خواص نانو مواد (خواص انفرادی)
خواص نانو مواد (خواص انفرادی)
خواص صوتی
مواد به شدت با تابشی که طول موج قابل مقایسه ای با ساختار داخلی و یا ابعاد آنها دارد، فعل و انفعال دارند. بنابراین در مورد نانومواد که ساختار و ابعاد مشخصه آنها زیر 100nm است گستره ی وسیعی از امواج الکترومغناطیس مرئی، فرابنفش و اشعه x وجود دارد که روی آنها اثر دارد. در مقابل امواج صوتی که طول موج آنها از میکرون تا کیلومتر است، اثری کم یا اثر مستقیم کمی برروی خواص نانومواد دارند. درنتیجه مبحث خواص صوتی نانومواد بسیار محدود می شود. البته لازم به ذکر است که از امواج صوتی برای تولید نانومواد استفاده می شود. علاوه بر این چون خواص نانومواد در بسیاری از موارد با مواد عادی متفاوت است، امواج صوتی می توانند اثر مشخص غیر مستقیمی، مثلا از جنبه ارتعاشات، داشته باشند.
یکی از کاربردهای نانومواد برای ساخت جاذب‌هاي صوتي است. اين جاذب‌ها نيز مانند جاذب‌هاي ارتعاشي، علي‌رغم سبك و نازك بودن، انرژي صوت را به‌طور كامل ميرا مي‌كنند. جاذب‌هاي صوتي امروزي با وجود سنگين و حجيم بودن، نسبت به فركانس و جهت صوت برخوردي، بازدهي متفاوتي دارند. فناوري‌نانو انواعي از جاذب‌هاي صوتي را ارائه مي‌كند كه ساختار مولكولي آنها با جهت برخورد صوت و فركانس صوت قابل تطابق باشد؛ به گونه‌اي كه بتوانند بيشترين مقدار انرژي صوت را جذب كنند. اين مواد در كشتي‌هاي مسافربري، شناورهاي نظامي و زيردريايي‌ها كاربردهاي بسياري دارند و قسمت داخلي يا خارجي بدنه از اين مواد پوشيده مي‌شود.
یکی دیگر از کاربردهای امواج صوتی در نانومواد استفاده از آنها برای SAM یا میکروسکوپ روبشی صوتی است. روش کار این میکروسکوپ به این صورت است که منبعی امواج آکوستیک تولید می کند و به سطح برخورد داده می شود سپس پاسخ دریافت شده بررسی می شود و با توجه به تغییرات ایجاد شده در فرکانس و دیگر خواص موج بازگشتی به اطلاعات سطح پی برده می برد. رزولوشن این میکروسکوپ با طول موج امواج صوتی محدود می شود که در حدود 2.5 میکرومتر بهترین حالت گزارش شده است. این میکروسکوپ برای بررسی ساختارهای زیستی در حال حرکت مفید دارد.
یکی از روش های اندازه گیری خواص الاستیکی نانومواد استفاده از امواج صوتی است. در تحریک صوتی مواد، یکی از راحتترین پارامترها برای اندازه گیری فرکانس یا طیف فرکانسی است. طیف تحریکات یک ساختار تابعی از سختی و اینرسی آن است که هر دو به هندسه ساختار بستگی دارند. همیشه امکان بدست آوردن سفتی و خواص تکانه ای از طیف بدست آمده وجود ندارد. اگر خواص تکانه ای با اندازه گیری های مستقل مشخص شده اند یعنی اگر توزیع فضایی جرم ها مشخص است، طیف اندازه گیری شده تحریکات صوتی را می توان برای تایین خواص سفتی به کار برد. امواج و نوسانات دوره ای فقط کرنش های برگشت پذیر ایجاد می کنند و هیچ اطلاعاتی راجع به رفتار ساختار تحت تنش های شدید به ما نمی دهند.
این روش برای بررسی خواص الاستیکی ساختارهای لایه ای کاربرد دارد. برای یک لایه همگن هندسه به وسیله ضخامت لایه تعریف می شود و خواص الاستیکی به وسیله چگالی جرمی تعریف می شوند. خواص یک ساختار چند لایه ای به وسیله خواص تک تک لایه های آن و سطوح اتصال آن لایه ها مشخص می شود.
فیلم ها امواج صوتی را تقویت می کنند. فیلم هایی که به اندازه کافی ضخیم باشند امواج صوتی بالک را تقویت می کنند و معمولا هر دوی فیلم های نازک و ضخیم امواج صوتی سطحی SAW را تقویت می کنند. طیف امواج صوتی را می توان حتی اگر با تحریک پیزوالکتریکی در میکروسکوپ صوتی کوانتیتیو به وجود آمده باشند یا پالس های لیزری در روش لیزر صوتی یا امواج ایجاد شده به وسیله گرما در آزمایش های پراش بریلیون اندازه گیری کرد. سرعت امواج صوتی بازگشتی ازسطح که به وسیله روش پراش بریلیون اندازه گیری می شود را می توان برای اندازه گیری خواص الاستیکی سطح به کار برد.
منبع
