خودکفایی کشور در تولید 6 محصول نانویی
در این بین محققان پژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضایی موفق به تولید چند نانو ذرات مهم، ضروری و استراتژیک شده‌اند. تولید نانو ذرات طلا، نانو ذرات سیلیکا، الکترو کاتالیست پلاتین، پلادیوم ونانو لوله کربنی، نانو کامپوزیت آئروژل کربن-نانو لوله کربنی، نانو کامپوزیت های فدا شونده، ساخت لایه نازک جاذب CUINS2 مورد کاربرد در سلول های خورشیدی از جمله این دستاوردها است.
نانو ذرات طلا
امروزه افزایش روز افزون کاربردهای نانو ذرات طلا در زمینه های مختلف نظیر صنایع الکترونیک، شیمیایی و پزشکی منجر به گسترش تقاضا و روش های گوناگون تولید این ذرات شده است. از نانو ذرات طلا می توان در تولید تعدادی از مواد و تجهیزات نوین نظیر نانو سنسورها، پیل های سوختی، کاتالیست ها، شناسایی و درمان بیماری ها، رهایش دارو و ژن در انسان و گیاهان استفاده کرد. از میان روش های تولید، میکروامولسیون یا مایسل معکوس( به علت توانایی بالای این سیستم واکنشی در کنترل اندازه و توزیع اندازه ذرات) مورد توجه زیادی قرار گرفته است. مایسل های معکوس شامل قطرات آبی است که با لایه سورفکتانت از فاز توده آلی جدا شده و شامل سه جزء آب، ماده آلی و فضای بین ذره ای و مورفولوژی های بسیار همگن کنترل دارند. با استفاده از روش فوق، نانو ذرات کروی طلا با اندازه کمتر از 20 نانو متر با توزیع اندازه ذرات محدود تولید شده است.
نانو ذرات سیلیکا
استفاده از نانو ذرات سیلیس به عنوان کاتالیست، پوشش های آب دوست و آب گریز، پیش ماده تقویت خواص مکانیکی مواد و حتی یک نیمه هادی در صنایع مختلف از جمله صنایع ساختمان، رنگ و پوشش، شیمیایی، صنعت خودرو، هوافضا، الکترونیک و نساجی بسیار مورد توجه قرار دارد. متاسفانه کشور ایران با توجه به هزینه بالای تولید این نانو ذرات، تامین سخت و دشوار مواد اولیه تولید و نبود دانش فنی تولید آن در داخل، یکی از وارد کنندگان عمده این محصول به شمار می آید. اخیرا گروه نانو تکنولوژی پژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضایی ایران با استفاده از روش انحلال- رسوب گذاری موفق به تولید این نانو ذرات شده است.
محققان پژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضایی موفق به تولید چند نانو ذرات مهم، ضروری و استراتژیک شده‌اند.
روشی جدید برای کپسوله کردن نانو ذرات پلاتین وپالادیم
نانو لوله های کربنی به علت مشخصات منحصر به فردی نظیر مساحت سطحی بالا، هدایت الکتریکی زیاد، ثبات ساختاری و مقاومت خوردگی چشمگیر، بستر مناسبی برای تولید نانو کاتالیست ها در پیل های سوختی محسوب می شوند اما نانو لوله ها به علت برخی ویژگی های ساختاری نظیر برهم کنش های آبگریزی در محلول های آبی و برهم کنش های قوی و انداروالس بین لوله ها، تمایل قوی به دسته ای شدن دارند بنابراین مشکل دسته ای شدن نانو لوله ها در تولید الکتروکاتالیست های پلاتین، پالادیوم و نانو لوله کربنی باعث کاهش راندمان در واکنش های الکتروشیمیایی می شود. در این طرح به منظور رفع این مشکل برای اولین بار از نانو کامپوزیت پلی سیتریک اسید متصل به نانو لوله کربنی به منظور کپسوله کردن نانو ذرات پلاتین وپالادیم استفاده شده است. اتصال های پلیمری که بستری برای نگهداری نانو ذرات فلزی بر نانو لوله های کربنی محسوب می شوند نه تنها موجب بهبود حلالیت و پراکندگی نانو لوله ها می شود بلکه منجر به تولید نانو ساختارهای هیبریدی جدیدی می شوند که در ساختار الکترودها در پیل های سوختی متانولی مستقیم با هدف دستیابی به بیشترین سایت فعال کاتالیستی(کوچکترین اندازه ذرات و بیشترین باردهی روی بستر) استفاده می شوند.
نانو موادی متخلخلی با ویژگی های منحصر به فرد
کاهش وزن و حجم به خاطر صرفه جویی اقتصادی در مواد و انرژی، پارامترهای مهم در بسیاری از کاربردها در زمینه های حمل و نقل به ویژه در صنایع فضایی محسوب می شود. استفاده از نانو مواد متخلخل، روشی مناسب برای کاهش وزن یا چگالی مواد محسوب می شود. آئروژل ها دسته ای از نانو مواد جامد متخلخل با ساختار سه بعدی و خصوصیات منحصر به فرد نظیر چگالی پایین، حفره های بزرگ و مساحت سطح داخلی بالا هستند. نانو لوله های کربنی به علت خصوصیات مکانیکی، حرارتی و الکتریکی فوق العاده گزینه بسیار مناسبی برای تقویت کامپوزیت های پلیمری محسوب می شوند اما متاسفانه در مقیاس ماکروسکوپیک به علت وجود نیروهای واندروالس قوی بین آنها با مشکل توزیع همگن و همچنین محدودیت میزان نانو لوله کربنی قابل بخش شدن در زمینه پلیمری مواجهیم اما با استفاده از داربست های سه بعدی و متخلخل متشکل از نانو لوله‌های کربنی نظیر آئروژل نانو لوله می توان بر این مشکل غلبه کرد.
نانو کامپوزیت های فدا شونده
امروزه نیاز به مواد جدیدی است که افزون بر قابلیت کارکرد در محیط های حاوی اکسیژن و خورنده، توانایی تحمل دماهای بالاتر در محیط های حاوی اکسیژن و خورنده، توانایی تحمل دماهای بالاتر از 2هزار سانتی گراد را به مدت زمان طولانی داشته باشند. این عایق های فدا شونده تحت دماهای بسیار بالای خود از بین می روند اما تخریب سیستم اصلی را به تاخیر می‌اندازند. سرامیک های فوق دما بالا(UHTC) و کامپوزیت های ساخته شده بر پایه آنها( به ویژه زیر کونیم دی بورید و هافنیم دی بورید) گروهی از مواد پیشرفته، بهترین گزینه برای رفع این نیازها هستند. تولید نانو ذرات زیرکونیم دی بورید- نانو کامپوزیت فدا شونده داخلی برای اولین بار در کشور، قیمتی بسیار کمتر از نمونه نانو ذرات وارداتی از چین، تولید محصول های جدید بر پایه این محصول از جمله مزایای نسبی این نانو ذرات است.
نانو ذرات پر کاربرد در سلول های خورشیدی
لایه جذب کننده در سلول های خورشیدی لایه نازک، نقش بسیار مهمی در عملکرد این نوع از سلول های خورشیدی دارد و به عنوان قلب عملکردی این سلول ها مطرح بوده و تحقیق در این لایه به طور گسترده ای در دست انجام است. امروزه ترکیب سولفیدی CUINS2 به دلیل گاف انرژی بهینه برای بیشترین جذب طیف نور خورشید بسیار مورد توجه محققان واقع شده است. تنوع وسیعی از روش های رسوب فیلم نازک برای رسوب لایه جاذب کالکوژنیدی استفاده شده است. در این روش ها قیمت پایین، سرعت رسوب بالا، راندمان زیاد، قابلیت تولید مجدد و یکنواختی ترکیب در کل یک لایه پارامترهای مهمی هستند. روش استفاده شده در این تحقیق، پوشش دهی چرخشی است. پوشش دهی چرخشی روشی سریع و آسان برای تولید فیلم های نازک و همگن است. در این روش، سوسپانسیون پایدار در مدت زمان کمی روی زیرلایه های مسطح به طور یکنواخت نشانده می شود.
گزارش : فرزانه صدقی
No tags for this post.
