پارسیسم

کاتالیست جدید برای تولید هیدروژن

محققان دانشگاه استانفورد موفق به ساخت کاتاليست جديدي براي به اصطلاح واکنش سير تکاملي هيدروژن شدند.

 

 

اين کاتاليست که از نانوذرات دي‌سولفيد موليبدن رشد يافته بر روي گرافن ساخته شده، ممکن است که براي کاربردهاي صنعتي در مقياس بزرگ در آينده، جايگزين واقعي براي پلاتين گران‌قيمت باشد.

 

هيدروژن مي‌تواند جايگزين زيست‌سازگاري براي سوخت‌هاي فسيلي مرسوم باشد، بويژه اگر به صورت الکتروشيميايي از آب دريا توليد شود.

 

با اين حال قبل از آن، دانشمندان نياز دارند که براي افزايش راندمان واکنش هيدروژن الکتروشيميايي(HER) کاتاليست‌هاي پيشرفته‌اي بسازند. امروزه، موثرترين کاتاليست HER، آنهايي هستند که از فلزات گروه پلاتين ساخته مي‌شوند؛ اما اين فلزات گران هستند.

 

اکنون هونگجي داي و همکارانش نشان داده‌اند که صفحه‌هاي اکسيد گرافن انعطاف‌پذير را مي‌توان بعنوان يک بستر ايده‌آل براي نانوذرات دي‌سولفيد موليبدن استفاده کرد.

 

هيبريد دي‌سولفيد موليبدن \ اکسيد گرافن احياء شده حاصله فعاليت الکتروکاتاليستي بسيار بالايي براي HER دارد. فعاليت اين کاتاليست بسيار بهتر از فعاليت کاتاليست‌هاي دي‌سولفيد موليبدن توليد شده بدون گرافن است.

 

شيب تافل که نشان‌دهنده سرعت يک واکنش الکتروشيميايي است، براي اين نانوکاتاليست برابر با 41 mV/decade است که از فعاليت کاتاليست‌هاي دي‌سولفيد موليبدن بسيار بيشتر است.

 

اين مقدار از تعداد زياد سايت‌هاي کناره کاتاليستي روي نانوذرات دي‌سولفيد موليبدن و اين حقيقت که اين ماده با شبکه گرافني زيرين به خوبي جفت مي‌شود، ناشي شده است.

 

بعلاوه اين کاتاليست هيبريدي اضافه‌ولتاژ کوچکي و چگالي جريان بزرگي دارد و حتي بعد از 100 چرخه فعال باقي مي‌ماند. داي گفت که کاتاليست‌هاي مرسوم از قبيل پلاتين و پالاديوم اگرچه خيلي کارآمد، اما گران‌قيمت هستند.

 

بواسطه داشتن عملکرد خوب و هزينه پايين اين نانوکاتاليست هيبريدي، ما مي‌توانيم پيش‌بيني کنيم اين کاتاليست در کاربردهاي صنعتي آينده احتمالا جايگزين فلزات گران‌قيميت قبلي شود.

 

اين محققان کاتاليست‌هاي هيبريدي خود را طي واکنش سولووترمال(solvothermal) تتراتيوموليبدات آمونيوم (NH4MoS4) و هيدرازين در محلول دي‌متيل‌فرمايدِ اکسيد گرافن در دماي 200 درجه سلسيوس براي يک شب ساختند.

 

در طول اين فرآيند، اکسيد گرافن به اکسيد گرافن احياء شده (RGO) و (NH4MoS4) به دي‌سولفيد موليبدن روي RGO بوسيله هيدرازين احياء شدند.

 

جزييات اين کار تحقيقاتي در مجله‌ Journal of the American Chemical Society منتشر شده است.



موضوع مطلب : جدیدترین اخبار شیمی
نوشته شده در چهارشنبه دوازدهم مرداد 1390 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
اصول الکتروشیمیایی در مقیاس نانو هم محقق می شود

محققان با بررسی چگونگی رفتار نانولوله های کربنی در برابر محرک های خارجی دریافتند که اصول الکتروشیمیایی حتی در مقیاس نانو صادق هستند.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، فیزیک دانان دانشگاه گوتنبرگ در سوئد، در پی یافتن پاسخی برای محدودیت های رفتاری نانولوله های کربنی، پی بردند كه اصول الکتروشیمیایی، حتی در مقیاس نانو صادق هستند. در این بین، خواص منحصربه فرد نانولوله کربنی می تواند با فیزیک کلاسیک ترکیب شده و منجر به بهبود کامپیوترهای کوانتومی در آینده شود.

.........



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در پنجشنبه نوزدهم خرداد 1390 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
تولید نانو الیاف جدید برای ثصفیه هوا

پژوهشگران شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان با انجام تحقیقاتی موفق به تولید نانو الیاف شدند که علاوه بر تصفیه هوا می تواند برای تصفیه خون نیز به کار برده شود.

محمدرضا صادقی - مجری طرح در گفتگو با مهر این نانو الیاف را، نوعی الیاف توخالی پلیمری دانست و افزود: این الیاف در بسته های 3 تا 4 هزارتایی در داخل میله ای به نام مدول قرار می گیرند.

 

وی با بیان اینکه این الیاف در اندازه های 100 تا 200 نانومتری تولید شده است، خاطرنشان کرد: بر روی این الیاف حفره های ریزی وجود دارد که می تواند در دستگاه های میکرو فیلتراسیون کاربرد داشته باشد.

این محقق با بیان اینکه دستکاه میکرو فیلتراسیون برای تصفیه آب و هوا مورد استفاده قرار می گیرد، اضافه کرد: نانو الیاف تولید شده توانایی جذب گرد و غبار هوا را دارد. از این رو با نصب این فیلترها بر روی پنجره ها و ورودیهای منزل می تواند علاوه بر تصفیه هوا، مانع از گرد و غبار به داخل ساختمان می شود.

صادقی به کاربردهای پزشکی این نانو الیاف اشاره کرد و اظهار داشت: نانو الیافهای تولید شده به عنوان فیلتر در دستگاه دیالیز به کار برده می شود به گونه ای که خون با عبور از جداره این الیاف می تواند نسبت به تصفیه خون اقدام کند.

وی ادامه داد: تولید این نانو الیاف در مرحله نیمه صنعتی قرار دارد و پایان سال به تولید انبوه می رسد.



موضوع مطلب : گوناگون از شیمی
نوشته شده در سه شنبه هفدهم خرداد 1390 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
ارایه ی روشی جدید برای تولید آب آسامیدنی

پژوهشگران انگلیسی در یک شبیه سازی رایانه ای توانستند امکان تهیه آب آشامیدنی از آب دریا با استفاده از فناوری نانو را ارزیابی کنند.

با توجه به افزایش تقاضای آب از سوی جامعه جهانی، تهیه آب آشامیدنی از آب دریا، یکی از مهمترین چالشهای انسان در دهه های آینده خواهد بود و فناوری نانو می تواند در این مورد راهکارهای موثری را ارائه کند.

 

در این راستا، گروهی از دانشمندان دانشگاه "استراثکلاید" در گلاسگوی انگلیس با استفاده از یک شبیه سازی رایانه ای احتمال واقعی دستیابی به این هدف را با کمک نانولوله های کربنی مورد ارزیابی قرار دادند.

 

این سیستم برپایه فرایند اسمز وارونه عمل می کند. در یک فرایند عادی اسمز، آب با غلظت کمتر محلولها از یک غشای نفوذپذیر عبور می کند و به سمت آب با غلظت محلولهای بیشتر (در مورد دریا، آب شور) حرکت می کند.

 

این درحالی است که برای به دست آوردن یک مسیر وارونه فشار بیشتری را به آب شور وارد می کنند، در این روش آب شور به طرف غشاء حرکت می کند و به این ترتیب نمک در یک طرف غشاء مانده و آب به طرف دیگر رفته و با آب آشامیدنی ترکیب می شود.

 

این روش، نمکزدایی آب را امکانپذیر می کند اما تولید فشار لازم برای این فرایند هزینه بالایی دارد و از نظر اقتصادی به صرفه نیست.

 

بنابراین، این دانشمندان نانولوله های کربنی را وارد عمل کردند. این نانولوله ها آب را با کیفیت بهتری از نمکهای محلول جدا می کنند و میزان اثربخشی غشاء را افزایش می دهند.

 

در این سیستم، در هر بار، چندین مولکول آب می توانند با همان سرعت غشاهای سنتی از خلل و فرجهای بسیار ریز حاضر در بین اتمهای کربن عبور کنند، اما یونهای سدیم، کلر و سایر مواد معدنی نمی توانند رد شوند.

 

به این ترتیب، عملکرد سیستم بهتر می شود و فشار لازم برای عملکرد اسمز وارونه و در نتیجه هزینه فرایند نمکزدایی کاهش می یاید.

 

براساس گزارش آزونانو، برپایه این مدل شبیه سازی شده، با کمک نانولوله ها می توان برای اسمز وارونه به غشایی دست یافت که برای عبور مولکولهای آب 20 برابر قابلیت نفوذپذیری بیشتری دارد و برای دور کردن یونهای نمک، بسیار موثرتر از غشاهای فعلی موجود در بازار است.



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در سه شنبه هفدهم خرداد 1390 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
محلول های مغناطیسی نانو
محلول‌های مغناطیسی یکی از شاخه‌های فناوری نانو است که کمتر از دیگر شاخه‌های نانو به آن پرداخته شده‌است، ولی به تازگی کاربردهای جدیدی برای آن یافت شده است.
محلول‌های مغناطیسی (Ferro fluid) از ذرات بسیار ریز کلوییدی ( درحدود 100-10 نانومتر (9-10) از جنس فلزاتی که خاصیت مغناطیسی دارند(مانند آهن و کبالت) به حالت  سوسپانسیون در مایعی ، ساخته میشوند . پخش‌ کردن ذرات در مایع را می توان به کمک یک واکنش شیمیایی انجام ‌داد. ذرات پخش شده در مایع به علت ریز بودن به صورت کلوئیدی هستند ولی پس از گذشت مدت زمان نسبتاً کوتاهی به هم پیوسته و ذرات بزرگتری را تشکیل می‌دهند ، که در ا ین صورت حالت کلوییدی آن از بین رفته ، ذرات در محلول ته ‌نشین شده و خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند .
هر قدر که ذرات ریزتر باشند ، محلول خاصیت مغناطیسی بهتری از خود نشان می‌دهد. به این علت است که در هنگام تولید ، موادی با نام " سورفاکتانت " به محلول اضافه می‌شود که روی دیواره‌های آن را می پوشاند و مانع از به هم پیوستن و بزرگ شدن ذرات می‌شود و ذرات با گذشت زمان خاصیت خود را از دست نمی‌دهند. در شکل زير می توانيد نجوه قرار گرفتن ذرات مغناطيسی و مولکول های سورفاکتانت را مشاهده کنيد.

منبع: nanoclob



موضوع مطلب : نانو شیمی
نوشته شده در پنجشنبه سی ام اردیبهشت 1389 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
دنیای رنگارنگ نانو

شکل گیری نانو ذرات طلا از جمله آزمايش‌های ساده و تکرارپذير مقياس نانو است. اين فرآيند را می‌توان با چشم ديد زيرا تحولات آن همراه با تغییر رنگ است. برای توليد نانو ذرات طلا در اين آزمايش، از يک نمک طلا و آنیون‌های سیترات استفاده می‌شود. آنیون‌های سیترات به صورت لایه‌ای بر روی نانو ذرات جذب گرديده و سبب می‌شوند که نانو ذرات به یکديگر نچسبند. در این آزمايش، می‌توان وجود سوسپانسیون کلوییدی طلا را به وسیله‌ی بازتابش نور لیزر اثبات کرد. باید توجه داشت که اگر لایه‌ی آنیونی، از آنیون های کوچکتری تشکیل شده باشد، نانو ذرات به یکدیگر نزدیک شده و رنگ جديدی از نانوذرات طلا ديده می‌شود.

مواد و تجهيزات مورد نیاز

مواد

1-محلول 1 مولار هیدروژن تتراکلرو اوریت  

روش تهيه: 1/0 گرم از HAuCl4  ر ا در 500 میلی لیتر آب مقطر حل کنید. اگر این محلول در يک بطری قهوه‌ای رنگ نگه‌داری شود، می توان از قبل آنرا آماده کرد.

2-تری سدیم سیترات 1 درصد  

روش تهيه: 5/0 گرم Na3C6H5O7.2H2O ( سدیم سیترات دو آبه) را در 50 میلی لیتر آب مقطر حل کنید.

3-محلول 1 مولار کلريد سديم

روش تهيه: 5/0 گرم NaCl (نمک طعام) را در 10 میلی لیتر آب مقطر حل کنید.

·توجه: با محلول‌های تهيه شده می‌توان اين آزمايش را 25 بار تکرار کرد.

تجهيزات

1-ارلن ماير 50 ميلی‌ليتری

2-همزن مغناطيسی 1 سانتی‌متری

3-گرم‌کن همزن دار (Heater Stirrer)

4-2 لوله آزمايش

5-نشانگر ليزری

6-قطره چکان

 

شرح آزمايش

 1 . 20 میلی لیتر از محلول 1 میلی مولار  HAuCl4 را در ارلن مایر بریزید. ارلن را روی گرم‌کن همزن دار قرار داده و یک همزن مغناطيسی داخل آن بیندازید و اجازه دهید محلول بجوش آيد.

2 . 2 میلی لیتر از محلول تری سدیم سیترات را به محلول جوشان اضافه کنید. محلول کلوئيدی طلا با کاهش یون‌های طلا (III) اندک اندک تشکيل می‌شود. محلول اوليه به رنگ زرد کم رنگ ديده می‌شود. اين محلول به تدريج به رنگ آبی، بنفش و قرمز تيره درمی‌آيد. رنگ قرمز تیره نقطه پايان آزمايش را نشان می‌دهد

3 . يکی از راه‌های شناسايي يک سوسپانسیون کلوییدی، بازتابش پرتو ليزر توسط ذرات معلق درون سوسپانسیون است

 نشانگر لیزری، نور پلاریزه ( قطبی شده) منتشر می‌کند و می‌توان آن را در جهتی قرار داد که به نظر برسد، پرتو نور تابيده شده در عبور از محلول محو می‌گردد. پرتو نور لیزری که در یک جهت قابل مشاهده است ، در جهت عمود بر مسیر اول کاملا نامریی می شود.

4. دو لوله آزمایش بردارید و هر دو را از محلول قرمز رنگ پايانی پر کنید. به یکی از لوله‌ها 5 تا 10 قطره محلول کلرید سدیم اضافه کنید. تغییر رنگی که مشاهده می‌کنيد به دلیل نزدیک شدن نانوذرات طلا به یکدیگر (و بزرگ شدن اندازه ذرات) است.  



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در پنجشنبه سی ام اردیبهشت 1389 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
حسگر الكتروشيميايي با كمك نانولوله هاي كربني ساخته شد
حسگر الكتروشيميايي با كمك نانولوله هاي كربني ساخته شد
شيمي دانان ايراني، الكترود كربن شيشه‌اي اصلاح شده‌اي را با نانولوله كربني عامل دار شده ساخته‌اند كه مي‌تواند سيستامين موجود در نمونه‌هاي بيولوژيكي را به طريق الكتروشيميايي اندازه‌گيري كند.
نانو،استفاده از فناوري نانو، افق‌هاي جديدي را براي استفاده از نانوذرات و نانولوله‌هاي كربني در شيمي تجزيه و تشخيص برخي از تركيبات شيميايي و بيولوژيكي گشوده است.
يكي از كاربردهاي جذاب نانوذرات و نانولوله‌هاي كربني، تسهيل واكنش‌هاي انتقال الكترون است. به همين دليل به عنوان يك واسطه‌گر در ساخت حسگرها و زيست حسگرها استفاده مي‌شود كه سينتيك واكنش‌هاي الكتروشيميايي كند را طي فرايندي به نام الكتروكاتاليز، تسريع كرده و راهي براي اندازه‌گيري الكتروشيميايي آنها فراهم مي‌نمايد.
"فرشته چكين" دانشجوي دكتري شيمي تجزيه، گفت: "از آنجايي كه برخي از اسيدهاي آمينه تركيبات گوگرددار هستند، اكسايش الكتروشيميايي آنها در سطح الكترودهاي معمولي بسيار كند است، از اين رو نمي‌توان آنها را در سطح الكترودهاي معمولي به روش الكتروشيميايي تبيين و اندازه‌گيري نمود.
وي افزود: بنابراين براي تسريع فرايند الكترودي آنها، از واسطه‌گرهاي مختلف استفاده و الكترودهاي اصلاح شده شيميايي ساخته مي‌شود. به اين منظور، ساخت الكترود كربن شيشه‌اي اصلاح شده با نانولوله كربني عامل‌دار شده براي اندازه‌گيري الكتروشيميايي سيستامين مد نظر قرار گرفت.
اين دانشجوي دكتراي شيمي تجزيه خاطر نشان كرد: "تحقيق انجام شده يك پژوهش بنيادي است كه مي‌تواند به عنوان حسگر الكتروشيميايي براي اندازه‌گيري سيستامين در نمونه‌هاي بيولوژيكي در آزمايشگاه‌هاي باليني و مراكز پژوهشي استفاده گردد".
اين پژوهش در مجله Journal of Electroanalytical Chemistry (جلد633، صفحات192-187، سال2009) منتشر شده است.

منبع : ايرنا


موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در پنجشنبه شانزدهم اردیبهشت 1389 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
تحول جدید در ترانزیستورهای گرافنی

دانشمندان به تازگی موفق به ایجاد تحول جدید در ترانزیستورهای گرافنی شده‌اند. 

حركت سریع الكترون‌ها در گرافن به این دلیل است كه آنها شبیه ذرات نسبیتی بدون جرم، عمل می‌كنند. این خاصیت و دیگر خواص مكانیكی و فیزیكی غیرمعمول، بدین معنی است كه می‌توان این ماده‌ی شگفت‌انگیز را در الكترونیك جایگزین سیلیكون كرد و برای ساخت ترانزیستور‌هایی سریع‌تر از ترانزیستور‌های امروزی، استفاده كرد.



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در چهارشنبه بیست و پنجم فروردین 1389 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
پیشرفت در علم و فناوری كوانتومی با مطالعه نانوالماس

گروهی از دانشمندان دانشگاه هاروارد با تولید افزاره‌های نانوسیم الماسی، توانستند گام دیگری در جهت كاربردی ساختن علوم و فنون كوانتومی بردارند.

این نانوسیم‌های الماسی می‌توانند فوتون‌ها گسیل‌شده از مركز رنگی را هدایت و جهت‌دهی كنند.

این یافته می‌تواند منجر به كلاس جدیدی از افزاره‌های نانوساختاری الماسی كه برای مخابرات و محاسبات كوانتومی مناسب هستند، شود و نیز باعث پیشرفت در زمینه‌های گوناگونی از حسگرهای زیست‌شناختی و شیمیایی گرفته تا تصویربرداری علمی شود.

محققان همچنین متوجه شدند كه عملكرد یك چشمه فوتون منفرد، كه بر گسیل نور از نقص موجود در بلور الماس (مركز رنگی مربوط به جای ‌خالی نیتروژن (NV)) استوار است، می‌تواند با نانوساختاری كردن الماس و ایجاد نقص در داخل نانوسیم الماسی بهبود یابد.

یك مركز رنگ با گسیل و جذب فوتون‌ها می‌تواند "ایجاد ارتباط " كند.

جریان فوتون‌های گسیل شده از یك مركز رنگ می‌تواند وسیله‌ای برای انتقال اطلاعات و كنترل، گیراندازی و ذخیره‌سازی فوتون‌ها شود كه یك امر اساسی در هر وسیله مخابراتی و محاسباتی است. با این‌حال، جمع‌آوری مؤثر فوتون‌ها بسیار مشكل است، زیرا مراكز رنگ به طور عمیق در داخل الماس قرار گرفته‌اند.

ماركو لونگار، مدیراین گروه تحقیقاتی، توضیح می‌دهد كه بسیار مشكل خواهد بود اگر شما بخواهید مواجه مستقیم با مركز رنگ داشته باشید و آنرا در كاربردهای واقعی استفاده كنید.

چیزی كه هنوز پیدا نشده بود، واسطی (interface) بوده است كه بتواند تماس بین دنیای نانوی مركز رنگ و دنیای ماكروی مربوط به تارها و عدسی‌های نوری را ایجاد كند.

افزاره نانوسیمی الماسی با مهیاكردن یك واسط طبیعی و كارآمد برای پروب مركز رنگ منفرد، و درخشان‌تر كردن و بالابردن حساسیت آن، راه‌حل این مشكل را ارائه می‌كند.

خواص نوری افزایش یافته كه از این كار نتیجه می‌شود باعث افزایش ده برابری در جمع‌آوری فوتون‌ها نسبت به افزاره‌های معمولی الماسی می‌شود.

این افزاره نانوسیمی می‌تواند كانالی برای فوتون‌ها گسیل‌شده و وسیله‌ای برای جهت‌دهی آسان آنها باشد.

این افزاره جدید می‌تواند چشمه پایدار و درخشانی از فوتون‌های منفرد در دمای اتاق ایجاد كند و كاربرد اساسی در محاسبات ایمن و سریع داشته باشد.

به علاوه، این نانوسیم الماسی برای غلبه بر موانعی طراحی شده‌است كه در سایر سیستم‌های پیشرفته- مانند مولكول‌های رنگ‌دانه‌ای فلورسانت، نقاط كوانتومی و نانولوله‌های كربنی- چالش ایجاد می‌كنند؛ همچنانكه این افزاره می‌تواند به سادگی تولید شود و با انواع مختلفی از ساختارهای نانومكانیكی مجتمع شود.

این محققان نتایج خود را در مجله‌ی Nature Nanotechnology منتشر كرده‌اند.

منبع:خبرگزارى فارس



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در یکشنبه پانزدهم فروردین 1389 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
تولید نانوسیم‌های نمکی ابررسانا در ابعاد کوچک‌تر از ۱ نانومتر

دانشمندان کوچک‌ترین ابررسانای جهان را از ورقه‌های ۴ جفت-مولکولی و در ابعاد کوچک‌تر از یک نانومتر تولید کردند. با این کشف، نظریه صدساله امکان‌ناپذیری ابررسانایی در ریزمقیاس ابطال شد.

از زمان کشف ابررسانایی در سال ۱۹۱۱ / ۱۲۹۰، این اثر را پدیده‌ای بزرگ‌مقیاس در نظر گرفته‌اند؛ یعنی مجموعه بزرگی از اتم‌ها می‌توانند جریان الکتریکی را بدون اتلاف منتقل کنند و در مقیاس‌های ریز، چنین پدیده‌ای امکان‌پذیر نیست؛ اما مطالعات جدید صورت گرفته از سوی دانشمندان دانشگاه اوهایو نشان می‌دهد که نانو سیم‌های ابررسانا می‌توانند به یک احتمال بسیار زیاد برای انرژی‌رسانی به ابزارهای ریز الکترونیکی استفاده شوند.

سا وای لا، فیزیکدان دانشگاه اوهایو گفت:« دانشمندان معتقدند ایجاد پیوستگی‌ها در مقیاس نانو با استفاده از رساناهای فلزی تقریبا غیرممکن است، زیرا با کوچک‌تر شدن اندازه سیم، مقاومت نیز افزایش خواهد یافت. این سیم‌های نانو آن‌قدر داغ می‌شوند که ممکن است ذوب یا منفجر شوند.»

لا و همکارانش برای عبور از این مشکل باید ملکول‌هایی از نمک آلی معروف به (BETS)۲-GaCl۴ تولید و آن را بر روی سطحی از نقره قرار می‌دادند. آن‌ها همچنین باید ملکول‌ها را تا دمای ۲۶۳- درجه سانتی‌گراد (۱۰ کلوین بالای صفر مطلق) خنک می‌کردند.

اما دانشمندان امیدوارند بتوانند از مواد دیگری استفاده کنند که قادر به تشکیل سیم‌های ابررسانای نانو در دمای گرم‌تر باشد.

این ابررسانا بسیار ریزتر از سر یک سوزن است که اندازه‌ای معادل یک هزار نانومتر دارد و بیشتر حول و حوش ابعاد مولکول دی.ان.ای است که حدود ۲ نانومتر پهنا دارد.

این مطالعه نشان داد که نمک‌های آلی می‌توانند بر زیرلایه‌های فلزی چون نقره رشد کنند. مدارهای الکترونیکی به‌کار رفته در ابزارهای مختلف، از لباس‌ها تا حسگرهای قابل نصب بر روی قلب یا مغز، بسیار کوچک‌تر و انعطاف‌پذیرتر از قبل شده‌اند. ظهور آینده سیم‌های ابررسانا‌ ریز تنها باید توسعه ابزارهای الکترونیکی در مقیاس نانو را سرعت بخشند

منبع:خبر آنلاین



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در یکشنبه پانزدهم فروردین 1389 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
توسعه كاتاليزور نانو ساختار دو فلزي با کاربرد مؤثر در پيل‌هاي سوختي
توسعه كاتاليزور نانو ساختار دو فلزي با کاربرد مؤثر در پيل‌هاي سوختيمحققين رشته مواد از دانشگاه واشنگتن شهر سنت‌لوئيس تكنيكي را براي كاتاليزور پيل‌سوختي دو فلزي توسعه داده‌اند. اين كاتاليزور محکم، کارآمد و 2 تا 5 برابر بيشتر از كاتاليزورهاي تجاري موجود مؤثر بوده و همچنين براي کاربردهاي غير از پيل سوختي نيز باارزش است.پژوهشگران اين دانشگاه، با همكاري آزمايشگاه ملي بروک‌هاون (Brookhaven)، به توسعه اين كاتاليزور پرداخته‌اند. كاتاليزور مذكور شامل هسته‌اي از جنس پالاديوم است كه شاخه‌ها يا بازوهايي درخت مانند از جنس پلاتين، روي آن تثبيت شده‌اند. به گونه‌اي كه در نهايت اين نانوساختار شامل هسته‌اي 9 نانومتري از جنس پالاديوم و شاخه‌هاي پلاتيني 7 نانومتري مي‌باشد. سپس محققين كاتاليزور را با استفاده از ويتامين C (L-ascorbic acid) در محلول آبي سنتز نموداند.
طبق گفته محققين، اين نانوساختار در دماي اتاق و در طي فرآيند واكنش كاهش اكسيژن، نسبت به جديدترين تکنولوژي كاتاليزور پلاتين تجاري 5/2 برابر مؤثرتر است (بر اسا جرم پلاتين) و همچنين 5 برابر از كاتاليزورهاي تجاري معمولي مؤثرتر مي‌باشد. همچنين در دماي 60 درجه سانتي‌گراد (دماي عملياتي اغلب پيل‌هاي سوختي)، عملكرد نانوساختارها تقريباً به ميزان تعيين شده توسط وزارت انرژي آمريكا مي‌رسد.
زيا (Xia)، استاد مهندسي بيوپزشكي دانشگاه واشنگتن و مدير تيم تحقيقاتي دانشگاه واشنگتن و آزمايشگاه ملي بروکهاون گفت: «دو راه جهت مؤثر نمودن کاتاليزور وجود دارد. يکي از آن‌ها کنترل اندازه کاتاليزور و کوچک نمودن آن است که موجب افزايش سطح ويژه آن بر روي ماده پايه مي‌شود، و ديگري تغيير آرايش اتم‌ها بر روي سطح مي‌باشد. ما هر دو کار را انجام داده‌ايم. اتم‌هاي سطحي مي‌توانند آرايش چهاروجهي يا شش‌وجهي داشته باشند که ما شبکه شش‌وجهي را انتخاب نموده‌ايم زيرا اين آرايش جهت واکنش کاهش اکسيژن دو برابر بهتر از آرايش چهاروجهي است.
همچنين وي افزود: «امروزه، روش رشد دادن هسته‌ها درون محلول، تکنيک مناسبي براي منترل دقيق شکل و ترکيب نانوساختارهاي فلزي به‌شمار مي‌رود. زماني که ماده‌اي به اين کوچکي داشته باشيم، اتم‌ها تمايل به تجمع دارند و در نتيجه مي‌توانند موجب کاهش سطح ويژه شوند. دليل اصلي کارآمد بودن روش ما، توانايي ثابت نگهداشتن بازوهاي پلاتيني مي‌باشد، به گونه‌اي که اين بازوها به اطراف حرکت نمي‌کنند و به اين طريق به پايداري آن مي‌افزايند. همچنين با آرايش اتم‌ها بر روي هر شاخه، فعاليت آن افزايش يافته است»
زيا و همکاران در حال جستجو براي امکان افزودن ساير فلزهاي ارزشمند مثل طلا به کاتاليزورهاي دوفلزي و در نتيجه تبديل آن به کاتاليزور سه‌فلزي مي‌باشند. طلا قادر است مونوکسيدکربن را، که يک محصول جانبي واکنش کاهش در برخي پيل‌هاي سوختي است، اکسيد نموده و کاتاليزور را در برابر مسموم شدن توسط مونوکسيدکربن مقاوم نمايد.

منبع: کمیته راهبری پیل سوختی ایران



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در پنجشنبه پنجم فروردین 1389 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
مغناطیسی كردن باكتری‌ها

مغناطیسی كردن باكتری‌ها برای كاربردهای صنعتی بزودی در كشور امكان‌پذیر می‌شود.

اسماعیل كفایتی رئیس مركز تحقیقات نانوفناوری شهید چمران در گفت‌و‌گو با خبرنگار علمی خبرگزاری فارس گفت: در دنیا به كمك نانوذرات روی باكتری‌ها فعالیت‌هایی روی گوگردزدایی از نفت از این طریق كار شده است، اما در كشور این برای نخستین بار است كه این مطالعات صورت می‌گیرد.

وی افزود: اما در حال حاضر قصد داریم كاربردهای صنعتی بیشتر با ویژگی‌های جدید‌تر را از این نانوذرات رونمایی كنیم و به دنیا بفهمانیم كه محققان ایرانی می‌توانند.

كفایتی تصریح كرد: در این پروژه می‌خواهیم اثرات جدیدی از نانوذرات مغناطیسی را روی باكتری‌ها و قارچ‌ها نشان دهیم به منظور اینكه بتوانیم جداسازی آنها را از سایر محصولات راحت‌تر امكان‌پذیر كنیم.

وی گفت: این كار تحقیقاتی در كشور با همكاری پژوهشكده ژنتیك در حال انجام است و تاكنون نیز مراحل رشد و اندازه‌گیری آن طی شده است و توانسته‌ایم منحنی رشد آن را با موفقیت رسم كنیم و در حال حاضر روی كاربردهای صنعتی ویژه آن كار می‌كنیم.

رئیس مركز تحقیقات نانوفناوری شهید چمران با اشاره به این خبر علمی كه باعث سربلندی و خودكفایی كشور است اظهار داشت: پژوهشكده ژنتیك باكتری مهندسی ژنتیك شده را در اختیار ما قرار داده‌ است و ما نانوذراتی را سنتز كرده‌ایم و می‌خواهیم برای كاربرد مشخص آن را ارزیابی ‌كنیم.

وی گفت: این كار تحقیقاتی توسط گروه ۵ نفره از محققان ایرانی درحال انجام است و بزودی اطلاعات و خواص كامل آن را اعلام می‌كنیم.

منبع:
خبرگزارى فارس (www.farsnews.com)



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در دوشنبه بیست و چهارم اسفند 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
نانوفناوری در زمینه مواد

رئیس دبیرخانه ستاد فناوری نانو استان یزد از تولید ۱۰ محصول نانویی در پارک فناوری یزد خبر داد و گفت: شرکت های نانوفناوری پارک در زمینه مواد، الیاف پزشکی و موادنانویی برای کاربرد در محیط زیست محصولات خود را تولید می کنند.

مهدی کلانتر در گفتگو با خبرنگار مهر با اشاره به استقرار ۳۷ شرکت در مرکز رشد بیوتکنولوژی پارک فناوری یزد، گفت: از میان شرکتهای مستقر ۸ شرکت در زمینه نانو فعال هستند ۲ شرکت فعال نانویی دیگر پارک فناوری یزد نیز در مرکز رشد فناوری نساجی محصولات خود را تولید می کنند.

رئیس ستاد فناوری نانو استان یزد با اشاره به محصولات تولید شده ۸ شرکت مستقر در مرکز رشد بیوتکنولوژی پارک گفت: محصولات این شرکت ها شامل نانو نقره، تولید نانو ذره آهن (فروفلوئید)، مواد ضد میکروبال، کیسه فریزر و کیسه زباله ضد میکروبال، مواد با خاصیت گرایش A، نانو فیلترهای سرامیکی، ذرات نانو اکسید روی از غبار کوره قوس الکتریکی، نانو الیاف جاذب مواد رادیو ایزوتوپ با استفاده از زئولیت ها، نانوارگانو رسها و نانو بیوتکنولوژی است.

وی در ادامه به محصولات ۲ شرکت فعال در مرکز رشد نساجی استان یزد اشاره کرد و گفت: این دو شرکت در زمینه تحقیق پیرامون کاربرد فناوری نانو در زمینه صنعت نساجی و پوشاک و الیاف کامپوزیت نانو مس پلی پروپیلن با خاصیت ضد میکروبی فعالیت می کنند.

رئیس دبیرخانه ستاد فناوری نانو استان یزد با تاکید بر این که دبیرخانه ستاد فناوری نانو استان در پارک علم و فناوری یزد مستقر است، گفت: این ستاد متشکل از مراکز آموزش عالی و تحقیقاتی، صنایع و معادن و استانداری است که در خصوص گسترش این فناوری در سطوح مختلف دانش آموزی، دانشجویی، کارکنان و متخصصان صنایع استان فعالیت می کند.

کلانتر به فعالیت های دیگر این ستاد در استان یزد اشاره کرد و گفت: این ستاد همچنین برای به کارگیری فناوری نانو در بهینه سازی صنایع استان یزد نیز برنامه ریزی و فعالیت می کند

منبع:خبرگزارى مهر (www.mehrnews.com)



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در دوشنبه بیست و چهارم اسفند 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
بررسي رفتار ديناميكي كامپوزيت‌هاي نانوالياف

پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت، عملکرد ديناميكي كامپوزيت‌هاي تقويت شده با نانوالياف را بررسي و تحليل كردند و به پاسخ مکانيکي نانوکامپوزيت‌ها، تحت بار ديناميکي پايدار دست يافتند.

به گزارش سرويس پژوهشي ايسنا، نحوه پاسخ نانوكامپوزيت‌هاي مورد استفاده در وسايل الکترونيکي يا سازه‌يي به بارهاي احتمالي وارد به آنها، موجب عملکرد متفاوت اين مواد مي‌شود كه با شناخت صحيح اين پاسخ‌ها، مي‌توان عملکرد اين وسايل را بهبود داد.

سيد محمد هاشمي‌نژاد، محقق دانشگاه علم و صنعت كه پژوهشي را در اين زمينه انجام داده، هدف از انجام اين پژوهش را به دست آوردن پاسخ مکانيکي نانوکامپوزيت‌ها، تحت بار ديناميکي پايدار، بيان کرد و افزود: در اين تحليل، اثرات کوچک شدن ناهمگني‌ها (نانوفيبرها) در رفتار مکانيکي سازه‌هايي که متشکل از اين ناهمگني‌ها هستند مورد بررسي‌ قرار گرفته‌ است. تا چندي پيش، با در نظر نگرفتن اين اثر در حل مسايل، رفتار سازه‌ها مستقل از اندازه ناهمگني‌ها بود، اما با وارد کردن صحيح اين اثر، مشاهده مي‌شود که رفتار سازه‌ها به صورت محسوسي به اندازه ناهمگني‌ها (شعاع نانوالياف) وابسته است.

وي براي اين کار، ابتدا روابط مورد نياز براي اثرات سطح در مقياس نانو را به دست آورده، سپس با استفاده از حالت تحليلي موجود، حالت ناهمگني مواد (در حالتي که اثرات سطح در نظر گرفته نشده است) را بررسي و حل كرده‌ است. در اين حل، پاسخ يک ماده نانوکامپوزيتي، بدون در نظر گرفتن اثرات سطح بدست آمده‌است. در ادامه، با استفاده از روابط موجود و شرايط مرزي اثرات سطح، مساله را دوباره حل کرده و به اين ترتيب حل کامل مساله به‌ دست آمده ‌است.

دکتر هاشمي‌نژاد براي بررسي درستي نتايج موجود، چند مثال براي نمونه حل كرده که در اين مثال‌ها، ماده زمينه آلومينيوم فرض گرديده‌است.

وي نتايج اين پژوهش را به صورت تحليلي و عددي ارايه کرده‌است. در نتايج عددي، مقادير سرعت گسترش و ضعيف شدن امواج فشاري و برشي در ماده نانوکامپوزيت (با زمينه آلومينيومي)، استخراج گرديده‌است. اين نتايج، براي دو گونه فيبر سخت و نرم به‌طور جداگانه محاسبه شده‌است. همچنين دامنه وسيعي براي فرکانس موج ورودي در نظر گرفته شده‌است. علاوه بر اين، نتايجي‌ براي خواص موثر ديناميکي نانوکامپوزيت ارايه گرديده‌است.

نکته قابل توجه اين است که نتايج به دست آمده، در هر مثال عددي با مثال حل شده متناظر که در آن اثرات سطح در نظر گرفته نشده بود مقايسه شده و مشخص شده که اثرات سطح، مقادير تنش را به‌صورت محسوسي براي شعاع‌هاي کمتر از 20 نانومتر تغيير مي‌دهد؛ البته، اين تغيير وابسته به نوع فيبر، درصد حجمي آن در نانوکامپوزيت، فرکانس موج ورودي و نوع موج (فشاري يا برشي) است. به‌طور خلاصه، وابستگي نتايج به اندازه فيبر، در فيبر نرم با درصد حجمي بيشتر مشهودتر است.

استاد دانشگاه علم و صنعت در ادامه گفت: در پژوهش‌هاي اخير، اثرات سطحي براي نانوکامپوزيت‌ها در پاسخ به بارهاي استاتيکي، مورد بررسي‌ قرار گرفته بود؛ اما در اين پژوهش پاسخ اين سازه‌ها به بارهاي ديناميکي پايدار مانند گسترش پايدار امواج بررسي شده‌است.

منبع: ایسنا



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در سه شنبه هجدهم اسفند 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
ابداع روشي جديد براي توليد جريان برق با استفاده از نانو لوله‌ها

گروهي از دانشمندان در دانشگاه MIT پديده ناشناخته‌اي را كشف كرده‌اند كه مي‌تواند باعث پرتاب قدرتمند انرژي از ميان سيستم‌هاي بسيار ظريف موسوم به نانو لوله‌هاي كربني شود و اين كشف منجر به ابداع روشي جديد براي توليد جريان الكتريسيته خواهد شد.

به گزارش سرويس علمي خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا) مايكل استرانو، استاديار مهندس شيمي در اين زمينه اظهار داشت: اين پديده كه تحت عنوان امواج نيروي حرارتي ناميده مي‌شود، عرصه جديد و نادري را در مبحث تحقيقات انرژي خواهد گشود.

دانشمندان در توصيف اين پديده آن را به حركت مجموعه‌اي از تخته پاره‌ها و زباله‌ها تشبيه كرده‌اند كه توسط امواج سطح اقيانوس در امتداد سطح رانده مي‌شوند.

در اين روش هم يك موج حرارتي كه پالس متحركي از گرماست در امتداد يك سيستم ميكروسكوپي حركت مي‌كند و مي‌تواند الكترون‌ها را در اين امتداد براند و در نتيجه جريان الكتريكي بوجود آورد.

يك جزء كليدي در اين روش نانولوله‌هاي كربني هستند.

محققان مي‌گويند ازجمله كاربردهاي بالقوه اين روش توليد انواع جديدي از وسايل الكترونيكي فوق العاده كوچك و يا حسگرهاي محيطي است كه مي‌توانند مثل گرد و غبار در هوا پراكنده شوند.

منبع:ایسنا



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در سه شنبه هجدهم اسفند 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
ساخت پیلهای سوختی بهتر با فناوری نانو

محققان آزمایشگاه ملی شیمی هند موفق شدند با به‌کارگیری نانولوله‌های کربنی تک‌جداره عامل‌دارشده با اسید سولفونیک یک روش شیمیایی را برای افزایش محتوای اسید سولفونیک غشاءهای نفیون توسعه داده و کارایی قابل توجه این غشاءهای ترکیبی را به‌عنوان الکترولیت در کاربردهای پیل‌های سوختی غشای الکترولیت پلیمری(PEMFC) نشان دهند. 


به گزارش سرویس فن‌آوری ایسنا، دکتر ویجایاموهانان پیلای، مجری طرح چنین توضیح می‌دهد:« بهبود در رسانایی پروتون غشای الکترولیت حتی با یک مرتبه بزرگی، می‌تواند عملکرد پیل‌های سوختی را به‌طور رؤیایی تغییر دهد. در حال حاضر از غشاءهای ساخته‌شده از نفیون(اسید سولفونیک در شکل یک پلیمر جامد) به‌عنوان غشای الکترولیت پلیمری(PEM) در پیل‌های سوختی ـ که در دماهای 80-60 درجه سانتی گراد کار می‌کنند ـ به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شود.

اگرچه این غشاهای پیشرفته رسانایی‌های خوبی برای پروتون، در محدوده 01/0 تا 1/0 زیمنس بر سانتی‌متر در محیط مرطوب دارند؛ ولی دارای محدودیت‌های زیادی نیز هستند که عبارتند از وابستگی به آب برای رسانایی الکتریکی، نفوذپذیری بالا برای متانول و میل به تجزیه‌ شدن در حضور رادیکال‌های هیدروکسی، یک مداخل‌کننده در واکنش کاتدی و پایداری شیمیایی و مکانیکی متوسط.

پیلای می‌گوید که تلاش‌های مهمی از سوی محققان پیل سوختی، در جهت توسعة مواد ترکیبی صورت گرفته که می‌تواند قابلیت‌های نفیون را در نگهداری آب بالا ببرد، به گونه‌ای که در دماهای بالا، رسانایی پروتون را از دست ندهد.

او می‌گوید:«ما در کار خود از نانولوله‌های کربنی عامل‌دارشده با اسید سولفونیک در ماتریس نفیون استفاده کرده‌ایم و توانسته‌ایم تعداد گروه‌های اسید سولفونیک را ـ که یک عامل کلیدی در رسانایی آن است ـ در این غشا افزایش دهیم.»

استفاده از نانولوله‌های کربنی تک‌جداره می‌تواند پایداری مکانیکی غشاهای ترکیبی را نسبت به غشاهای نفیون افزایش دهد؛ بنابراین می‌تواند قیمت‌ها را در فناوری PEMFC پایین آورد.

پیلای توضیح می‌دهد که رسانایی بالای پروتون در نفیون به ساز و کاری که در آن سازمان‌دهی مجدد پیوندهای هیدرژنی یک نقش کلیدی بازی می‌کنند، مربوط می‌شود.

به گزارش ستاد ویژه توسعه فن‌آوری نانو، همین که اسید سولفونیک‌های اضافی در سطح نانولوله‌های تک‌جداره قرار می‌گیرد، شرایط خوبی را برای جست‌وخیز آسان پروتون آماده می‌کند که این عمل به نوبة خود باعث افزایش تحریک‌پذیری پروتون و بالا رفتن رسانایی می‌شود. غشاهای ترکیبی نفیون - نانولوله‌های کربنی تک‌جدارة عامل‌دارشده، تقریباً یک مرتبه بزرگی رسانایی بالاتری دارند، در عوض ما فهمیده‌ایم که غشاهای ترکیبی نفیون - نانولوله‌های کربنی تک‌جدارة عامل‌دارنشده، هیچ بهبودی در رسانایی پروتون نشان نمی‌دهند.

این کار راه تازه‌ای برای طراحی الکترولیت‌های پلیمری برای چشمه‌های توان الکتروشیمیایی مانند پیل‌های سوختی گشوده‌ است و نشان می‌دهد که جدای از بهبود قابل توجه در رسانایی پروتون، غشاهایی که به‌طور مناسبی با به‌کارگیری نانولوله‌های کربنی عامل‌دارشده طراحی شده‌اند، قادر خواهند بود که بدون لطمه زدن به رسانایی پروتون، نفوذپذیری متانول را کاهش دهند.

 

نتایج این تحقیق در مجلة Angewandte Chemie International Edition منشر شده‌است. 

منبع: ایسنا



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در دوشنبه هفدهم اسفند 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
بهبود کاتاليست‌هاي پيل سوختي

بهبود کاتاليست‌هاي پيل سوختي

محققان در آمريکا کشف کرده‌اند که نانوذرات پلاتين به صورت انتخابي روي نانولوله‌هاي کربني در مکان‌هاي "DNA" تک‌رشته‌اي شده ("ssDNA") رشد مي‌کنند. آنها شرح داده‌اند که با اتصال "ssDNA" به سطح نانولوله‌ها مي‌توان نانولوله‌هاي تک‌جداره‌ي دسته‌اي‌شده را به صورت نانولوله‌هاي منفرد پراکنده کرد. اين روش براي توليد ديگر انواع ذراتِ (از قبيل پالاديوم و طلا) قرارگرفته روي نانولوله‌ها براي کاربردهايي در پيل‌هاي سوختي و الکترونيک نانومقياس، مناسب است.

ليفنگ‌دانگ، از دانشگاه ايالتي ميسوري و يکي از اين محققان، مي‌گويد: مشکل اصلي براي توسعه کاتاليست‌هاي پلاتين داراي پايه نانولوله کربني، عبارت است از فقدان روش‌هاي مطمئن براي کنترل ريخت‌شناسي، اندازه، چگالي و پيکربندي نانوذرات پلاتين روي نانولوله‌هاي کربني.

نانولوله‌ها بواسطه برهم‌کنش‌هاي آبگريزي در محلول‌هاي آبي و برهم‌کنش‌هاي قوي وانداروالس بين لوله‌ها، تمايل به دسته‌اي شدن دارند. بنابراين دانشمندان هنگام توليد کاتاليست‌هاي پلاتين داراي پايه نانولوله‌اي، با مشکل دسته‌اي شدن نانولوله‌ها مواجه مي‌شوند.

هدف اين محققان توسعه يک روش مؤثر براي توليد نانوذرات پلاتين روي نانولوله‌هاي کربني تک‌جداره، مي‌باشد. انتظار مي‌رود که نانولوله‌هاي تک‌جداره بواسطه سطح ويژهي‌ بزرگ‌شان و قطر کوچک‌شان بعنوان پايه‌هاي کاتاليست، عملکرد بهتري داشته‌باشند. اين دانشمندان توضيح مي‌دهند که يک روش مناسب براي توليد نانوذرات پلاتين روي نانولوله‌هاي تک‌جداره بايد شامل دو مرحله باشد: جداکردن نانولوله‌هاي دسته‌اي شده به صورت نانولوله‌هاي منفرد و توليد نانوذرات پلاتين روي اين نانولوله‌ها.

اين محققان براي پراکنده‌کردن نانولوله‌هاي تک‌جداره در محلول آبي از مولکول‌هاي "ssDNA" استفاده کرده‌اند. آنها همچنين اين مولکول‌ها را بعنوان قالب‌ها براي اتصال يون‌هاي پلاتين و تشکيل نانوذرات پلاتين روي اين نانولوله‌ها بکار برده‌اند.

نتايج اين تحقيق تحت عنوان "استفاده از "DNA" به‌عنوان قالب براي توليد نانوذرات Pt روي نانولوله‌هاي کربني تک‌جداره" در مجله‌ي Nanotecnology منتشر شده‌است

منبع:iranian nano technology



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در دوشنبه هفدهم اسفند 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
ارتقاي کارايي پيل سوختي به‌وسيله‌ي فناوري نانو

رتقاي کارايي پيل سوختي به‌وسيله‌ي فناوري نانو

به‌تازگي گروهي از دانشمندان از INRS در کانادا روشي ساده براي ساخت نانوسيم‌هاي پلاتيني تک‌بلوره در فاز آبي و در دماي اتاق ابداع کرده‌اند. در اين روش مقرون‌به‌صرفه، اين نانوسيم‌ها بر روي زيرلايه‌اي از نانوکره‌هاي دوده (کاتاليستي که معمولاً در پيل‌هاي سوختي استفاده مي‌شود) ساخته مي‌شوند.

پيل‌هاي سوختي مدرن اين قابليت را دارند تا صنعت حمل ‌و نقل را متحول کنند. وسايل نقليه‌ي داراي پيل سوختي مانند وسايل نقليه‌ي الکتريکي باتري‌دار نيروي محرکه‌ي خود را از موتورهاي الکتريکي مي‌گيرند. پيل‌هاي سوختي مورد استفاده در اين خودروها، ابزارهاي الکتروشيميايي‌اي هستند که انرژي شيميايي يک سوخت را بدون احتراق و با بازده بالايي، مستقيماً به انرژي الکتريکي تبديل مي‌کنند.

يکي از گونه‌هاي ممتاز پيل سوختي که مشخصاً براي کاربردهاي حمل‌ و نقل ابداع شده‌است، پيل سوختي غشايي مبادله‌ي پروتون (PEMFC) است که پيل سوختي غشايي الکتروليتِ پوليمري نيز ناميده مي‌شود. اين پيل‌هاي سوختي از طريق واکنش اکسايش الکتروشيميايي هيدروژن و کاهش الکتريکي اکسيژنِ هوا راه‌اندازي مي‌شوند. اين پيل‌هاي سوختي در دماهاي نسبتاً پايين (کمتر از ۱۰۰ درجه‌ي سانتي‌گراد) کار کرده و به همين دليل، به کاتاليست‌هايي نياز دارند که در پتانسيل بالا، جريان‌هاي سودمندي توليد کنند (اين نياز در الکترود کاتد شديدتر است). هم‌اکنون در اکثر نمونه‌هاي آزمايشي PEMFCها از الکتروکاتاليست‌هاي پلاتيني استفاده مي‌شود، البته قيمت اين فلز به‌دليل عرضه‌ي محدود آن، گران و ناپايدار است و اين امر، يکي از موانع اصلي در تجاري‌سازي PEMFCها به‌شمار مي‌رود.

گرچه فناوري نانو با استفاده از نانوکامپوزيت‌ها، الکتروکاتاليست‌هاي غير پلاتيني کارامدتر و غشاهاي پردوام‌تر و مقاوم‌ در برابر حرارت، نويدبخش ظهور مواد دوقطبي ارزان در آينده‌ي نزديک است؛ همچنان پلاتين يکي از موانع موجود بر سر راه تجاري‌سازي PEMFCها محسوب مي‌شود. لذا وزارت انرژي ايالات متحده (DOE) به‌منظور استفاده از پلاتين در PEMFCها براي بخش خودروسازي حداکثرهايي را تعيين کرده‌است.

دکتر جين‌پول دودلت که همراه با گروهش، اين روش را ابداع کرده‌اند، مي‌گويد: «به‌منظور رسيدن به اين حداکثر‌ها، لازم است تا عملکرد کاتاليست‌هاي پلاتيني پيل سوختي را ارتقا دهيم؛ به‌ويژه در کاتد که واکنش کاهش اکسيژن (ORR) در آن کند است، مي‌توان اين کار را با ادغام پلاتين با يک يا چند فلز ديگر انجام داد. از سوي ديگر، تحقيق ما نشان داده‌است که مي‌توان عملکرد پلاتين در الکتروکاتاليزکردنِ ORR را با استفاده از نانوسيم‌هاي پلاتيني به جاي نانوذرات پلاتيني متداول، ارتقا داد.»

استفاده از نانوکره‌هاي کربني به‌عنوان زيرلايه موجب شده‌است تا اين روش، روش مقرون‌به‌صرفه‌اي براي رشد نانوسيم‌هاي پلاتيني محسوب شود. نانوساختارهاي حاصله (که در آنها يک نانوکره‌ي دوده در مرکز قرار گرفته و نانوسيم‌هاي پلاتيني به صورت شعاعي از روي سطح آن رشد مي‌کنند) در ORR، نسبت به يک کاتاليست پلاتين/کربن مدرن (ساخته‌شده از نانوذرات پلاتين) عملکرد کاتاليستي بهتري دارند.

اين محققان تصديق مي‌کنند که سازوکارهاي رشد نانوسيم‌هاي شاخه‌‌شکلِ پلاتيني کاملاً شناخته‌شده نيست؛ با اين حال، مي‌توان طول اين نانوسيم‌ها را از طريق تنظيم زمان کاهشِ مواد اوليه‌ي پلاتيني، کنترل کرد، همچنين مي‌توان چگالي نانوسيم‌ها را بر روي نانوکره‌هاي کربني از طريق تنظيم نسبت وزن مواد اوليه‌ي پلاتيني به وزن کربن، کنترل نمود.

دودلت افزود: «ما مشاهده کرديم که کاتاليست نانوسيمي پلاتيني ما از نظر فعاليت جرمي در مقايسه کاتد تجاري، ۵۰ درصد فعال‌تر است، اين در حالي است که مساحت سطح پلاتين در کاتاليست نانوسيمي، ۵۰ درصد کمتر از مشابه تجاري خود بود. با در نظر گرفتن هر دو عامل، در محاسبات نشان داده شد که در شرايط يکسان، عملکرد کاتاليست نانوسيمي در ORR، سه ‌برابر بهتر از عملکرد کاتد تجاري است.» وي گفت که در آينده، نانوسيم‌هايي از جنس آلياژهاي پلاتين (ادغام‌شده با آهن، مس يا نيکل) را مورد بررسي قرار خواهند داد.

نتايج اين تحقيق در نشريه‌ي Advanced Materials به چاپ رسيده‌است.

منبع:ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در دوشنبه هفدهم اسفند 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
استفاده از نانوذرات پالادیوم بعنوان کاتالیست در پیل‌های سوختی
محققان در آمریکا روشی برای دو برابر کردن عملکرد کاتالیستی نانوذرات پالادیوم در پیل‌های سوختی توسعه داده‌اند. این محققان نشان داده‌اند که پالادیوم می‌تواند در انواع گوناگونی از پیل‌های سوختی جایگزین پلاتین گران‌ قیمت شود

استفاده از نانوذرات پالادیوم بعنوان کاتالیست در پیل‌های سوختی.

گران‌ترین قسمت یک پیل سوختی کاتالیست مبتنی بر فلز آن است. فلز رایج کنونی برای این کار، پلاتین می‌باشد. پالادیوم پنج برابر ارزان‌تر از پلاتین است و فعالیت کاتالیستی مشابه آن دارد، ولی در هنگام ساخت نانوذرات پالادیوم، آنها به هم می‌چسبند و ذرات بزرگ‌تر تشکیل می‌دهند، در نتیجه سطح ویژه آنها کاهش می‌یابد. با کاهش سطح ویژه، فعالیت کاتالیستی آنها نیز کاهش می‌یابد.

برای رفع این مشکل معمولاً در هنگام ساخت، به منظور جدا نگه‌داشتن نانوذرات پالادیوم از همدیگر، لیگاندهایی که قویاً به نانوذرات پیوند می‌دهند؛ به مخلوط اضافه می‌کنند. اما حذف این لیگاند‌ها آسان نیست، همچنین آنها قسمتی از سطح فعال کاتالیست را مسدود می‌کنند.

این محققان برای رفع این مشکل، لیگاندهای دیگری را مورد بررسی قرار دادند و در نهایت برای جداسازی این نانوذرات از همدیگر، از اُلی‌آمین که باآنها پیوند ضعیفی می‌دهد، استفاده کردند. بعد از پایان فرآیند ساخت، این لیگاندها می‌توانند به آسانی با استفاده از اسید استیک حذف شوند. با حذف این لیگاندها از روی سطح این نانوکاتالیست، سطح ویژه فعال آن 40 درصد افزایش می‌یابد.

این محققان سپس برای تست این نانوذرات جدید، آنها را تحت شرایط یک پیل سوختی قرار دادند. این پیل سوختی با تبدیل اسید فرمیک به دی‌اکسید کربن و آب، الکتریسیته لازم برای پرتوان‌ترین لپ‌تاپ کنونی را تولید می‌کرد. در مرحله بعد این نانوکاتالیست در 12ساعت 1500 بار چرخه شارژ تخلیه را طی کرد.

فعالیت کاتالیستی این نانوذرات دو برابر فعالیت کاتالیستی ذرات پالادیوم تجاری کنونی است. همچنین پایداری آنها چهار برابر پایداری این ذرات تجاری است. قیمت این کاتالیست نیز کسری از قیمت کاتالیست مبتنی بر پلاتین است.

نتایج این تحقیق در مجله‌ی JACS منتشر شده است.
منبع:nano



موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در دوشنبه هفدهم اسفند 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
نانو تكنولوژی و پیل های سوختی
نانو تكنولوژی و پیل های سوختی

گوی های نیكلی در ابعاد نانو می توانند به اقتصاد هیدروژنی توان تازه ای ببخشند و خودروهای هیدروژنی را پربا زده تر سازند. كره شكل شگفت انگیزی است. كمترین مساحت سطحی را كه در میزان معینی می توان به دست آورد، به یقین یك كره خواهد بود. این خاصیت جالب هندسی هنگامی كه می خواهیم به همراه بنزین، میزانی ماده در فضایی محدود داشته باشیم، به كار ما می آید. اما همیشه با این ویژگی سروكار نداریم. گاه به افزایش میزان تماس نیازداریم. به حداكثررساندن میزان تماس برای افزایش كارآیی كاتالیست ها ضرورت دارد.

برای به دست آوردن سطحی بزرگ، تولیدكنندگان گاهی مجبور به ساختن شمایل های پیچیده و به هم تابیده از راه های دشوار تولیدی می شوند. جالب توجه است كه یك كره در بیشتر این موارد كار مورد نظر را انجام می دهد. اگر شما با مقیاس ۱۰۰۰ حجم یك كره را كاهش دهید، سطح آن كره تنها با مقیاس ۱۰۰ كاهش خواهد یافت. «كره ها را به حد كافی كوچك بسازید تا حتی فلزات خیلی معمولی و فراوان در اطراف ما كارهای عجیبی را برای شما انجام دهند». این یكی از نویدهایی است كه ذرات در مقیاس نانو به ما می دهند. ذرات بسیار ریز مواد خواصی دارند كه همان مواد در مقیاس بزرگ تر آن خواص را ندارند. ذرات در مقیاس نانو كه نخستین تحول تجاری در نانو تكنولوژی هستند، امروزه در گستره وسیعی از محصولات از رنگ تاتوپ تنیس یافت می شوند.

اما ذرات در مقیاس نانو بیشترین تاثیرشان در كاتالیست ها و واكنش گرها است. این فلزات در مقیاس نانو هم اكنون به درون سوخت خودروها و مهمات راه یافته اند و این احتمال كه بتوانند با قیمتی ارزان جانشین پلاتین در پیل های سوختی شوند، زیاد است. كاتالیست ها (كاتالیزورها) واكنش های شیمیایی را سریع تر می سازند، بدون این كه خودشان در میان واكنش مصرف شوند. برای كاربردهای بسیاری پلاتین به عنوان كاتالیست بهترین انتخاب خواهد بود. پلاتین در كانورتورهای كاتالكتیكی خودروها و در پالایش گاه های نفت به كار گرفته می شود. پلاتین آن قدر نایاب و گرانبها است كه نسبت كیلو به كیلوی آن از طلا گران تر درمی آید.

این موضوع برای به كارگیری كاتالیست ها در بسیاری پروژه ها عاملی بازدارنده به شمارمی آید. یكی ازچالش های اصلی در پایین آوردن بهای پیل های سوختی همین نیازمندی به كاتالیست های پلاتینی است. لایه نازك پلاتینی كه در پهنای غشایی این پیل ها گسترانیده شده است، پروتون های اتم هیدروژن را از الكترون ها جدا می كند.

تاكنون بهترین كاتالیست پلاتین بوده است، اما موارد دیگری نیز می توانند كاری مشابه انجام دهند. لیتیم، نیكل و مس نیز می توانند در بسیاری واكنش های مشابه به عنوان كاتالیست استفاده شوند.

یكی از راه های افزایش خاصیت كاتالكتیكی مواد، افزایش میزان تماس آنها با عناصر واكنش است. با نگاهی سریع به ارتباط میان حجم و سطح یك كره به راه حل جالب توجهی می رسیم. كاتالیست های پودری با قطرهای بسیار ریز بسازید، هرچه ریزتر بهتر و هم اكنون ما امكان ساخت این كره ها را در مقیاس نانو یافته ایم.

از دهه ۳۰ میلادی محققان كوداك ذراتی چند برابر نانومتر برای فیلم های عكاسی می ساختند. دیگر پژوهشگران در دهه ۷۰ میلادی موادی در مقیاس نانو تولید كردند. روشی كه این محققان از آن استفاده می كردند، روش چگالیدن فاز گازی بود. امروزه از فرآیندهای متفاوتی برای تولید مواد نانومتری در سراسر جهان استفاده می شود. این فرآیندها شامل ته نشست بخار شیمیایی، ته نشست فیزیكی بخار، پرتاب راكتیو مایع، تجزیه شیمیایی با لیزر، تبدیل با اسپری تفنگ پلاسما، آلیاژهای مكانیكی و فرآیندهای مرتبط، آسیاب كردن و solgel می شوند.

بسیاری از مفسران هم عقیده اند كه ساخت ذرات در مقیاس نانو، نخستین تحول عظیم در زمینه نانو تكنولوژی بوده است. شركت كوانتوم راسفر در كوستامسا كالیفرنیا پتانسیل قوی را در این بخش احساس كرد و به تحقیقات جدیدی روی آورد. بسیاری از فرآیندهایی كه شركت های دیگر برای ساخت ذرات در مقیاس نانو به كار می برند، بسیار گران قیمت ا ند یا به تجهیزات پیچیده وكاركنان ماهر و تعمیرات و نگهداری مداوم نیاز دارند. به علاوه، اندازه و شكل ذرات تولید شده با این فرآیندها در بهترین حالت ناپیوسته و ناهمگون هستند.

كوانتوم راسفیر، اكنون یكی از تولیدكنندگان پیشرو در زمینه ذرات نانومتری و پودرهای فلزی نانو متری كه شامل ذرات نانویی پودرنیكل با كیفیت بالا نیز می شود، راهی برای استفاده مناسب از روش چگالیدن فاز گازی یافته است كه خود یكی ازنخستین فناوری های تولید ذرات نانویی بوده است و با این روش فرآیندی پیوسته و تمام خودكار را برای تولید پودرهای فلزی به كار می گیرد. مفتول فلزی به درون محفظه خلأ خورانده می شود و روی كامپوزیت های بین فلزی كه با الكتریسیته تا دماهای بالایی گرم می شوند، ذوب می شود.

فلز تبخیر می شود و بخار با گاز بی اثر خنك می شود، سپس به صورت ذراتی از مایع چگالیده می شود كه با جامد شدن این ذرات، گوی های نانویی خواهیم داشت. سپس اكسیژن به جریان گازافزون می شود تا پوسته ای اكسیده شده گوی ها را در برگیرد.

ذرات نانو جمع آوری می شوند و در ظرف هایی كه از گاز بی اثر پر شده اند، ذخیره و بسته بندی می شوند. بنا به میزان افزودنی ها به فلز، فشار محفظه، دما و جریان گاز خواص ذرات تغییر می كند. برای مثال، تكنسین ها می توانند اندازه ذرات نانویی را با كنترل جریان لایه ای منطقه اطراف محدوده مغشوش بخارفلز تعیین كنند. این فرآیند پایین به بالا تكنیك ها را قادر می سازد تا پیش از فرونشاندن گاز، قطر مورد نظرشان را به دست آورند.

نتیجه توزیع یكنواخت و كنترل اندازه ذرات خواهد بود و با به كارگیری جریان لایه ای كنترل شده اطراف المنت های حرارتی درون محفظه خلأ می توان خروجی را برحسب نیاز تحویل گرفت.

این فرآیند می تواند گوی های فلزی بسازد كه بسیار ریز هستند. برای كاربردهای خاص، ذراتی ساختیم كه تنها دو نانومتر پهنا دارند و تنها از چند صد اتم تشكیل شده اند.

سال ها است كه ذرات نانو در تایرها، لوازم آرایشی و پوشش های محافظتی خاص استفاده می شوند، اما تولید انبوه گوی های فلزی هم شكل، افق های جدیدی را به روی ما می گشاید. حتی در مقیاس میكرونی بیشتر فلزات با اكسیژن واكنش نشان می دهند. هنگامی كه به قطرهای بسیار ریز می رسیم، ذرات فلز سطح كافی خواهند داشت تا به صورت استثنایی راكتیو (واكنش دهنده) باشند. ذرات نانویی تولید شده به وسیله كوانتوم اسفیر آن قدر كوچك هستند كه هر اتم موجود در ذره می تواند در واكنش ها شركت كند. نیكل نانویی و دیگر ذرات نانویی باید در ظرف های عاری از هوا نگهداری شوند و گرنه به طور طبیعی خواهند سوخت.

اگر در محیطی كنترل شده نانو آلومینیوم را آزاد كنیم، همانند دینامیت عمل خواهد كرد. در ضمن برای سوخت راكت نیز قابل استفاده خواهد بود؛ از این رو، وزارت دفاع آمریكا برای مهمات نسل آینده و ناسا برای افزودنی ها به سوخت های راكت ها روی این موضوع تحقیقات گسترده ای انجام می دهند.

نیكل كاتالیستی ارزان قیمت است و برای هیدروژنیزه كردن روغن سبزیجات به كار می رود. پژوهشگران علوم فضایی راكتورهایی برپایه نیكل را برای تبدیل دی اكسیدكربن و یخ به سوخت راكت ها پیشنهاد می كنند.

برتری نیكل به دلیل فراوانی هزار برابری آن و پانصد برابر ارزان تر بودن از پلاتین است. با این تغییر شگرف می توان نیكل را با پلاتین موجود در پیل های سوختی تعویض كرد؛ در نتیجه پیل های سوختی هیدروژنی به لحاظ هزینه فناوری، اقتصادی خواهند بود.

ذرات نانویی نیكل نیروی كاتالكتیكی بیشتری درقیاس به صفحات نیكلی معمولی دارند. این توان آن قدر زیاد است كه می توان از نانو ذرات نیكل در غشای الكترولیتی انواع پیل های سوختی استفاده و پلاتین را حذف كرد. براساس قیمت های موجود این كار تا ۵۰ درصد هزینه تولید پیل های سوختی را پایین خواهد آورد.

با جانشینی پلاتین و ذرات نانویی نیكل، شاهد تغییرات عمده ای روی موتورهای احتراق داخلی نیز خواهیم بود. پلاتین در مواد كاتالكتیكی موتور دیزل و در مدل های كاتالكتیكی كنترل گازهای خروجی نیز به كار برده می شود و نانو نیكل در همه این موارد كارساز است.

با گسترش استفاده از نانو، نیكل فرآیندهای كاتالكتیكی بیشتر به كار گرفته خواهند شد، زیرا قیمت فرآیند توجیه پذیر خواهد بود. این فناوری می تواند در بخش های متفاوت تولید، بهره برداری، توسعه و مصرف انرژی به كار گرفته شوند و بخشی از كسری بودجه ایالات متحده به دلیل واردات فراوان نفت را جبران كنند. به گزارش مركزملی انرژی، واردات نفت هفته ای یك میلیارد دلار از درآمد اقتصاد آمریكا را می بلعد.

تغییراتی كه در ساختار طبیعی فلزات معمولی داده می شود، گواهی است بر پتانسیل عظیم نهفته در علم نانوتكنولوژی در مقیاس نانو تقریباً همه چیز متفاوت است. یافتن راه های متفاوت برای به خدمت گرفتن این تفاوت ها، نیروی عظیم را در اختیار ما خواهد گذارد.
منبع:iran track


موضوع مطلب : نانو شیمی
نوشته شده در دوشنبه هفدهم اسفند 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
پيل‌هاي‌سوختي اتانولي مستقيم
پيل‌هاي‌سوختي اتانولي مستقيم (DEFC)، زير مجموعه‌اي از پيل‌هاي‌سوختي تبادل پروتون مي‌باشند كه سوخت (اتانول) بهسازي شده و مستقيماً به پيل خورانده مي‌شود.

مزايا
DEFC به جاي متانول بسيار سمي ار اتانول استفاده مي‌نمايد. همچنين اتانول براي مصرف‌كنندگان داراي استفاده شايع‌‌تري مي‌باشد.
اين ماده مايعي غني از هيدروژن و داراي دانسيته تواني بالا (8kwh/kg) نسبت به متانول (1.6kwh/kg ) مي‌باشد. اتانول مي‌تواند در مقادير زياد از طريق تخمير منابع قابل تجديدي چون نيشكر، گندم، ذرت، يا حتي كاه توليد شود.
در پيل‌هاي‌سوختي، اكسيداسيون هر سوخت نياز به استفاده از يك كاتاليزور مناسب براي ايجاد دانسيته جرياني دارد. در اكثر موارد مؤثرترين كاتاليزور براي اكسيداسيون مولكول‌هاي كوچك آلي،‌ كاتاليزرورهاي بر مبناي پلاتين مي‌باشند. اما با توجه به هزينه بالاي اين كاتاليزورها، بهره‌برداري كاربردي از اتانول به عنوان سوخت پيل‌هاي‌سوختي PEM، نياز به ايجاد كاتاليزورهاي جديد دارد. الكتروكاتاليزورهاي نانو ساختارهاي جديد (براي مثال HYPERMEC توسط ACTA Sp A) بر مبناي فلزات non- nobel و ترجيحاً به صورت مخلوط Fe، Co، Ni در آند و Ni، Fe يا Co به تنهايي در كاتدي مي‌باشند. اين كاتاليزور داراي هيچ فلز گران قيمتي نمي‌باشد و در عمل با تثبيت نمودن ذرات بسيار ريز فلز بر روي جزء مورد عمل،‌ يك كاتاليزور بسيار فعال ايجاد مي‌شود.
با استفاده از اتانول به عنوان سوخت براي پيل‌هاي خود تنفسي شامل غشاء‌هاي تبادل آنيون، دانسيته تواني بزرگي با مقدار140mw/cm2  در 25ºC  با ولتاژ0.5V   حاصل مي‌شود.

عملكرد
در اين پيل‌ها پليمر به عنوان الكتروليت عمل نمده و بار الكتريكي توسط يون هيدروژن (پروتون) حمل مي‌شود. اتانول مايع (OH- C2H5) در حضور آب در آند، اكسيد شده و توليد CO2، الكترون و يون‌هاي هيدروژن مي‌نمايد. در ادامه يون‌هاي هيدروژن توليدي از طريق الكتروليت پليمري جابه‌جا مي‌شوند و در كاتد با اكسيژن هوا و الكترون‌هاي مدار خارجي ناشي از آب تشكيل شده واكنش مي‌دهند.

نمونه‌هاي ساخته شده
Technofil يك نمونه آزمايشي پيل‌سوختي اتانولي مستقيم را با توان w 1.5 توليد نموده است. اين نمونه آزمايشي شامل دو پيل‌سوختي بوده كه بسته به ميزان بار ايجاد ولتاژ خروجي v 0.9- 0.5 را مي‌نمايد.
علاوه‌بر آن در ماه مي سال 2007 ميلادي، يك تيم تحقيقاتي از دانشگاه علوم كاربردي در Offenburg، اولين خودروي جهاني با نيروي DEFC را در Shell's Eco- marathon فرانسه ارائه نمود. تست موفقيت‌آميز اين خودرو روي Nagaro Circuit با ولتاژ خروجي V 45-20 همراه بود

منبع:کمیته راهبری پیل سوختی



موضوع مطلب : نانو شیمی
نوشته شده در دوشنبه هفدهم اسفند 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
پيل سوختي چيست؟

پيل سوختي چيست؟

پيل سوختي يك سيستم الكتروشيميايي است كه انرژي شيميايي سوخت - عموما" هيدروژن (و يا متانول) و هوا را به طور مستقيم به انرژي الكتريكي تبديل مي‌كند. اين مولد انرژي داراي بازده بالايي است. بازده بالاي اين سيستم منتج از دوري جستن از چرخه كارنو است. در پيل سوختي هيدروژن در قسمت آند اكسيد شده و به پروتون و الكترون تقسيم مي‌شود. الكترون توليدي جريان الكتريسيته را موجب مي‌گردد. پروتون با عبور از غشاء تبادل يون به سمت كاتد رفته و در حضور كاتاليزور با اكسيژن هوا و الكترون بازگشتي از پيل به آب تبديل مي‌شود و بدينترتيب هيچ آلودگي به وجود نمي‌آيد. اين واكنش در دماي  80 درجه سانتیگراد (در پيل سوختي دماي پايين PEMFC) انجام مي‌پذيرد. واكنش‌هاي صورت گرفته در آند، كاتد و ماحصل نهايي بصورت زير است:

H2 2H+ 2e -

O2 + 4H+ + 4e -2H2O

2H2 + O2 2H2O

مزاياي پيل سوختي......

       



موضوع مطلب : نانو شیمی
نوشته شده در یکشنبه شانزدهم اسفند 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
درباره نانوتکنولوژی

تعریف نانو تکنولوژی

تعاریف مختلفی از نانو تکنولوژی وجود دارد. دریکی از این تعاریف ، نانو تکنولوژی عبارتست از مطالعه، تولید و کنترل هر پدیده ای در مقیاس nm 100-0.2 .
با این تعریف و محدوده اندازه ، بسیاری از مواد ، بویژه در صنایع دارویی، از مجموعه نانو تکنولوژی خارج می گردند. لذا در تعریف جامع تری می توان نانو تکنولوژی را بصورت زیر تعریف نمود:
نانو تکنولوژی عبارتست از مطالعه ، طراحی ، تولید و کاربرد هر ماده ، ابزار و مجموعه ای درمقیاس نانومترکه منجر به تولید مواد، ابزار و ساختارهایی با حداقل یک خصوصیت ویژه گردد.

1- مفهوم مقیاس نانو

 یک نانو متر(nm) برابر است با یک میلیاردم متر. قطر هر گلبول قرمز خون nm 7000 و قطر هر مولکول آب برابر با nm 0.3 است.
در مبحث مقیاس نانو ، ذراتی با اندازه nm0.2 (که برابر با اندازه یک اتم است) تا nm 100 مورد بحث قرار می گیرند. .
اهمیت مقیاس نانو در این است که در این مقیاس ، مواد خواص کاملا متفاوتی از خود نشان می دهند.
دو دلیل عمده برای متمایز شدن خواص مواد در مقیاس نانو وجود دارد، اول افزایش قابل توجه سطح واحد جرم مواد است این ویژگی باعث بهبود استحکام ، خواص الکتریکی و افزایش واکنش پذیری مواد می گردد. برخی مواد در مقیاس نانو واکنش پذیر هستند در حالیکه در مقیاس بزرگتر جزو مواد خنثی (inert) محسوب می شوند.
دلیل دوم آشکار شدن تاثیرات کوانتومی در این مقیاس است ، که باعث تغییر در خواص الکتریکی ، اپتیکال و مغناطیسی مواد می شود.
مواد می توانند یک بعد(پوششها و لایه ها) ، دو بعد(نانو سیم ها و نانو تیوبها) و یا سه بعد(نانو ذرات) در مقیاس نانو داشته باشند.

2- نسل جدید مواد: نانو مواد



موضوع مطلب : نانو شیمی
نوشته شده در یکشنبه شانزدهم اسفند 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
نانوبلورهاي زيستي با قابليت جايگزيني ‌بافت‌هاي ‌استخواني
پژوهشگران دانشگاه صنعتي امير‌كبير موفق به سنتز نانوبلورهاي هيدروكسي‌ آپاتيت غيراستوكيومتري با جانشيني سيليسيم به منظور بهبود بيواكتيويته (زيست‌فعالي) شدند كه علاوه برآنكه مدت زمان ترميم استخوان را كاهش مي‌دهد مي تواند جايگزين مناسبي براي بافت‌هاي سخت اعم از دندان و استخوان باشد.
مهندس عاليه امينيان- مجري اين طرح – با اعلام اين مطلب در گفت‌وگو با خبرنگار «پايان نامه» خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا) خاطرنشان كرد: استخوان از دو بخش آلي و معدني تشكيل شده كه عمده بخش معدني آن يك كاني‌ موسوم به نام هيدروكسي‌آپاتيت مي‌باشد. هيدروكسي‌ آپاتيت به شكل مصنوعي مدت‌هاست كه سنتز مي‌شود و به صورت‌هاي مختلف كاربرد دارد، اما اخيرا محققان به اين نتيجه رسيده‌اند كه هيدروكسي آپاتيت بيولوژيك كه توسط بدن ساخته مي شود با آنچه كه به صورت مصنوعي به وجود مي‌آيد، ‌کمي متفاوت است.
وي خاطر نشان كرد: اين تفاوت از آن جهت است كه يك سري عناصر ديگر غير از عناصر اصلي سازنده هيدروکسي ‌آپاتيت استوکيومتري که تا به حال سنتز مي‌شد در آپاتيت بيولوژيک با درصد هاي بسيار كم وجود دارد كه اين عناصر علي رغم دارا بودن درصد كم،‌ نقش مهمي را در پروسه استخوان‌سازي ايفا مي‌كنند.
امينيان با اشاره به اين ‌كه يكي از اين عناصر سيليسيم است،‌ تصريح كرد: سيليسيم به ميزان حدود يك درصد در استخوان معمولي – يعني هيدروكسي ‌آپاتيت بيولوژيك - وجود دارد، بنابراين در اين طرح ضمن سنتز هيدروكسي‌ آپاتيت در شرايط آزمايشگاه، سيليسيم با درصدهاي مختلف در ساختار آپاتيت جايگزين شده است، اما همان يك درصد يا 8/0 درصد بهترين نتيجه را از نظر رفتار زيست‌فعالي مي‌دهد؛ بنابراين طي اين فرآيند با اينكه اين ميزان بسيار كم است ولي خواص بيولوژيكي پودر را تغيير واضحي داده و مدت زمان ترميم استخوان آسيب‌ديده را به شدت كاهش مي‌دهد.
دانش‌آموخته دانشگاه صنعتي اميركبير با بيان آنكه با اعمال اين روش، استحكام بافت جايگزين استخوان نيز تا حدي افزايش مي‌يابد، اظهار كرد: در نتيجه تمام اين عوامل باعث مي‌شود كه اين درصد كم، ما را به نتايج مطلوبي برساند. در واقع هر چه سعي كنيم به ساختار واقعي هيدروكسي ‌آپاتيت بيولوژيك برسيم، ترميم بافت سخت سريع‌تر و در زمان كوتاه‌تري اتفاق خواهد افتاد؛ لذا با تلاش براي دست‌يابي به شباهت هر چه بيش‌تر به ساختار هيدروکسي‌آپاتيت بيولوژيکي، در نهايت مي‌توان انتظار داشت که در آينده روزي بتوان استخوان مصنوعي توليد كرد.
وي در ادامه توضيح داد: ايمپلنت‌هاي موجود در بازار امروزه عمدتاَ از هيدروكسي‌ آپاتيت استوکيومتري يعني هيدروكسي ‌آپاتيت بدون حضور هيچ عنصر ديگري -غير از عناصر اصلي سازنده آپاتيت- در ساختار آن است به جز معدودي از کشورهاي صنعتي که آپاتيت‌هاي غيراستوکيومتري توليد مي‌کنند. در اين پروژه عنصر سيليسيم كه در هيدروکسي‌آپاتيت موجود در بدن وجود دارد، نيز در ساختار هيدروکسي‌آپاتيت سنتز شده، جايگزين شده است و سعي شده تا يک مرحله به ساختار واقعي آپاتيت بيولوژيک نزديک شد.
امينيان در گفت‌و‌گو با ايسنا خاطرنشان كرد: در حال حاضر سعي مي‌شود كه اغلب موادي كه در بدن به كار مي رود در ابعاد نانو باشد، تا با بافت بدن هماهنگي داشته باشد. به عنوان مثال زماني كه هيدروكسي‌آپاتيت بيولوژيك را از نظر اندازه بلورها بررسي كنيم مشاهده مي‌شود كه بلورهاي آن در ابعاد نانو است.
وي تصريح كرد: هيدروكسي ‌آپاتيتي كه قبلاَ سنتز مي‌شد معمولا در ابعاد نانو نبود، ولي به دليل آنكه مي خواهيم به شباهت يعني در واقع نوعي شبيه‌سازي با هيدروکسي ‌آپاتيت بيولوژيک موجود در استخوان را داشته باشيم، بنابراين سنتز به نحوي انتخاب شد که ابعادي را در اندازه نانو در نظر بگيريم.
امينيان درباره روش استفاده براي انجام اين طرح خاطر نشان كرد: روش به كار گرفته شده براي سنتز، روش هيدروترمال است كه اين روش موجب مي شود ذرات، رشدشان محدود شده و در مقابل خالص‌تر و با بلورينگي بيشتر بدست بيايد، ‌بنابراين ابعادي كه هم در اختيار داريم شبيه ابعاد داخل بدن است.
اين دانش‌اموخته دانشگاه صنعتي اميركبير با بيان اين كه با اين روش نانوبلورهايي در ابعاد 30 تا 70 نانومتر به دست آمده است، ادامه داد: براي اينكه پروسه در ابعاد انساني مورد بررسي قرار گيرد، بايد ابتدا كشت سلولي انجام و سپس در ابعاد حيواني و بعد انساني بررسي شود كه بخش اول يعني كشت سلولي در مركز تحقيقات سلولي و مولكولي دانشگاه علوم پزشكي ايران تحت نظر دکتر صمدي کوچکسرايي انجام شده و نتايج آن نيز بدست آمده است، اما در حال حاضر به دنبال سازماني به منظور حمايت مالي براي ادامه دادن اين تحقيق هست
منبع: ايسنا

موضوع مطلب : تازه های شیمی
نوشته شده در دوشنبه دهم اسفند 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
ابداع نانو اسفنجی با توانایی جذب آلاینده های شیمیایی

ابداع نانو اسفنجی با توانایی جذب آلاینده های شیمیایی

دانشمندان ژاپنی با استفاده از نانو لوله های کربنی موفق به تولید اسفنجی آب گریز شدند که قادر است بر روی آب شناور باقی مانده و با قدرت جذبی 180 برابر وزنش به جذب مواد آلاینده بپردازد.

محققان در دانشگاه پکینگ و سینهوآ در پکن با استفاده از فناوری نانو موفق به ساخت اسفنجی شده اند که می تواند 180 برابر وزن خود پسماندهای سمی و آلاینده را بدون جذب کوچکترین میزانی از آب به خود جذب کند.

دانشمندان نانو لوله های کربنی را با قالبی اسفنج مانند ترکیب کرده و ماده ای به وجود آوردند که خصوصیاتی اسفنج مانند داشته و با فشرده شدن به سرعت خشک می شود این ساختار به زودی در صنعت تولید تجهیزات پاک کننده کاربرد فراوانی پیدا خواهد کرد.

از ویژگی های منحصر به فرد این ابداع آب گریز بودن نانو لوله های کربنی است و به همین دلیل نیازی به ایجاد تغییر ساختار برای جذب نکردن آب توسط این ساختار وجود ندارد.

بر اساس گزارش سی نت، دانشمندان معتقدند از ویژگی های این نانو اسفنج می توان در محافظت از محیط زیست و زدودن مواد سمی از مناطقی مانند میدانهای نفتی و کارخانه های شیمیایی استفاده کرد زیرا این اسفنج می تواند به راحتی بر روی آب شناور باقی مانده و مواد سمی موجود در آب را به خود جذب کند و پس از خشک شدن مورد استفاده مجدد قرار گیرند.

منبع " خبرگزاري مهر "



موضوع مطلب : نانو شیمی
نوشته شده در پنجشنبه بیست و دوم بهمن 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
چسب نانویی
محققان ژاپنی موفق به ساخت نانوماده‌ی زیست‌‌سازگاری شدند که بدون نیاز به بخیه منجر به درمان محل برش عمل جراحی می‌شود. بر اساس اظهارات آنها استفاده از نانوپوشش‌‌های مبتنی بر پلی‌‌استری كه بر روی بخیه‌‌های محل جراحی استفاده شده‌است، در موش‌ها سبب شده تا اثری از بخیه بر روی پوست باقی نماند.

مدیره پروژه، شین جی تاکی کا از دانشگاه واسی دا در توکیو، می‌‌گوید: «ممکن است در آینده با استفاده از این نوارچسب‌‌های نانویی دیگر به بخیه زدن ناحیه‌ی برش‌شده نیازی نباشد. با استفاده از این روش، عمل جراحی ساده‌‌تر و در زمان کوتاه‌‌تری انجام خواهد شد و بعد از عمل جراحی اسکار ایجاد نمی‌‌شود. از این روش به‌‌ویژه در جراحی‌‌های پلاستیک و مواردی استفاده می‌شود که بیماران نگران باقی ماندن آثار جراحی بر روی پوست هستند.

اسکارها ممکن است خارجی و قابل رؤیت و نازیبا باشند و یا به‌‌‌صورت داخلی و همراه با درد و چسبندگی باشند؛ از این رو استفاده از این نوع مواد می‌‌تواند مانع از ایجاد موارد فوق شود. در آزمایش‌های انجام‌‌شده روی شکم موش‌‌هایی که به روش سنتی بخیه زده شده بودند، بعد از یک هفته علایم چسبندگی دیده شد؛ در حالی كه با استفاده از روش جدید، نه تنها چسبندگی ایجاد نشد بلکه ایجاد اسکار به حداقل رسید.

شکم موش‌‌ها هفت هفته بعد از درمان با ورقه‌‌های نانویی از جنس PLLA(سمت چپ)، شکم موش‌ها هفت هفته بعد از بخیه به روش سنتی (سمت راست)

ورقه‌‌های نانویی از جنس PLLA (پلی ال اسید لاکتیک) هستند. PLLA و سایر پلی‌‌استرها برای دارورسانی و به‌‌عنوان بخیه‌‌های تخریب‌‌پذیر (جذبی) کاربرد دارند که خصوصیات چسبندگی و مکانیکی متفاوتی دارند. این محققان توانستند ورقه‌‌هایی به ضخامت 23 نانومتر را با استفاده از پوشش‌‌دهی PLLA روی بستری از دی اکسید سیلیکون ساخته، سپس آن را به یک فیلم از جنس پلی وینیل الکل انتقال دهند. بعد از قرار گرفتن اینکه مجموعه‌ی نانویی روی محل برش جراحی، فیلم‌‌های حامل مواد در سالین حل شده و ورقه های نانویی روی موضع باقی خواهند ماند.
 
ویلیام چن، مهندس زیست‌‌‌پزشکی و داروساز در دانشگاه استونی بروک در نیویورک، می‌‌گوید: «فیلم PLLA با این روش کاملاً الاستیک، سازگار و دارای خصوصیت چسبندگی است.» او اشاره داشت که در آنالیز کلاژن عمقی (دسته‌‌های کلاژنی که بافت اسکار را تشکیل می‌‌دهند) لازم است تا کیفیت درمان زخم تایید گردد.

بر اساس اظهارات تاکی کا، حداقل سه سال طول می‌‌کشد تا پروژه وارد مرحله‌ی آزمایش‌های کلینیکی شود اما او گمان می‌‌کند که کاربردهای وسیعی مانند ترمیم بافتی، بی‌‌حرکتی داروها و آزادسازی مواد برای مراقبت‌‌های پس از انجام عمل جراحی برای این ماده وجود دارد. او می‌‌گوید: «اگر از 100 دکتر در مورد کاربردهای این ماده سؤال کنید، هر یک ایده‌‌های منحصربه‌‌فردی را پیشنهاد خواهند كرد.»

چن نگران این موضوع است که نتایج آزمایش روی موش‌‌ها با نتایج آزمایش روی انسان یکسان نباشد. در مدل موش، میزان کشش بافت در هنگام کنار هم نگه داشتن لبه‌‌های بریدگی کم است که این امر ممکن است میزان کشش بافتی در حیوانات بزرگ‌تر، مشکلاتی را به همراه داشته باشد.
 


موضوع مطلب : نانو شیمی
نوشته شده در پنجشنبه بیست و دوم بهمن 1388 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
كاربرد فناوري نانو در صنعت لاستيك
- پيشگفتارنانوتكنولوژي و صنعت لاستيك سازي
   تاكنون در دنيا در صنايع پليمري تحقيقات بسيار زيادي انجام شده است. از جمله آنها تحقيقات در زمينه فناوري نانو در صنعت لاستيك است. موارد استفاده از فناوري نانو اعم از نانوفيلرها و نانوكامپوزيت است كه به لاستيكها خواص ويژه اي مي دهد.
بازار نانوكامپوزيت در 2005 به ميزان 200 بيليون يورو و در سال 2015 بر اساس آمارBSF به ميزان 1200 بيليون يورو پيش بيني شده است. در سال 2002 كشوري مثل ژاپن 1500 ميليون يورو در تحقيقات در زمينه فناوري نانو صرف كرده است. تحقيقات در زمينه فناوري نانو را بدون شك نمي توانيم رها كنيم. اكثر كشورهاي دنيا تحقيقات و فعاليت در زمينه نانو را شروع كرده است، به عنوان مثال كشور هند توليد نانوكامپوزيت SBR را شروع كرده است.
همچنين صنايع خودرو در دنيا به سمت استفاده از نانو) PP نانوپلي پروپيلن( سوق پيدا كرده است و علت اصلي آن خواص مناسب از جمله سبكي، مقاومت حرارتي و مقاومت ضربه اينگونه مواد است. بنابراين رسيدن به خواص مطلوب ضرورت توجه به آن را بيش از هرچيز ديگر براي ما نمايان مي سازد.
 
2- مقدمه (کاربردهاي فناوري نانو در صنعت لاستيک):
با توجه به تحقيقات به عمل آمده چهار ماده نانومتري هستند كه كاربرد فراواني در صنعت لاستيك سازي پيدا كرده اند. چهار ماده موردنظر عبارتنداز : اكسيدروي نانومتري(NanoZnO)، نانوكربنات كلسيم، الماس نانومتري، ذرات نانومتري خاك رس.
با اضافه كردن اين مواد به تركيبات لاستيك، به دليل پيوندهايي كه در مقياس اتمي بين اين مواد و تركيبات لاستيك صورت مي گيرد، علاوه بر اين كه خواص فيزيكي آنها بهبود مي يابد، مي توان به افزايش مقاومت سايش، افزايش استحكام، بهبود خاصيت مكانيكي، افزايش حد پارگي و حد شكستگي اشاره كرد.در زيبايي ظاهري لاستيك نيز تاثير گذاشته و باعث لطافت، همواري، صافي و ظرافت شكل ظاهري لاستيك مي گردد. همه اينها به نوبه خود باعث مي شود كه محصولات نهايي، مرغوبتر، با كيفيت بالا، زيبايي و در نهايت بازارپسند باشند و توانايي رقابت در بازارهاي داخلي و جهاني را داشته باشند.
 
3- كاربرد اكسيدروي نانومتري (NanoZnO)  درلاستيك:
اكسيدروي نانومتري مادهاي غيرآلي و فعال است كه كاربرد گسترده اي در صنعت لاستيك سازي دارد.كوچكي كريستالها و خاصيت غيرچسبندگي آنها باعث شده كه اكسيدروي نانومتري به صورت پودرهاي زردرنگ كروي و متخلخل باشد.
از خصوصيات استفاده از اين تكنولوژي در صنعت لاستيك، مي توان به پايين آمدن هزينه ها، بازدهي بالا، ولكانيزاسيون(Volcanization) خيلي سريع و هوشمند و دامنه دمايي گسترده اشاره كرد.
اثرات سطحي و فعاليت بالاي اكسيدروي نانومتري ناشي از اندازة بسيار كوچك، سطح موثر خيلي زياد وكشساني خوب آن است.
استفاده از اكسيد روي نانومتري در لاستيك باعث بهبود خواص آن ميشود از جمله ميتوان به زيبايي و ظرافت بخشيدن به آن، صافي و همواري شكل ظاهري، افزايش استحكام مكانيكي لاستيك، افزايش مقاومت سايشي (خاصيت ضد اصطكاكي و سايش)، پايداري دمايي بالا، طول عمر زياد و همچنين افزايش حد پارگي تركيبات لاستيك اشاره كرد كه همگي اينها بصورت تجربي ثابت شده است.
براساس نتايج بدست آمده ميتوان نتيجه گرفت بهبود يافتن خواص فيزيكي لاستيك در اثر اضافه شدن ZnO ناشي از پيوند ساختار نانومتري اكسيد روي با مولكولهاي لاستيك است كه در مقياس اتمي صورت مي گيرد.
اكسيد روي نانومتري در مقايسه با اكسيد روي معمولي داراي اندازة بسيار كوچك ولي در عوض داراي سطح موثر بسيار زيادي مي باشد. از لحاظ شيميايي بسيار فعال و همچنين به دليل اينكه پيوندهاي بين اكسيدروي نانومتري و لاستيك در مقياس مولكولي انجام مي گيرد، استفاده از اكسيدروي نانومتري خواص فيزيكي و خواص مكانيكي از قبيل حد پارگي، مقاومت سايشي و ... تركيبات لاستيك را بهبود مي بخشد.
 
4- كاربرد نانوكربنات كلسيم در لاستيك:
نانوكربنات كلسيم به طور گسترده اي در صنايع لاسيتك به كار مي رود، زيرا اثرات خيلي خوبي نسبت به كربنات معمولي بر روي خواص و كيفيت لاستيك دارد.
استفاده از نانوكربنات كلسيم در صنايع لاستيك باعث بهبود كيفيت و خواص تركيبات لاستيك مي شود. از جمله مزاياي استفاده از نانوكربنات كلسيم مي توان به توانايي توليد در مقياس زياد، افزايش استحكام لاستيك، بهبود بخشيدن خواص مكانيكي  )افزايش استحكام مكانيكي) و انعطاف پذير شدن تركيبات لاستيك اشاره كرد. همچنين علاوه بر بهبود خواص فيزيكي، تركيبات لاستيك در شكل ظاهري آنها نيز تاثير مي گذارد و به آنها زيبايي و ظرافت مي بخشد كه اين خود در مرغوبيت كالا و بازارپسند بودن آن تاثير بسزايي دارد.
نانوكربنات كلسيم سبك بيشتر در پلاستيك و پوشش دهي لاستيك به كار ميرود.
براي به دست آوردن مزاياي ذكر شده، نانوكربنات كلسيم به لاستيكهاي طبيعي و مصنوعي از قبيلNP، EPDM ،SBS ،BR ،SBR اضافه مي گردد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه استحكام لاستيك بسيار بالا مي رود.
استحكام بخشي نانوكربنات كلسيم برخواسته از پيچيدگي فيزيكي ناشي از پيوستگي در پليمرهاي آن و واكنشهاي شيميايي ناشي از سطح تعميم يافته آن است.
نانوكربنات كلسيم سختي لاستيك و حد گسيختگي پليمرهاي لاستيك را افزايش داده و حداكثر تواني كه لاستيك مي تواند تحمل كند تا پاره شود را بهبود مي بخشد. همچنين مقاومت لاستيك را در برابر سايش افزايش مي دهد.
به كار بردن نانوكربنات كلسيم هزينه ها را پايين مي آورد و سود زيادي را به همراه دارد و همچنين باعث به روز شدن تكنولوژي و توانائي رقابت در عرصه جهاني مي گردد.
به طور كلي نانوكربنات كلسيم در موارد زيادي به طور كلي يا جرئي به تركيبات لاستيك جهت افزايش استحكام آنها افزوده مي شود.
 
5- كاربرد ساختارهاي نانومتري الماس در لاستيك:
الماس نانومتري به طور گسترده اي در كامپوزيت ها و از جمله لاستيك در مواد ضد اصطكاك، مواد ليزكننده به كار مي رود. اين ساختارهاي نانومتري الماس از روش احتراق توليد مي شوند كه داراي خواص برجسته اي هستند از جمله مي توان به موارد زير اشاره كرد:
1) ساختار كريستالي( بلوري)
2) سطح شيميايي كاملا ناپايدار
3) شكل كاملا كروي
4) ساختمان شيميايي بسيار محكم
5) فعاليت جذب سطحي بسيار بالا
در روسيه، الماس نانومتري با درصدهاي مختلف به لاستيك طبيعي ، Poly Soprene Rubber و FluorineRubber براي ساخت لاستيك هايي كه در صنعت كاربرد دارند از قبيل كاربرد در تاير اتومبيل، لوله هاي انتقال آب و ... مورد استفاده قرار مي گيرد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه با اضافه كردن ساختارهاي نانومتري الماس به لاستيك ها خواص آنها به شكل قابل توجهي بهبود مي يابد از جمله مي توان به :
1) 4 الي 5 برابر شدن خاصيت انعطاف پذيري لاستيك
2)  افزيش 2 الي 5/2 برابري درجه استحكام
3) افزايش حد شكستگي تا حدود 2 Kg/cm700-620
4) 3 برابر شدن قدرت بريده شدن آنها
و همچنين به اندازة خيلي زيادي خاصيت ضدپارگي آنها در دماي بالا و پايين بهبود مي يابد.
 
6- كاربرد ذرات نانومتري خاك رس در لاستيك:
يكي از مواد نانومتري كه كاربردهاي تجاري گسترده اي در صنعت لاستيك پيدا كرده است و اكنون شركت هاي بزرگ لاستيك سازي بطور گسترده اي از آن در محصولات خود استفاده مي كنند، ذرات نانومتري خاك رس است كه با افزودن آن به لاستيك خواص آن بطور قابل ملاحظه اي بهبود پيدا مي كند كه از جمله مي توان به موارد زير اشاره كرد :
1) افزايش مقاومت لاستيك در برابر سايش
2) افزايش استحكام مكانيكي
3) افزايش مقاومت گرمايي
4) كاهش قابليت اشتعال
5) بهبود بخشيدن اعوجاج گرمايي
 
7- ايده هاي مطرح شده:
1-7) افزايش دماي اشتعال لاستيك : تهيه نانوكامپوزيت الاستومرها از جملهSBR مقاوم، به عنوان مواد پايه در لاستيك سبب بهبود برخي خواص از جمله افزايش دماي اشتعال و استحكام مكانيكي بالامي شود و دليل اصلي آن حذف مقدار زيادي از دوده است.
2-7) كاهش وزن لاستيك : تهيه و بهينه سازي نانوكامپوزيت الاستومرها با وزن كم از طريق جايگزين كردن اين مواد با دوده در لاستيك، امكان حذف درصد قابل توجهي دوده توسط درصد بسيار كم از نانوفيلر وجود دارد. بطوريكه افزودن حدود 3 تا 5 درصد نانوفيلر مي تواند استحكام مكانيكي معادل 40 تا 45 درصد دوده را ايجاد كند. بنابراين با افزودن 3 تا 5 درصد نانوفيلر به لاستيك، وزن آن به مقدار قابل توجهي كاهش مي يابد.
3-7) افزايش مقاومت در مقابل نفوذپذيري گاز : نانوكامپوزيت الاستومرها بويژه EPDM بدليل دارا بودن ضريب عبوردهي كم نسبت به گازها بويژه هوا مي توانند در پوشش داخلي تاير و تيوب ها مورد استفاده قرار مي گيرد. زيرا يكي از ويژگيهاي نانوكامپوزيت EPDM مقاومت بسيار بالاي آن در برابر نفوذ و عبور گازها مي باشد. بنابراين اين نانوكامپوزيت ها مي تواند جايگزين مواد امروزي گردد. همچنين اين نانوكامپوزيت ها از جمله الاستومرهايي است كه مي تواند در آلياژهاي مختلف با ترموپلاستيكها كاربردهاي وسيعي را در صنعت خوردو داشته باشد.
4-7) قطعات لاستيكي خودرو : نانوكامپوزيت ترموپلاست الاستومرها مي تواند به عنوان يك ماده پرمصرف در صنايع ساخت و توليد قطعات خوردو بكار رود. از ويژگي هاي اين مواد، بالا بودن مدول بالا ، مقاومت حرارتي، پايداري ابعاد، وزن كم، مقاومت شعله مي باشد. لذا نانوكامپوزيت ترموپلاستيك الاستومرهاي پايهEPDM و PP مي توانند تحول چشمگيري را در ساخت قطعات خوردو ايجاد نمايد.
5-7) افزايش مقاومت سايشي لاستيك : استفاده از نانوسيليكا و نانواكسيدروي در تركيبات تاير سبب تحول عظيمي در صنعت لاستيك مي شود. بطوريكه با افزودن اين مواد به لاستيك علاوه بر خواصي ويژه اي كه اين مواد به لاستيك مي دهند، امكان افزايش مقاومت سايشي اين لاستيكها وجود دارد.
6-7)  نسبت وزن تاير به عمر آن : با افزودن ميزان مصرف يكي از نانوفيلرها مي توان مصرف دوده را پايين آورد. به عبارت ديگر اگر وزن تاير كم شود، عمر لاستيك افزايش مي يابد. بنابراين جهت بالا بردن عمرلاستيك كافي است با افزودن يك سري مواد نانومتري به لاستيك عمر آن را افزايش داد.
 
- شركتهايي كه در زمينه مواد نانومتري و صنعت لاستيك كار مي كنند
:

 

شركت

Shanxi Four Nano Technology Co.ltd

فعاليت

در زمينه توليد اكسيد روي نانومتري جهت كاربرد در صنعت لاستيك سازي بخصوص لاستيك كاميون فعاليت مي كند.

كشور

چين

آدرس اينترنتي

http://www.fhnm.com/english/jhs.htm

 

شركت

Good year

فعاليت

اين شركت يكي از بزرگترين شركت هاي توليدكنندة لاستيك در آلمان مي باشد كه از ذرات نانومتري دوده (Carbon black) در لاستيك استفاده مي كند.

كشور

آلمان

آدرس اينترنتي

www.goodyear.com

 

شركت

FCCINC

فعاليت

اين شركت يك خط ذرات نانومتري خاك رس جهت تزريق به پليمرهاي لاستيك ايجاد كرده است.

كشور

چين

آدرس اينترنتي

http://www.nanoclay.com




موضوع مطلب : نانو شیمی
نوشته شده در سه شنبه بیستم آذر 1386 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
حسگرهاو نانوحسگرها
حسگر چیست؟
حسگریک وسیله ی الکتریکی است که تغییرات فیزیکی یا شیمیایی را اندازه گیری می کند وآنها را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل می نماید. حسگرها درواقع ابزار ارتباط ربات با دنیای خارج وکسب اطلاعات محیطی ونیز داخلی می باشند. ویا به طور کلی ابزارهایی هستند که تحت شرایط خاص ازخود واکنشهای پیش بینی شده ومورد انتظار نشان می دهند. شاید بتوان دماسنج را جزء اولین حسگرهایی دانست که بشرساخت .

ساختار کلی یک حسگر:
درطراحی یک حسگر دانشمندان علوم مختلف مانند بیوشیمی، بیولوژی، الکترونیک، شاخه های مختلف شیمی و فیزیک حضوردارند. قسمت اصلی یک حسگرشیمیایی یا زیستی عنصرحسگر آن می باشد. عنصرحسگر در تماس با یک آشکارساز است. این عنصرمسئول شناسایی و پیوند شدن با گونه ی مورد نظر در یک نمونه ی پیچیده است. سپس آشکارساز سیگنالهای شیمیایی را که در نتیجه ی پیوند شدن عنصرحسگر با گونه ی موردنظر تولید شده است را به یک سیگنال خروجی قابل اندازه گیری تبدیل می کند. حسگرهای زیستی بر اجزای بیولوژیکی نظیرآنتی بادی ها تکیه دارند. آنزیمها ، گیرنده ها یا کل سلولها می توانند به عنوان عنصر حسگرمورد استفاده قرار گیرند.

خصوصیات حسگرها:
یک حسگرایده آل باید خصوصیات زیررا داشته باشد :
1 . سیگنال خروجی باید متناسب با نوع و میزان گونه ی هدف باشد.
2. بسیار اختصاصی نسبت به گونه مورد نظر عمل کند.
3 . قدرت تفکیک و گزینش پذیری بالایی داشته باشد.
4. تکرارپذیری و صحت بالایی داشته باشد.
5. سرعت پاسخ دهی بالایی داشته باشد ( درحد میلی ثانیه ).
6. عدم پاسخ دهی به عوامل مزاحم محیطی مانند دما ، قدرت یونی محیط و …

نانوحسگرها:
با پیشرفت علم در دنیا و پیدایش تجهیزات الکترونیکی و تحولات عظیمی که در چند دهه ی اخیر و درخلال قرن بیستم به وقوع پیوست نیاز به ساخت حسگرهای دقیق تر،کوچکتر و دارای قابلیتهای بیشتر احساس شد. امروزه از حسگرهایی با حساسیت بالا استفاده می شود به طوریکه در برابر مقادیر ناچیزی از گاز، گرما و یا تشعشع حساس اند. بالا بردن درجه ی حساسیت، بهره و دقت این حسگرها به کشف مواد و ابزارهای جدید نیاز دارد. نانو حسگرها، حسگرهایی در ابعاد نانومتری هستند که به خاطرکوچکی و نانومتری بودن ابعادشان از دقت و واکنش پذیری بسیار بالایی برخوردارند به طوری که حتی نسبت به حضور چند اتم از یک گاز هم عکس‌العمل نشان می دهند.

انواع نانو حسگرها:
نانوحسگرها براساس نوع ساختارشان به سه دسته ی نقاط کوانتومی ، نانولوله های کربنی و نانوابزارها تقسیم بندی می شوند:
1. استفاده از نقاط کوانتومی درتولید نانو حسگرها:
نقاط کوانتومی به عنوان بلورهای نیمه هادی کوچک تعریف می شوند. با کنترل ابعاد نقاط کوانتومی، میدان الکترومغناطیسی نور را دررنگها و طول موجهای مختلف، منتشرمی کند. به عنوان مثال، نقاط کوانتومی از جنس آرسنیدکادمیوم با ابعاد 3 نانومتر نور سبز منتشر می کند؛ درحالی که ذراتی به بزرگی 5/5 نانومتر از همان ماده نور قرمز منتشرمی کند. به دلیل قابلیت تولید نور در طول موجهای خاص نقاط کوانتومی ، این بلورهای ریز در ادوات نوری به کارمی روند. دراین عرصه از نقاط کوانتومی در ساخت آشکارسازهای مادون قرمز، دیودهای انتشار دهنده ی نورمی توان استفاده نمود. آشکارسازهای مادون قرمز از اهمیت فوق العاده ای برخوردارند. مشکل اصلی این آشکارسازها مسئله ی خنک سازی آنهاست. برای خنک سازی این آشکارسازها از اکسیژن مایع وخنک سازی الکترونیکی استفاده می شود. این آشکارسازها برای عملکرد صحیح باید دردماهای بسیار پائین، نزدیک به 80 درجه کلوین کارکنند، بنابراین قابل استفاده در دمای اتاق نیستند، درصورتی که از آشکارسازهای ساخته شده با استفاده از نقاط کوانتومی می توان به راحتی در دمای اتاق استفاده کرد.

2. استفاده ازنانولوله ها درتولید نانوحسگرها:
نانو لوله های کربنی تک دیواره و چند دیواره به علت داشتن خواص مکانیکی و الکترونیکی منحصر به فردشان کاربردهای متنوعی پیدا کردند که از جمله می توان به استفاده از آنها به عنوان حسگرهایی با دقت بسیار بالا برای تشخیص مواد در غلظتهای بسیار پائین و با سرعت بالا اشاره کرد.

به طورکلی کاربرد نانو لوله ها در حسگرها را می توان به دو دسته تقسیم کرد:
الف ) نانولوله های کربنی به عنوان حسگرهای شیمیایی:
این حسگرها می توانند دردمای اتاق غلظتهای بسیارکوچکی از مولکولهای گازی با حساسیت بسیاربالا را آشکارسازی کنند. حسگرهای شیمیایی شامل مجموعه ای از نانولوله های تک دیواره هستند و میتوانند مواد شیمیایی مانند دی اکسید نیتروژن ( NO2 ) وآمونیاک ( NH3 ) را آشکارکنند. هدایت الکتریکی یک نانولوله نیمه هادی تک دیواره که درمجاورت ppm200 از NO2 قرارداده می شود، می تواند در مدت چند ثانیه تا سه برابر افزایش یابد و به ازای اضافه کردن فقط 2% NH3 هدایت دو برابر خواهد شد. حسگرهای تهیه شده ازنانولوله های تک دیواره دارای حساسیت بالایی بوده ودردمای اتاق هم زمان واکنش سریعی دارند. این خصوصیات نتایج مهمی درکاربردهای تشخیصی دارند.
ب) نانولوله های کربنی به عنوان حسگرهای مکانیکی:
هنگامی که یک نانولوله توسط جسمی به سمت بالا یا پائین حرکت می کند، هدایت الکتریکی آن تغییر می یابد. این تغییر در هدایت الکتریکی، با تغییر شکل مکانیکی نانولوله کاملا ً متناسب است. این اندازه گیری به وضوح امکان استفاده از نانولوله ها را به عنوان حسگرهای مکانیکی نشان می دهد. یا می توان با استفاده از مواد واسط مانند پلیمرها در فاصله ی میان نانولوله های کربنی وسیستم، نانولوله های کربنی را برای ساخت بیوحسگرها توسعه داد. شبیه سازی های دینامیکی نشان می دهد که برخی پلیمرها مانند پلی اتیلن می توانند به صورت شیمیایی با نانولوله کربنی پیوند یابند. همچنین مولکول بنزن نیز می تواند به وسیله ی پیوندهای واندروالس روی نانولوله ی کربنی جذب شود. این تحقیقات کاربردهای بسیار متنوع و وسیع نانولوله ها ی کربنی را نشان می دهد. تحقیق دراین زمینه هنوزدرحال توسعه وپیشرفت است ومطمئنا ً درآینده ای نه چندان دور شاهد به کارگیری آنها درابزارها و صنایع مختلف خواهیم بود.

3. استفاده ازنانو ابزارها درتولید نانوحسگرها:
با استفاده از این حسگرها شناسایی مقادیر بسیار کم آلودگی شیمیایی یا ویروس و باکتری در سامانه ی کشاورزی وغذایی ممکن است. تحقیقات درزمینه ی نانوابزارها جزء پژوهشهای علمی به روز دنیاست.

 نانو حسگرها و کنترل آلودگی هوا:
یکی از نیازهای مهم و اساسی در ارتباط با کنترل آلودگی محیط زیست، پایش مستمرآلودگی هواست. با استفاده از نانوحسگرها پیشرفت مؤثری در زمینه ی کنترل آلودگی هوا صورت گرفته است. یکی از این راهکارها اختراع غبارهای هوشمند می باشد. غبارهای هوشمند مجموعه ای از حسگرهای پیشرفته به صورت نانو رایانه های بسیارسبک هستند که به راحتی ساعتها درهوا معلق باقی می مانند. این ذرات بسیار ریز از سیلیکون ساخته می شوند و می توانند ازطریق بی سیم موجود درخود اطلاعات موجود در خود را به یک پایگاه مرکزی منتقل کنند. سرعت این انتقال حدود یک کیلوبایت در ثانیه است. هم چنین حسگرهایی از جنس نانولوله های تک لایه ساخته شده اند که می توانند مولکولهای گازهای سمی را جذب کنند و همچنین آنها قادر به شناسایی تعداد معدودی از گازهای مهلک موجود درمحیط هستند. محققان معتقدند این نانوحسگرها برای شناسایی گازهای بیوشیمیایی جنگی و آلاینده های هوا کاربرد خواهند داشت.



موضوع مطلب : نانو شیمی
نوشته شده در یکشنبه بیست و هفتم آبان 1386 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
نانولوله‌هاي کربني
استانداردسازي نانولوله‌هاي کربني

خلاصه
منظور از استاندارد، يکاها و مقياس هاي اندازه گيري است. اين مفهوم مي‌تواند به معناي يکاهاي اندازه‌گيري مانند متر، کيلوگرم، ثانيه و نظاير آن باشد و يا مقياس‌هاي فيزيکي از قبيل ميلة يك‌متري، وزنة يک کيلوگرمي و امثال آن را در برگيرد. در مفهوم دوم، استاندارد کتابچه يا مجموعة مکتوبي است شامل مقررات و اصولي براي تنظيم امور فني، صنعتي، علمي و تجاري. بخشي از سهم استانداردسازي فناوري‌نانو به استانداردسازي نانومواد که نانولوله‌هاي کربني بخشي از اين گسترة وسيع ‏هستند مربوط مي‌شود. ‏در حال حاضر در دنيا فعاليت بسيار گسترده‌اي روي استانداردسازي فناوري‌نانو در حال انجام است. اين متن به گوشه‌اي از فعاليت ‏هاي کميته‌هاي استانداردسازي و راهبردهاي پيشنهادي و برنامه‌هاي مختلف بين‌المللي براي استانداردسازي فناوري‌نانو ‏ اشاره ميكند

 

مقدمه
به طور کلي واژه استاندارد در دو مفهوم عمده به‌کار برده مي شود در مفهوم اول منظور از استاندارد يکاها و مقياس هاي اندازه گيري است. اين مفهوم مي‌تواند به معناي يکاهاي اندازه‌گيري مانند متر کيلوگرم ثانيه و نظاير آن باشد و يا مقياس‌هاي فيزيکي از قبيل ميله يك‌متري وزنه يک کيلوگرمي و امثال آن را در برگيرد. در مفهوم دوم استاندارد کتابچه يا مجموعه مکتوبي است شامل مقررات و اصولي براي تنظيم امور فني صنعتي علمي و تجاري. با توجه به برنامه 13..............



موضوع مطلب : نانو شیمی
نوشته شده در یکشنبه بیست و هفتم آبان 1386 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
فناوری نانو از آغاز تاکنون
فناوری نانو از آغاز تاکنون

علم نانو و علوم مرتبط با آن جدید نیستند چرا که صدها سال است که شیمیدانان از تکنيک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هايي علم نانو در کار خود استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند که بی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شباهت به تنکنيک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های امروزی نانو نيست. پنجره های رنگارنگ کلیساهای قرون وسطی، شمشیرهای یافت شده در حفاری های سرزمین های مسلمان همگی گویای این مطلب هستند که بشر مدت هاست که از برخی شگردهای این فناوری در بهینه کردن فرایندها و ساخت باکیفیت تر اشیاء بهره می برده است اما تنها به دلیل پیشرفت کم فناوری و نبود امکانات امروزی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ تونلی پیمایشی و غیره نتوانسته حوزه مشخصی برای این فناوری تعیین کند.

اولین بار ریچارد فیمن در سال 1959 طی سخنرانی خود با بیان امکان به راه اندازی فرایندی برای دستکاری اتمها و مولکولها با استفاده از ابزارهای دقیق سبب شده تا افکار به سمت توسعه چنین امکانی متمایل شوند. در سال 1974، پروفسور نوریو تانیگوشی، مدرس دانشگاه علوم توکیو، نخستین بار واژه "فناوری نانو" را بکار گرفت. او در مقاله ای با نام "مفهوم اساسی فناوری نانو" اشاره می کند که فناوری نانو اساسا مجموعه ای از فرایندهای تفکیک، ادغام و تشکیل مواد در حد یک اتم یا یک مولکول است. در دهه 1980 ایده یاین تعریف به طور وسیع تر توسط دکتر درکسلر (نویسنده کتاب های موتور خلقت) مورد بررسی قرار گرفت.
فناوری نانو و نانوعلوم در اوایل دهه 1980 با تولد علم کلاستر و اختراع میکروسکوپ تونلی پیمایشی آغاز به کار کرد. این توسعه سبب کشف فلورین در سال 1986 و نانولوله های کربنی در مدت چند سال بعد شد.
تحول دیگر این فناوری مربوط به ساخت نانوکریستالهای نیمه هادی بود که منجر به افزایش شدید تعداد نانوذرات اکسید فلزی نقاط کوانتوم گردید. میکروسکوپ نیروی اتمی 5 سال بعد از میکروسکوپ تونلی پیمایشی اختراع شد تا با کمک آن بتوان اتمها را بررسی کرد.
فناوری نانو یک زمینه بین رشته ای است که در محدوده علوم کاربردی مختلفی نظیر فیزیک، مواد، الکترونیک و غیره وارد شده است. فناوری نانو خود به تنهایی علم نیست بلکه با استفاده از آن می توان به کاربردی کردن علوم مختلف کمک کرد. فناوری نانو به سه صورت تعریف می شود:
1- فناوری نانو محدوده تحقیقات و مطالعه مواد و خصوصیات آنها در محدوده 1- 100 نانومتر را در بر می گیرد.
2- با کمک فناوری نانو ساختارهای نانویی می توان خلق کرد که خصوصیات آنها با ساختارهای ماکروسکوپی همان مواد متفاوت است.
3- با کمک فناوری نانو می توان در اتمها از طریق کنترل خصوصیات تغییراتی ایجاد کرد.
زمانی که مواد در مقیاس نانو مطالعه و بررسی می شوند واکنش های و رفتار اتمها در مقایسه با حالتی که مطالعه در سطح مولکولی انجام می شوند کاملا متفاوت است چرا که در این قلمرو خصوصیات فیزیکی مواد تغییر می کند این درست مانند این است که در توپی را در محفظه ای بیندازید و توپی دیگری را از آن محفظه بیرون آورید. تفاوت در قلمرو نانو به اندازه ای است که حتی رنگ، نقطه ذوب، خصوصیات شیمیایی و غیره مواد در خارج از این محدوده کاملا متفاوت است.
در فناوری نانو برای ساخت دو روش در نظر گرفته می شود: روش ساخت پایین به بالا و روش ساخت بالا به پایین. در روش ساخت پایین به بالا، وسایل و مواد از سطح مولکولی بر اساس اصول شیمی مولکولی ساخته می شوند درست مانند یک دیوار که از روی هم گذاشتن آجر به آجر ساخته می شود.
در روش ساخت بالا به پایین، اشیاء نانویی بدون کنترل اتمی در مقادیر بزرگتر ساخته می شوند به این طریق که در ساخت آنها از تجهیزات پیشرفته این فناوری مانند میکروسکوپ اتمی و میکروسکوپ تونلی پیمایشی استفاده می شود تا فرایند دستکاری و ایجاد پدیده ها و خصوصیات جدید در اشیاء نانویی ظهور یابند.
امروزه فناوری نانو در ساخت پلیمرهایی با ساختار مولکولی، طراحی تراشه های کامپیوتری کاربرد دارد. همچنین از این فناوری در ساخت مواد آرایشی، انواع پوشش ها و روکش های محافظتی و لباسهای مقاوم نیز استفاده می شود.



موضوع مطلب : نانو شیمی
نوشته شده در یکشنبه بیست و هفتم آبان 1386 توسط سیما نجفی | لينک ثابت |
آخرین نوشته ها
Theme Design By : Parsism