در حدود 1nm تا 100nm می‌باشد. (1 نانومتر یک میلیاردیم متر است).

اولین جرقه فناوری نانو (البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در این سال ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی با عنوان «فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد» ایده فناوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را ارائه داد که در آینده‌ای نزدیک می‌توانیم مولکول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقیم دستکاری کنیم.

واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 بر زبانها جاری شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر می‌باشد، به کار برد. در سال 1986 این واژه توسط کی اریک درکسلر در کتابی تحت عنوان : «موتور آفرینش: آغاز دوران فناوری‌نانو»بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق‌تری در رساله دکترای خود مورد بررسی قرار داده و بعدها آنرا در کتابی تحت عنوان «نانوسیستم‌ها ماشین‌های مولکولی چگونگی ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد.

تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری‌های دیگر در مقیاس مواد و ساختارهایی است که در این فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته تنها کوچک بودن اندازه مد نظر نیست؛ بلکه زمانی که اندازه مواد دراین مقیاس قرار می‌گیرد، خصوصیات ذاتی آنها از جمله رنگ، استحکام، مقاومت خوردگی و ... تغییر می‌یابد. در حقیقت اگر بخواهیم تفاوت این فناوری را با فناوری‌های دیگر به صورت قابل ارزیابی بیان نماییم، می‌توانیم وجود "عناصر پایه" را به عنوان یک معیار ذکر کنیم. عناصر پایه در حقیقت همان عناصر نانومقیاسی هستند که خواص آنها در حالت نانومقیاس با خواص‌شان در مقیاس بزرگتر فرق می‌کند.

اولین و مهمترین عنصر پایه، نانوذره است. منظور از نانوذره، همانگونه که از نام آن مشخص است، ذراتی با ابعاد نانومتری در هر سه بعد می‌باشد. نانوذرات می‌توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند، مانند نانوذرات فلزی، سرامیکی، ... .

دومین عنصر پایه، نانوکپسول است. همان طوری که از اسم آن مشخص است، کپسول‌های هستند که قطر نانومتری دارند و می‌توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و کپسوله کرد. سال‌هاست که نانوکپسول‌ها در طبیعت تولید می‌شوند؛ مولکول‌های موسوم به فسفولیپیدها که یک سر آنها آبگریز و سر دیگر آنها آبدوست است، وقتی در محیط آبی قرار می‌گیرند، خود به خود کپسول‌هایی را تشکیل می‌دهند که قسمت‌های آبگریز مولکول در درون آنها واقع می‌شود و از تماس با آب محافظت می‌شود. حالت برعکس نیز قابل تصور است.

عنصر پایه بعدی نانولوله کربنی است. این عنصر پایه در سال 1991 در شرکت NEC کشف شدند و در حقیقت لوله‌هایی از گرافیت می‌باشند. اگر صفحات گرافیت را پیچیده و به شکل لوله در بیاوریم، به نانولوله‌های کربنی می‌رسیم. این نانولوله‌ها دارای اشکال و اندازه‌های مختلفی هستند و می‌توانند تک دیواره یا چند دیواره باشند. این لوله‌ها خواص بسیار جالبی دارند که منجر به ایجاد کاربردهای جالب توجهی از آنها می‌شود.

در حقیقت کاربرد فناوری نانو از کاربرد عناصر پایه نشأت می‌گیرد. هر کدام از این عناصر پایه، ویژگی‌های خاصی دارند که استفاده از آنها در زمینه‌های مختلف، موجب ایجاد خواص جالبی می‌گردد. مثلاً از جمله کاربردهای نانوذرات می‌توان به دارورسانی هدفمند و ساده، بانداژهای بی‌نیاز از تجدید، شناسایی زود هنگام و بی‌ضرر سلول‌های سرطانی، و تجزیه آلاینده‌های محیط زیست اشاره کرد. همچنین نانولوله‌های کربنی دارای کاربردهای متنوعی می‌باشند که موارد زیر را می‌توان ذکر کرد:

• تصویر برداری زیستی دقیق

• حسگرهای شیمیایی و زیستی قابل اطمینان و دارای عمر طولانی

• شناسایی و جداسازی کاملاً اختصاصی DNA

• ژن‌درمانی که از طریق انتقال ژن به درون سلول توسط نانولوله‌ها صورت می‌پذیرد.

• از بین بردن باکتری‌ها

اینها تنها مواردی از کاربردهای بسیار زیادی هستند که برای عناصر پایه قابل تصور می‌باشند. کاربرد این عناصر پایه در صنایع مختلف، در درخت دیگری به نام «درخت صنعت» آورده

کاربرد نانو مواد در صنعت ساختمان 36 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 36

دانشگاه آزاد اسلامی واحدگرگان

موضوع تحقیق:

کاربرد نانو مواد در صنعت ساختمان

درس: مصالح ساختمان

استاد: جناب مهندس عقیلی

دانشجو:الیا زین العابدین

مینا امینی

پائیز 88

نانوتکنولوژی چیست و چرا به این نام معروف شده است زمینه دخالت این تکنولوژی چیست ؟

نانوتکنولوژی، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم‌های جدید با در دست گرفتن کنترل در ابعاد مولکولی و اتمی است یعنی نانوتکنولوژی با ابعاد نانومتر در ارتباط است.در حقیقت خواص و رفتار مواد در ابعاد نانو با آنچه که ما هم اکنون از مواد مشاهده می کنیم متفاوت است. بنابراین اگر می خواهیم خاصیت معینی را در ابعاد نانو نیز داشته باشیم باید به دنبال موادی بگردیم که در ابعاد نانو آن خاصیت را داشته باشند. به عنوان مثال برای نیرو محرکه در حد نانو احتیاج به موتور و ... نیست بلکه از ارتعاش مولکولها به عنوان نیرو محرکه استفاده می گردد. از همین تعریف ساده بر می‌آید که نانوتکنولوژی یک رشته جدید نیست،‌ بلکه رویکردی جدید در تمام رشته‌ها است. برای نانوتکنولوژی کاربردهایی را در حوزه‌های مختلف از غذا،‌ دارو، تشخیص پزشکی، بیوتکنولوژی، الکترونیکی کامپیوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژی، محیط زیست، مواد،‌ هوافضا و امنیت ملی برشمرده‌اند. به عنوان نمونه ای دیگر دانشمندان توانسته اند لوله ای تو در تو را ایجاد نمایند به طوری که یک اتم می تواند در داخل آن حرکت کند و درازای این لوله به اندازه سه برابر استوا می باشد . هدف از این پروژه این است که بتوانند به اتم سرعتی در حد نور بدهند. لازم به ذکر است که کاربرد های نانو تکنولوژی سری است کاربردهای وسیع این حوزه همراه با پیامدهای اجتماعی، سیاسی و حقوقی آن این تکنولوژی را به عنوان یک زمینه فرا رشته‌ای مطرح نموده است. بنابراین این حوزه نیازمند سیاستگذاری تحقیقاتی متمرکز است. نانوتکنولوژی، مقوله‌ای نیست که به یک آزمایشگاه یا یک تیم تحقیقاتی به سرانجام برسد؛ بلکه برای شکل‌گیری شایسته ساختار و اجزاء متعدد آن،‌ وجود یک نهاد هماهنگ کننده فرابخشی ضرورت نام دارد.

کاربرد مواد نانو ساختار در صنعت ساختمان(بتن)

از مهمترین پیشرفتهای بوجود آمده در صنعت مصالح ساختمانی ، بتن با عملکرد بالا می باشد ، برای درک بهتر رفتار این نوع مصالح باید ساختار بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو مورد بررسی قرار گیرد و نیز بتوان با کاربرد مصالح نانو ، بتن با عملکرد بالا و چند منظوره ساخت که دارای خاصیت الکترو مغناطیسی بوده و قابلیت به کار گیری در سازه های اتمی ( محافظت از تشعشعات ) را داشته باشد و نیز در سازه های ساختمانی تاثیر به سزایی در حفظ انرژی ساختمان ایفا کند .

معرفی مواد نانو ساختار و نیز بیان مزایای استفاده از این مواد در صنعت ساختمان سازی با توجه به نتایج آزمایشگاهی می باشد .

MHPC ، مواد نانو ساختار، بتن HPC: نانو تکنولوژی ، بتن واژه های کلیدی

مواد نانو به عنوان موادی که حداقل یکی از ابعاد آن (طول، عرض، ضحامت) زیر 100nm باشد تعریف شده اند، یک نانومتر یک هزارم میکرون یا حدود 100000برابر کوچکتر از موی انسان است. به طور کلی، در یک تقسیم‌بندی عمومی، محصولات نانومواد را می توان به صورت‌های زیر بیان کرد:

‌- فیلمهای نانو لایه-(Nano Layer Thin Films ) برای کاربردهای عمدتا الکترونیکی،

-نانو پوشش های حفاظتی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی

- نانو ذرات به عنوان پیش سازنده(precursor ) یا اصلاح ساز(Modifier ) پدیده‌های شیمیایی و فیزیکی.

هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی باعملکرد بالا می باشد، که آنها را می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره به شمار آورد. منظور از عملکرد چند منظوره، ظهور خواص جدید ‌باشد به گونه‌ای که مصالح بتوانند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند.

کاربرد نانو مواد در صنعت بتن 17 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 17

کاربرد نانو مواد در صنعت بتن

مقدمه

مواد نانو به عنوان موادی که حداقل یکی از ابعاد آن (طول، عرض، ضحامت) زیر 100nm باشد تعریف شده اند، یک نانومتر یک هزارم میکرون یا حدود 100000برابر کوچکتر از موی انسان است. به طور کلی، در یک تقسیم‌بندی عمومی، محصولات نانومواد را می توان به صورت‌های زیر بیان کرد:

فیلم‌های نانو لایه (Nano Layer Thin Films) ) برای کاربردهای عمدتا الکترونیکی، نانو پوشش های حفاظتی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی و نانو ذرات به عنوان پیش سازنده(precursor ) یا اصلاح ساز(Modifier ) پدیده‌های شیمیایی و فیزیکی. منظور از یک ساختار (Nanostructured Solid ) یا واضح تر یک بدنه نانوساختار جامدی است که در آن انتظام اتمی، اندازه کریستال های تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی سراسر بدنه در مقیاس چند نانو متری گسترده شده باشد.

خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو (در شکل و فرم‌های متعددی که وجود دارند از جمله ذرات، الیاف، گلوله و...)در مقایسه با مواد میکروسکوپی تفاوت اساسی دارند. تغییرات اصولی که وجود دارد نه تنها از نظر کوچکی‌ای اندازه بلکه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می‌باشد.

هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی باعملکرد بالا می باشد، که آنها را می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره به شمار آورد. منظور از عملکرد چند منظوره، ظهور خواص جدید و متفاوت نسبت به مواد معمولی می‌باشد به گونه‌ای که مصالح بتوانند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند.

1- مواد نانو کامپوزیت

مواد نانو کمپوزیت بر پایه پلیمر (ماتریس پلیمری) اولین بار در سال‌های 70 معرفی شده اند که از فناوری sol-gel جهت انتشار (Disperse ) دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است.

هر چند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شرکت تویوتا در ژاپن صورت گرفته است، ولی رشته نانو کمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله  جنینی و در آغاز راه می‌باشد. در این شرایط نانو آلومینا، بهترین ساختار نانویی است که افق جدیدی را در صنعت سرامیک‌ نوید می دهد، زیرا کاربرد این مواد پدیده ای است که از نظر مکانیکی، الکتریکی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف کاربرد دارد. از جمله می‌توان به چند نمونه اشاره کرد: تکنولوژی نانو فلز آرتوناید که اخیرا الیاف تجاری نانو آلومینا  را تولید کرده است و ذرات نانویی غیر فلز مانند: نانوسیلیکا، نانو زیرگونیا و مواد دیگر اصلاح کننده سرامیک ها.

2- بتن با عملکرد بالا

یکی از چالش‌هایی که در رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است، بتن با عملکرد بالا (HPC) می باشد. این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح کامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح کامپوزیت و چند فازی مرکب و پیچیده می باشد. خواص، رفتار و عملکرد بتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد که چسبندگی، پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد.

بنابراین، مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و کاربرد آنها اهمیت دارد.روش معمولی برای توسعه بتن با عملکرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلفی از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف می‌باشد. در مورد بتن به طور خاص، علاوه بر عملکرد با دوام و خواص مکانیکی بهتر، بتن با عملکرد بالای چند منظوره (MHPC) خواص اضافه دیگری را دارا می‌باشد، از جمله می‌توان به خاصیت الکترو مغناطیسی و قابلیت بکار گیری در سازه های اتمی (محافظت از تشعشعات) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمان‌ها و ... را نام برد.

3- نانو سیلیس آمورف

در صنعت بتن، سیلیس یکی از معروفترین موادی است که نقش مهمی در چسبندگی و پر کنندگی بتن با عملکرد بالا (HPC) ایفا می کند.

محصول معمولی همان سلیکیافیوم یا میکرو سیلیکا می‌باشد که دارای قطری در حدود0.1 تا 1 میلیمتر بوده و دارای اکسید سیلیس حدود 90% می‌باشد. می‌توان گفت که میکروسیلیکا محصولی است که برای افزایش عملکرد کامپوزیت مواد سیمانی به کار برده می‌شود.

محصولات نانو سیلیس متشکل از ذراتی هستند که دارای گوله‌ای شکل بوده و با قطر کمتر از 100nm یا بصورت ذرات خشک پودر یا به صورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می‌باشند، که مایع آن معمول‌ترین نوع محلول نانوسیلیس می باشد، این نوع محلول آزمایشات مشخص در بتن خود تراکم ([2] SCC ) به کار گرفته شده است. نانو سیلیس معلق کاربردهای چند منظوره از خود نشان می دهد مانند:

خاصیت ضد سایش

ضد لغزش

ضد حریق

ضد انعکاس سطوح

آزمایشات نشان داده‌اند که واکنش مواد نانو سیلیس (Colloidal Silica) با هیدرواکسید کلسیم در مقایسه با میکروسیلیکا سریع‌تر انجام گرفته و مقدار بسیار کم این مواد همان تاثیر پوزالانی مقدار بسیار بالای میکروسیلیکا را در سنین اولیه دارا می باشد. تمام کارهای انجام یافته بر روی کاربرد مواد نانو سیلیس کلوئیدی (Colloidal Nano Silica )در بخش اصلاح مواد ریولوژی، کارپذیری و مکانیکی خمیر سیمان بوده است. آنچه که در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده 5 تا 100nm  می‌باشد.

4- نانو لوله‌ها (NANOTUBES)

همان گونه که در مقدمه مقاله مطرح شد معمولا الیاف برای مسلح کردن و اصلاح عملکرد مکانیکی بتن بکاربرده می شوند. امروزه از الیاف فلزی، شیشه‌ای، پلی پرویلین، کربن و ... در بتن برای مسلح کردن استفاده می شود و لیکن تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله‌ کربنی (Carbon Nan otubes )انتشار  نیافته است تا بتوان از نتایج برای مسلح کردن بوسیله نانولوله ها استفاده کرد.

نانو لوله کربنی توسط LIJIMA در سال 1991 کشف شده است و کارهای بسیاری بر روی ساختار نانو در بخش فیزیک کوآنتم انجام یافته است بطوری که تحقیقات نوین روی

نانو سیمان و نانو بتون 15 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 15

فناوری نانو

نانو سیمان و نانو بتون

طاهره رحیمی کارشناس ارشد شیمی ، سیمان تهران

مقدمه :

نانو تکنولوژی یک رشته جدید نیست ، بلکه رویکردی جدید در تمام رشته‌ها است. در سالهای اخیر تحقیقات زیادی در خصوص افزودن نانو ذرات به سیمان انجام گرفته است.

فناوری نانو کاربردهای وسیعی در حوزه‌های مختلف از جمله صنایع غذایی ، دارویی ، پزشکی ، بیوتکنولوژی ، الکترونیک و کامپیوتر و ارتباطات و حمل و نقل و انرژی و محیط زیست و هوا فضا و ... دارد. تغییر مقیاس ساخت باعث تغییراتی اساسی در نحوه طراحی سیستم‌ها خواهد داشت ، زیرا در مقیاس نانو ، نیروهای بین‌مولکولی و نیروهای دیگر مرتبط وارد محاسبات می‌شوند. کنترل مواد در مقیاس نانو به معنای ساختن ساختارهای بنیانی در مقیاسی است که در آن اندازه‌ها خواص اساسی معین می‌شود (نانو آخرین مقایس تولید) و بنابراین کنترل خواص مواد حاوی ذرات نانو بهتر امکان‌پذیر می‌باشد.

نانو ذرات افزودنی به سیمان هم می‌تواند از نوع ترکیبات تشکیل دهنده خود سیمان (اکسید سیلیس ، اکسید آهن و آلومینا) باشند و هم از ترکیباتی دیگر (برای مثال کربونانو تیوب) که در جهت ایجاد خواصی مشخص و معین در سیمان ، کاربرد دارند. به عنوان مثال ، برای حصول به سیمانی با خواص مناسب جهت استفاده در چاه‌های نفت افزودن نانو ذرات مناسب می‌باشد. در حال حاضر متخصصین پژوهشگاه صنعت نفت به دانش فنی مورد نیاز برای ساخت نانو افزودنی مناسبی برای کنترل خواص سیمان کاری جداره چاههای نفتی دست یافته‌اند. هدف اصلی استفاده از نانو افزودنی‌ها در سیمان جداره چاههای نفتی مقابله با وجود مشکلاتی از لحاظ پایین بودن فشار مخزن و ضرورت ایجاد فشار لازم توسط سیمان استفاده شده می‌باشد.

همچنین استفاده از کربن نانوتیوب به عنوان نانو افزودنی در سیمان پتانسیل فوق‌العاده قوی (سیمان سخت) ایجاد می‌کند چون هم یک ماده تقویت کننده ایده‌آل می‌باشد و هم قطر آن شبیه اندازه کلسیم ـ سیلیکات ـ هیدرات است از دیگر کاربردهای کربن نانوتیوب در صنعت ساختمان استفاده از آن به عنوان اجزاء ساختاری و عامل انتقال حرارت می‌باشد به نحوی که یکی از کاربردهای آن ، استفاده از آن برای گرم کردن ساختمان‌ها می‌باشد.

در حال حاضر در کشور چین ، بیشترین تحقیقات در جهت بررسی خواص نانو سیمانها انجام شده است و لذا بسیاری از مقالات معتبر در خصوص بررسی خواص نانو سیمانها مربوط به دانشگاه‌های این کشور است. به طور کلی مهمترین عامل در کنترل خواص نانو سیمانها ، علاوه بر خواص نانو ذرات ، اختلاط مناسب نانو ذرات و سیمان می‌باشد. نانو سیمانها به دلیل مقاومت بالا و خواص ساختاری بهبود یافته ، کاربردهای زیادی دارند برای مثال ، از این نوع سیمانها ، برای ساخت آسمان خراشها ، ساختمان‌های ریاست جمهوری و نظامی (ضد گلوله) و در مناطقی که خورندگی زیاد است ، استفاده می‌شود.

بطور کلی ، استفاده از افزودنی‌ها در تولید سیمان ، علاوه بر تأثیراتی که بر خواص سیمان دارد ، به دلیل مصرف کمتر سیمان ، کاهش مصرف انرژی و کاهش گازهای گلخانه‌ای را نیز به همراه دارد.

نانوسیمانهای حاوی نانو سیلیس :

مهمترین ترکیب پوزولانها ، سیلیکا آمورف و یا سیلیس شیشه‌ای است که در نتیجه واکنش آنها با هیدروکسید کلسیم ، سیلیکات کلسیم هیدراته شده ، تولید می‌شود.

سرعت واکنش و واکنش‌پذیری پوزولان‌ها ، سیلیکا آمورف و یا سیلیس شیشه‌ای است که در نتیجه واکنش آنها با هیدروکسید کلسیم ، سیلیکات کلسیم هیدراته شده، ‌تولید می‌شود. بنابراین بدیهی است که نانو سیلیس‌ها بدلیل سطح مقطع بیشتر از اهمیت خاصی برخوردار باشند.

تحقیقات انجام شده نشان داده است که مقاومت فشاری 7 روزه و 28 روزه سیمانهای حاوی نانو سیلیس بیشتر از سیمانهای حاوی میکرو سیلیس می‌باشد. علاوه بر این ، آزمایشات electron microscope (SEM) scanning و باقیمانده مقدار Ca(OH)2 و سرعت تغییرات حرارتی ، نشان دهنده افزایش واکنش‌پذیری سیمانهای حاوی نانوسیلیس می‌باشد.

استفاده از نانوسیلیس در سیمان ، نه تنها به علت پرکنندگی منافذ باعث بهبود ساختار می‌شود ، بلکه واکنشهای پوزولانی را فعالتر می‌نماید.

نتایج حاصل از آنالیز کمی در طول 7 روز نشان داده که مقدار Ca(OH)2 برای سیمانهای حاوی 10% نانو سیلیس 16/4% و برای سیمانهای حاوی 10% دوده سیلیس نیز بعلت افزایش واکنشهای پوزولانی و ایجاد سیلیکات کلسیم هیدراته شده و پر شدن منافذ سیمان افزایش می‌یابد. آنالیز XRD میزان واکنش CH با نانو سیلیس و دوده سیلیس نشان داده شده است ، نتایج حاصل نشان می‌دهد با افزایش نانو سیلیس و دوده سیلیس ، پیک مربوط به CH در طول زمان کاهش می‌یابد.

بررسی XRD سیمانهای حاوی نانو سیلیس و دوده سیلیس و مقایسه آن با سیمان معمولی نشان داده است که افزودن 3% نانو سیلیس به ملات سیمان باعث کاهش اندازه کریستالهای CH می‌شود ، کریستالهای CH جمع‌تر شده و اصطلاحاً چین خورده و در نتیجه سطح مشترک مواد واکنش دهنده نسبت به سیمانهای حاوی دوده سیلیس ، مناسبتر می‌باشد.

افزودن نانوسیلیس و دوده سیلیس بر روی زمان گیرش سیمان مؤثر می‌باشد و زمان گیرش اولیه کاهش می‌یابد. با افزایش نانو سیلیس به سیمان ، ملات سیمان متراکم‌تر شده و نفوذپذیری نسبت به سیمان معمولی بتدریج کاهش می‌یابد.