دانلود مقاله نانوکامپوزیت های خاک رس/پلیمر

اختصاصی از اس فایل دانلود مقاله نانوکامپوزیت های خاک رس/پلیمر دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحه20

مقدمه

تعریف

ویژگیها نانوکامپوزیت­های خاک رس / پلیمر

کاربردهای نانوکامپوزیت­های خاک رس / پلیمر

تاریخچه نانوکامپوزیتهای خاک­رس / پلیمر

تکنولوژی ساخت نانوکامپوزیت­های خاک­رس / پلیمر

رقابت نانوکامپوزیت­های خاک­رس / پلیمر با کامپوزیتهای الیافی

مشکلات توسعه نانوکامپوزیت­های خاک­رس / پلیمر

خلاصه و نتیجه‌گیری

منابع

مقدمه

نانوکامپوزیتهای خاک رس / پلیمر بهبود فوق‌العاده‌ای در بسیاری از خواص فیزیکی و مهندسی پلیمرهایی که در آنها از مقدار کمی پرکننده استفاده می‌شود، ایجاد می‌کند. این تکنولوژی که امروزه می‌تواند کاربرد تجاری نیز پیدا کند، توجه زیادی را طی سالهای اخیر به خود جلب کرده است. عمدة پیشرفت‌هایی که در این زمینه بوقوع پیوسته، طی پانزده سال اخیر بوده و در این مقاله به این پیشرفتها و همچنین مزیتها، محدودیتها و برخی مسایل و مشکلات آن خواهیم پرداخت. هر چند اخیراً پیشرفتهای عمده‌ای در توسعة روشهای سنتزی و کاربرد آنها در پلیمرهای مهندسی صورت گرفته و تحقیقاتی نیز در مورد خیلی از خواص مهندسی آنها صورت گرفته، ولی با اینحال، برای فهمیدن مکانیزم‌هایی که باعث افزایش کارایی در نانوکامپوزیتهای مرسوم به الیاف تقویت می‌شوند، مزیتها و امتیازاتی دارد، ولی هنوز نتوانسته تاثیری در بازار کامپوزیتهایی که در آنها جزء الیافی درصد بالایی دارد، ایجاد کند.

موضوع فناوری نانو طی سالهای اخیر بطور فزاینده‌ای مطرح شده است. عرصة نانو، محدوده‌ای بین ابعاد میکرو و ابعاد مولکولی است و این محدوده‌ای است که دانشمندان مواد و شیمیدان‌ها در آن به مطالعاتی پرداخته‌اند و اتفاقاً مورد توجه آنها نیز قرار گرفته است، مانند مطالعه در ساختار بلورها. ولی تکنولوژی که توسط علوم مواد و شیمی توسعه یافته و به نانومقیاس معروف است، نباید به عنوان نانوتکنولوژی تلقی شود. هدف اصلی در نانوتکنولوژی ایجاد کاربردهای انقلابی و خواص فوق‌العاده مواد، با سازماندهی و جنبش آنها و همچنین طراحی ابزار در مقیاس نانو می‌باشد.

تعریف

نانوکامپوزیت‌های خاک­رس / پلیمر یک مثال موردی از نانوتکنولوژی هستند. در این نوع مواد، از خاک­رس‌های نوع اسمکتیت (Smectite-type) از قبیل هکتوریت، مونت موریلونیت و میکای سنتزی، به عنوان پرکننده برای بهبود خواص پلیمرها استفاده می‌شود. خاک­رس‌های نوع اسمکتیت، ساختاری لایه‌ای دارند و هر لایه، از اتمهای سیلیسیم کوئورانیه شده بصورت چهار وجهی که به یک صفحه هشت وجهی با لبه‌های مشترک از Al(OH) 3 یا Mg(OH) 2 متصل شده، تشکیل شده است. با توجه به طبیعت پیوند بین این اتمها، انتظار می‌رود این مواد خواص مکانیکی فوق‌العاده‌ای را در جهت موازی این لایه‌ها نشان دهند ولی خواص مکانیکی دقیق این لایه‌ها هنوز شناخته نشده‌اند. اخیراً با استفاده از روشهای مدل‌سازی تخمین زده شده که ضریب یانگ در راستای لایه‌ها، پنجاه تا چهارصد برابر بیشتر از یک پلیمر عادی است. لایه‌ها نسبت صفحه‌ای (aspect ratio) بالایی دارند و هر لایه تقریباً یک نانومتر ضخامت دارد، در حالیکه شعاع آن از سی نانومتر تا چند میکرون، متفاوت می‌باشد. صدها یا هزاران عدد از این لایه‌ها بوسیله یک نیروی واندروالسی ضعیف، روی هم انباشته می‌شوند تا یک جزء رسی را تشکیل دهند. با یک پیکربندی مناسب این امکان وجود دراد که رس‌ها را به اشکال و ساختارهای گوناگونی، درون یک پلیمر، به شکل سازمان‌یافته قرار دهیم.

در گذشته، عمدتاً به این شکل از دانه‌های رسی برای افزایش کارایی پلیمر استفاده می‌شود که آنها را در حد میکرونی خرد می‌کردند تا از آنها در تولید پلیمرهای تقویت شده بوسیله پرکننده‌های در اندازه میکرون، استفاده کنند.

اصلی که در نانوکامپوزیت‌های خاک­رس / پلیمر رعایت می‌شود، این است که نه تنها دانه‌های رسی را از هم جدا می‌کنند، بلکه لایه‌های هر دانه را نیز از هم جدا می‌کنند (همانطور که در شکل 1 بصورت شماتیک نشان داده شده است) با انجام این عمل، خواص مکانیکی فوق‌العاده هر لایه نیز بطور موثر بکار می‌آید و این در حالی است که در اجزای تقویت­شده نیز بطور چشمگیری افزایش پیدا می‌کند، زیرا هر جزء رسی خود از صدها تا هزارات لایه تشکیل شده است.

ویژگیها نانوکامپوزیت­های خاک رس / پلیمر

یکی از دستاوردهای تحقیقات این است که مشخص شده که بسیاری از خواص مهندسی هنگامیکه از میزان کمی معمولاً چیزی کمتر از 5% وزنی، پرکننده استفاده شود، بهبود قابل توجهی می‌یابد. در پلیمرهایی چون نایلون (nylon-6) 6 هرگاه از چنین میزان کمی پرکننده استفاده شود، یک افزایش 103 درصدی در ضریب یانگ، 49 درصدی در قدرت کشسانی و 146 درصدی در مقاومت در

پروژه انواع نانوکامپوزیت ها و کاربرد آنها در صنایع هوا و فضا. doc

اختصاصی از اس فایل پروژه انواع نانوکامپوزیت ها و کاربرد آنها در صنایع هوا و فضا. doc دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

نوع فایل: word

قابل ویرایش 64 صفحه

مقدمه:

رشته 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. ساده ترین مثالها از چنین طراحی هایی, به صورت طبیعی در استخوان اتفاق

می افتد 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 نانو کامپوزیت ها بکار برده اند. این استراتژی ها دارای مزایای آشکاری در تولید مواد دانه درشت مشابه می باشند. نیروی محرکه در تولید نانو کامپوزیت ها, این واقعیت است که آنها خواص جدیدی در مقایسه با مواد رایج ارائهمی 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 مریکاسبوجود 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 باشدو 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 بدون تداخل 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 پیششرفته 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.

فهرست مطالب:

مقدمه

1-1-3-2- روش گردابی یاVortex

مشخصات روش گردابی

انتخاب مواد اولیه

اختلاف(ضریب انبساط حرارتی ) زمینه و فاز دوم

خیس شوندگی

2-1-3-2- مخلوط سازی فاز دوم با مذاب

3-1-3-2- ریخته گری کوبشی Squeeze Casting

معایب ریخته گری کوبشی در کامپوزیت ها

4-1-3-2- کامپوزیت های درجا In-Situ Composites

2-3-2- روشهای حالت جامد در تولید MMCs

1- روش اتصال دیفوزیونی

2- روش نورد

3- روش اکستروژن

4- روش متالورژی پودر

3-3-2- تخلخل در کامپوزیت

4-2- خوردگی کامپوزیت ها

1-5-2- انواع کامپوزیت های زمینه آلومینیومی

2-5-2- کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با ذرات(PAMC)1

3-5-2- کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با الیاف کوتاه یا ویسکرز(SFAMC)1

4-5-2-کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با

الیاف پیوسته (CFAMC

5-5-2- کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با بالک فیلامان MFAMC (1)

6-2- نانو کامپوزیت های ماتریس / سرامیکی

1-6-2- نانو کامپوزیت های سرامیکی برای خواص مکانیکی مطلوب

2-6-2- نانو کامپوزیت های کربن – کربن

3-6-2- نانو کامپوزیت های ترکیب Sol – Gel

1-7-2- روش انجماد سریع

2-7-2- روش های اسپری حرارتی

3-7-2- روش آلیاژ مکانیکی

نمودار(1-3) توزیع اندازه ذرات اولیه اکسید مس [4]

 2-3-7-2- آنالیز پودری نانوکامپوزیتی

3-3-7-2- فشردن پودرهای نانوکامپوزیتی درون قوطی

4-3-7-2- تهیه نمونه آلومینیومی بدون ذرات تقویت کننده با ترکیب مشابه نمونه نانوکامپوزیتی

 5-3-7-2- عملیات حرارتی نمونه اکسترود شده

1-8-2- نانو کامپوزیت ها برای پوشش دهی سخت

2-8-2- پوشش های نانوکامپوزیتی در سیستم های هوا فضا

3-8-2- نانوکامپوزیت ها درصنعت خودروسازی

4-8-2- نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری درصنعت هوا – فضا

شکل 9-2 استفاده از نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری در صنعت هوا و فضا

نتیجه گیری

فهرست اشکال:

شکل1-2 ریز ساخار کامپوزیت های زمینه آلومینیومی ریخته گری شده را که حاوی بیش از 40% ذرات تقویت کننده SiC هستند[1]

شکل2-2 ریزساختار کامپوزیت های AMC تقویت شده با الیاف کوتاه

شکل 2-3 ریزساختاری از این کامپوزیت ها را نشانمی دهد[1]

شکل 4-2 ریز کامپوزیت تقویت شده با ذرات SiC سخت در گرافیت نرم[1]

شکل های 5-2 میکروساختار SEMپوشه ای اولیه آلومینیوم دربزرگنمایی های مختلف را نشان می دهد[4]

شکلهای 6-2 مورفولوژی پودرهای اولیه اکسید مس و پودرهای اولیه مس را دربزرگنمایی های مختلف نشان می دهد

شکل7-2 تصویر SEM نشان دهنده مورفولوژی پودرهای اولیه اکسید مس[4]

شکل8-2 اجزای اصلی سنج هال برای اندازه گیری چگالی ظاهری پودرها[4]

فهرست جداول:

جدول 1-3 مشخصات و خلوص پودرهای استفاده شده

جدول 2-3 شرایط لازم جهت ساخت کامپوزیتO3 Al- Cu/Al2

جدول 3-3 شرایط فرآیند اکستروژن گرم

پاورپوینت 22 صفحه ای معرفی و روش های تولید نانوکامپوزیت های پلیمری

اختصاصی از اس فایل پاورپوینت 22 صفحه ای معرفی و روش های تولید نانوکامپوزیت های پلیمری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پاورپوینتی مناسب جهت ارایه و سمینار دانشجویان کاردانی تا ارشد

نانوکامپوزیتهای پلیمری نسل جدیدی از مواد هستند که شامل یک ماتریس پلیمری و کمتر از 10 درصد وزنی از یک تقویت کننده نانومتری می باشند. تقویت کننده های نانومتری به علت داشتن نسبت طول به قطر L/D) )زیاد، ابعاد بسیار کوچک و میزان سطح بسیار بالا در مقایسه با تقویت کننده های معمولی نظیر الیاف شیشه و تالک،‌ در سطح بارگذاری loading)) کمتری باعث بهبود خواص مورد نظر گردیده و مسائل مربوط به تقویت کننده های رایج نظیر افزایش وزن ،‌ نقایص سطحی و مشکلات فرآیندی در آنها کمتر دیده می شود.