B O S S
6th August 2009, 02:20 PM
نانوپودرهاي کامپوزيتي آلومينا - زيرکونيا با اندازه‌اي بين 75-15 نانومتر با روش سل - ژل در دانشگاه تربيت مدرس سنتز شد.
نانوپودر آلومينا - زيركونيا با روش‌هاي متفاوتي همچون آسياب خشک يا تر مخلوط پودرهاي آلومينا و زيركونيا، سل - ژل و روش‌هاي ماده اوليه مايع تهيه مي‌شود. محققين دانشگاه تربيت مدرس از روش سل – ژل بهره گرفته‌اند. زيرا در روش‌هاي متداول مانند روش آسياب خشک يا تر، حضور مخلوط ناهمگن ذرات و ميکروساختار غير يکنواخت اجتناب ناپذير است.
همچنين روش سل – ژل نسبت به ساير روش‌هاي متداول مزيت‌هايي دارد که مي‌توان به حصول نانوپودرهاي کامپوزيتي همگن، کاهش درجه حرارت سينترينگ، افزايش ساختار دانه ريز و سادگي و صرفه اقتصادي اشاره کرد.
مهندس ايوب تعاوني گيلان، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري نانو، سيستم آلومينا- زيركونيا را يکي از نانوکامپوزيت‌هاي سراميکي سودمند عنوان کرد و گفت: «اين نانوکامپوزيت به دليل خصوصيات مکانيکي عالي شامل استحکام، چقرمگي، مقاومت به خوردگي و پايداري گرمايي و شيميايي، به طور گسترده‌اي در ساخت بدنه هواپيما، ابزارهاي برشي، ادوات زرهي، قطعات با استحکام بالا، پره‌هاي توربين و قالب‌ها يا اجزاي مصنوعي طبي مورد استفاده قرار مي‌گيرد».
در سيستم آلومينا - زيركونيا، ساختار و خصوصيات کامپوزيت نهايي به خصوصيات نانوپودر تهيه شده مانند همگني، توزيع اندازه ذرات و خلوص آن بسيار وابسته است. از اين رو، پژوهشگران روي کاهش اندازه ذرات پودر کامپوزيتي اوليه و نيز مورفولوژي دانه نهايي در ريزساختار متمرکز شده‌اند.
به گفته مهندس تعاوني، پژوهشي با هدف «رسيدن به نانوپودري همگن با سايز نانو و سطح ويژه بالا که توانايي سينترينگ بسيار بالايي داشته و بتواند زيرکونياي موجود در نانوپودر را در فاز تتراگونال تثبيت کند و بدين وسيله خاصيت چقرمگي و استحکام بالاي نانوکامپوزيت ساخته شده را افزايش دهد» انجام شده است.
در اين پژوهش، نانوپودرهاي آلومينا – زيرکونيا با درصدهاي متفاوت زيرکونيا با استفاده از مواد اوليه آلكوكسيدي ( Al(OC4H9)3 و Zr(OC4H9)4 ) با روش سل - ژل سنتز شدند. در نهايت، ژل‌هاي خشك شده بدست آمده، تحت عمليات حرارتي قرار گرفتند.
عضو هيئت علمي دانشگاه جامع علمي-کاربردي استان کرمانشاه، در ادامه گفتگو توضيح داد: «آناليزهاي BET نشان دادند كه افزايش درصد زيرکونيا باعث کاهش سطح ويژه و افزايش سايز حفره‌اي ذرات مي‌شود. همچنين با افزايش درصد زيرکونيا، گذار فازي آلوميناهاي انتقالي به فاز پايدار آلفا - آلومينا به درجه حرارت‌هاي بالاتر انتقال پيدا مي‌کند. همچنين آناليز SEM حاکي از آن بود که نانوپودرهاي به دست آمده تقريباً کروي شکل بوده و اندازه‌اي بين 75-15 نانومتر دارند».
جزئيات اين پژوهش که به عنوان بخشي از پروژه کارشناسي ارشد مهندس ايوب تعاوني گيلان با راهنمايي دکتر احسان طاهري نساج و همکاري مهندس آخوندي در دانشگاه تربيت مدرس انجام شده، در مجله Journal of Non-Crystalline Solids (جلد 355، صفحات 316–311، سال 2009) (http://nano.ir/infobeta/article_issn_info.php?id=3024) منتشر شده است.
نانوپودر آلومينا - زيركونيا با روش‌هاي متفاوتي همچون آسياب خشک يا تر مخلوط پودرهاي آلومينا و زيركونيا، سل - ژل و روش‌هاي ماده اوليه مايع تهيه مي‌شود. محققين دانشگاه تربيت مدرس از روش سل – ژل بهره گرفته‌اند. زيرا در روش‌هاي متداول مانند روش آسياب خشک يا تر، حضور مخلوط ناهمگن ذرات و ميکروساختار غير يکنواخت اجتناب ناپذير است.
همچنين روش سل – ژل نسبت به ساير روش‌هاي متداول مزيت‌هايي دارد که مي‌توان به حصول نانوپودرهاي کامپوزيتي همگن، کاهش درجه حرارت سينترينگ، افزايش ساختار دانه ريز و سادگي و صرفه اقتصادي اشاره کرد.
مهندس ايوب تعاوني گيلان، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري نانو، سيستم آلومينا- زيركونيا را يکي از نانوکامپوزيت‌هاي سراميکي سودمند عنوان کرد و گفت: «اين نانوکامپوزيت به دليل خصوصيات مکانيکي عالي شامل استحکام، چقرمگي، مقاومت به خوردگي و پايداري گرمايي و شيميايي، به طور گسترده‌اي در ساخت بدنه هواپيما، ابزارهاي برشي، ادوات زرهي، قطعات با استحکام بالا، پره‌هاي توربين و قالب‌ها يا اجزاي مصنوعي طبي مورد استفاده قرار مي‌گيرد».
در سيستم آلومينا - زيركونيا، ساختار و خصوصيات کامپوزيت نهايي به خصوصيات نانوپودر تهيه شده مانند همگني، توزيع اندازه ذرات و خلوص آن بسيار وابسته است. از اين رو، پژوهشگران روي کاهش اندازه ذرات پودر کامپوزيتي اوليه و نيز مورفولوژي دانه نهايي در ريزساختار متمرکز شده‌اند.
به گفته مهندس تعاوني، پژوهشي با هدف «رسيدن به نانوپودري همگن با سايز نانو و سطح ويژه بالا که توانايي سينترينگ بسيار بالايي داشته و بتواند زيرکونياي موجود در نانوپودر را در فاز تتراگونال تثبيت کند و بدين وسيله خاصيت چقرمگي و استحکام بالاي نانوکامپوزيت ساخته شده را افزايش دهد» انجام شده است.
در اين پژوهش، نانوپودرهاي آلومينا – زيرکونيا با درصدهاي متفاوت زيرکونيا با استفاده از مواد اوليه آلكوكسيدي ( Al(OC4H9)3 و Zr(OC4H9)4 ) با روش سل - ژل سنتز شدند. در نهايت، ژل‌هاي خشك شده بدست آمده، تحت عمليات حرارتي قرار گرفتند.
عضو هيئت علمي دانشگاه جامع علمي-کاربردي استان کرمانشاه، در ادامه گفتگو توضيح داد: «آناليزهاي BET نشان دادند كه افزايش درصد زيرکونيا باعث کاهش سطح ويژه و افزايش سايز حفره‌اي ذرات مي‌شود. همچنين با افزايش درصد زيرکونيا، گذار فازي آلوميناهاي انتقالي به فاز پايدار آلفا - آلومينا به درجه حرارت‌هاي بالاتر انتقال پيدا مي‌کند. همچنين آناليز SEM حاکي از آن بود که نانوپودرهاي به دست آمده تقريباً کروي شکل بوده و اندازه‌اي بين 75-15 نانومتر دارند».
جزئيات اين پژوهش که به عنوان بخشي از پروژه کارشناسي ارشد مهندس ايوب تعاوني گيلان با راهنمايي دکتر احسان طاهري نساج و همکاري مهندس آخوندي در دانشگاه تربيت مدرس انجام شده، در مجله Journal of Non-Crystalline Solids (جلد 355، صفحات 316–311، سال 2009) (http://nano.ir/infobeta/article_issn_info.php?id=3024) منتشر شده است.