سنتز نانوکامپوزيت سيليکا آئروژلنانو ذرات فريت کبالت و بررسی ویژگی های مغناطیسی آن سنتز نانوکامپوزي
سنتز نانوکامپوزيت سيليکا آئروژلنانو ذرات فريت کبالت و بررسی ویژگی های مغناطیسی آن
چکیده آئروژلها مواد متخلخلی هستند که حفره‌های نانو‌متری آن‌ها در مقیاس مزو یا میکرومی‌باشد. چگالی پایین، تخلخل و سطح در معرض داخلی بالا از دیگر ویژگیهای این مواد می‌باشد. در این پژوهش نانو کامپوزیت سیلیکا آئروژل/ نانوذرات فریت کبالت به روش سل-ژل آمادهسازی و تحت فرایند فوق بحرانی خشک شد. بدین منظور نيترات آهن() 9 آبه و نيترات کبالت() 6 آبه در حلال‌هایی چون متانول و آب دیونیزه حل شده و به پیشماده سیلیکا اضافه و قرار دادن این محلول بر روی همزن مغناطیسی به شکل گیری سل یکنواختی منجر شد. پس از گذشت زمان معین و انجام عمل هیدرولیز، ژل بدست آمده در دستگاه خشک کن فوق بحرانی قرار دادهشد و در نهایت گاز جایگزینمایع موجود در نمونهها گردید و آئروژل نهایی حاصل شد. به منظور بررسی نمونههای تولید شده از نقطه نظر ساختاری، مورفولوژی و خواص مغناطیسی به تحلیل داده‌های حاصل از آنالیزهای SEM، TEM، XRD ،FT-IR ،BET و VSMپرداخته شد. همانگونه که انتظار می‌رفت این نانو کامپوزیت ضمن حفظ ویژگیهای سیلیکا- آئروژل از جمله تخلخل بالا و چگالی پایین رفتار فرومغناطیس نانوذرات را نیز داشت. واژههای کلیدی: آئروژل، نانو ذرات فریت، نانوکامپوزیت، سل-ژل، مغناطیسسنج نمونهی ارتعاشی فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول – مفاهیم اولیه 1-5-1 کامپوزيت يا مواد چندسازه10 1-5-2 ويژگی‌های مواد کامپوزيتی11 فصل دوم - آئروژلها و مروری بر خواص مغناطیسی 2-4-1 منشأ خاصيت مغناطيسي مواد19 فصل سوم-ساخت آئروژل و کاربردهای آن 3-1 سنتز آئروژل با فرآیند سل-ژل29 3-3-1 فرآیند‌هاي خشککردن در شرايط محيط34 3-4 مروري بر کارهاي انجام شده39 3-5 برخي از کاربردهاي آئروژل43 3-5-1 آئروژلها به عنوان کامپوزيت43 3-5-2 آئروژلها به عنوان جاذب44 3-5-3 آئروژلها به عنوان حسگر44 3-5-4 آئروژل به عنوان مواد با ثابت دي الکتريک پايين45 3-5-5 آئروژل به عنوان کاتاليزور45 3-5-6 آئروژل به عنوان ذخيره سازي45 3-5-7 آئروژلها به عنوان قالب46 3-5-8 آئروژل به عنوان عايق گرما46 3-5-9 آئروژلها در کاربرد فضايي47 فصل چهارم- سنتز و بررسي ويژگي‌هاي نانوکامپوزيت سيليکا آئروژل/نانوذرات فريت کبالت 4-1 مواد مورد استفاده در پژوهش50 4-3-2 مطالعه نانو ساختاري نانوکامپوزيت 2/SiO4O2CoFeبه کمک روش XRD56 4-3-3 بررسي خواص شيميايي نانوکامپوزيت 2/SiO4O2CoFe به کمک روش FT-IR63 4-3-7 بررسي رفتار مغناطيسي با دستگاه VSM72 فهرست تصاویر عنوان صفحه فصل اول – مفاهیم اولیه 1-1. انواع سيليکا براساس اندازه حفره: الف) ماکرو متخلخل، ب) مزو متخلخل، ج) ميکرو متخلخل7 1-2. نوع تخلخل‌ها بر اساس شکل و موقعیت7 1-3. نمايشی از انواع مختلف تقويت کننده‌ها در کامپوزيت12 فصل دوم - آئروژلها و مروری بر خواص مغناطیسی 2-1. 1برهمکنش آب و ساختار آئروژل، الف) آئروژل آبگريز، ب) آئروژل آب‌دوست18 2-2. فازهاي مغناطيسي، الف) پارامغناطيس، ب) فرومغناطيس، ج) پادفرومغناطيس، د) فري مغناطيس23 2-3. حلقه پسماند ماده فرو مغناطيس25 2-4. حلقه پسماند در مواد فرومغناطيس نرم و سخت26 فصل سوم - ساخت آئروژل و کاربردهای آن 3-1. طرح‌واره‌ای از روش‌های مختلف برای شيمی سنتز نانوکامپوزيت31 3-3. چرخه فشار-دما در حين فرآیند خشک کردن فوق بحرانی36 3-4. شماتيکی از دستگاه خشک کن فوق بحرانی اتوکلاو36 فصل چهارم - سنتز و بررسي ويژگي‌هاي نانوکامپوزيت سيليکا آئروژل/نانوذرات فريت کبالت 4-1. فازهای مجزا نمونه روی همزن52 4-2. نمونههای در قالب ريخته شده52 4-5. تصاوير FE-SEM نمونهها الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%.55 4-6. نمودار توزيع اندازه ذرات الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%56 4-7 . پراش XRDنمونههای الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% پیش از عملیات حرارتی58 4-8. پراش XRD نمونههای الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% در دمای 600 درجهی سانتیگراد59 4-9. پراش XRD نمونههای الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% در دمای 800 درجهی سانتیگراد60 4-10. آنالیز نمونههای الف)10%، ب) 15%و ج) 20% حرارت داده شده در دمای 600 درجهی سانتی گراد61 4-11. آنالیز نمونههای الف)10%، ب) 15%و ج) 20% حرارت داده شده در دمای 800 درجهی سانتی گراد62 4-12. طيف‌های جذبی FT-IRالف) 10%، ب) 15% و ج) 20%.65 4-13. تصوير TEM يکی از نمونهها67 4-14. نمودارهاي لانگمير الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%69 4-15. نمودارهاي BETالف) 10%، ب) 15% و ج) 20%71 4-16. جذب و واجذب الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%.72 4-17. حلقه پسماند نمونهها قبل از عمليات حرارتی الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%.74 4-18. حلقه پسماند نمونهها بعد از عمليات حرارتی الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%.75 فهرست جداول عنوان صفحه فصل سوم - ساخت آئروژل و کاربردهای آن 3-1. کاربردهای مختلف آئروژلها............................. 48 فصل چهارم - سنتز و بررسي ويژگي‌هاي نانوکامپوزيت سيليکا آئروژل/نانوذرات فريت کبالت 4-1. ميزان گرم و ليتر مواد مورد نياز51 لیست علایم و اختصارات برونر، امت، تلر(Brunauer, Emmett, Teller) BET پراش پرتو ایکس (X-Ray Diffraction) XRD مغناطیسسنج نمونهی ارتعاشی (Vibrating Sample Magnetometer) VSM میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (Field Emission Scanning Electron Microscopy) FE-SEM میکروسکوپ الکترونی عبوری (Transmission Electron Microscopy) TEM آنگسترم (Angestrom) Å اورستد (Oersted) Oe نانومتر (Nanometer) nm واحد مغناطیسی(Electromagnetic Units) emu فصل اول مفاهيم اوليهمقدمهازاواخرقرنبيستمدانشمندانتمرکزخودرابرفناورینوينیمعطوفکردندکهبهعقيدهیعدهای تحولیعظيمدرزندگیبشرايجادمی‌کند.اينفناورینوينکهدررشته‌هايیهمچونفيزيک،شيمیو مهندسیازاهميتزيادیبرخورداراست،نانوتکنولوژینامدارد.می‌توانگفتکهنانوفناوریرويکردی جديددرتمامعلومورشته‌هامی‌باشدواينامکانرابرایبشربهوجودآوردهاستتابايکروشمعين بهمطالعه‌یمواددرسطحاتمیومولکولیوبهسبک‌هایمختلفبهبازآرايیاتم‌هاومولکول‌هابپردازد. درچندسالاخير،چهدرفيزيکتجربیوچهدرفيزيکنظری،توجهقابلملاحظه‌ایبهمطالعه‌ینانوساختارهاباابعادكمشدهاستوازاينساختارهانهتنهابرایدرکمفاهيمپايه‌ایفيزيکبلكهبرای طراحیتجهيزاتووسايلیدرابعادنانومتراستفادهشدهاست. وقتیكهابعاديکمادهازاندازه‌هایبزرگ مانندمتروسانتيمتربهاندازه‌هايیدرحدوديکدهمنانومترياکمتركاهشمي‌يابد،اثراتکوانتومیرا می‌توانديدوايناثراتبهمقدارزيادخواصمادهراتحتالشعاعقرارمي‌دهد. خواصینظيررنگ، استحکام،مقاومت،خوردگیياويژگی‌هاینوری،مغناطيسیوالکتريکیمادهازجمله‌یاينخواص می‌باشند [1]. 1-1 شاخه‌های فناوری نانوتفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری‌های ديگر در مقياس مواد و ساختارهايی است که در اين فناوری مورد استفاده قرار می‌گيرند. در حقيقت اگر بخواهيم تفاوت اين فناوری را با فناوری‌های ديگر بيان نماييم، می‌توانيم وجود عناصر پايه را به عنوان يک معيار ذکر کنيم. اولين و مهمترين عنصر پايه نانو ذره است. نانوذره يک ذره‌ی ميکروسکوپی است که حداقل طول يک بعد آن کمتر از ١٠٠ نانومتر است و میتوانند از مواد مختلفی تشکيل شوند، مانند نانوذرات فلزی، سراميکی و نانوبلورها که زير مجموعهای از نانوذرات هستند [ 3و 2]. دومين عنصر پايه نانوکپسول است که قطر آن در حد نانومتر می‌باشد. عنصر پايه‌ی بعدی نانولوله‌ها هستند که خواص الکتريکی مختلفی از خود نشان می‌دهند و شامل نانولوله‌های کربنی، نيتريد بور و نانولوله‌های آلی می‌باشند [4]. 1-2 روشهایساختنانوساختارهاتوليدوبهينهسازیموادبسيارريز،اساسبسياریازتحقيقاتوفناوری‌هایامروزیاست. دستورالعمل‌هایمختلفیدرخصوصتوليدذراتبسيارريزدرشرايطتعليق[1]وجودداردولی درخصوص انتشاروتشريحدقيقفرآیندرسوب‌گيریوروش‌هایافزايشمقياساينفرآیندهادرمقياستجاری محدوديتوجوددارد. برایتوليدايننوعموادبسيارريزازپديده‌هایفيزيکیياشيميايیيابهطور همزمانازهردواستفادهمی‌شود. برایتوليديکذرهبااندازهمشخصدوفرآینداساسیوجوددارد، درهمشکستن) بالابهپايين)وديگریساختهشدن) پايينبهبالا). معمولاروش‌هایپائينبهبالا ضايعاتیندارند،هرچندالزاما اينمسألهصادقنيست [6 و5]. مراحلمختلفتوليدذراتبسيارريزعبارت استاز،مرحله‌یهسته‌زايیاوليهومرحله‌یهسته‌زايی[2]ورشدخودبهخودی[3].درادامهبهطورخلاصه روش‌هایمختلفتوليدنانوذراترابيانمی‌کنيم.بهطورکلیروش‌هایتوليدنانوذراتعبارتنداز: چگالشبخار سنتزشيميايی فرآیندهایحالتجامد (خردايشی) استفادهازشاره‌هافوقبحرانیبهعنوانواسطهرشدنانوذراتفلزی استفادهازامواجماكروويووامواجمافوقصوت استفادهازباكتری‌هايیكهمیتوانندنانوذراتمغناطيسیونقره‌ایتوليدكنند پسازتوليدنانوذراتمی‌توانباتوجهبهنوعكاربردآن‌هاازروش‌هایرايجزمينه‌ایمثلروكشدهیيا اصلاحشيميايینيزاستفادهكرد [7]. 1-3 کاربردهاینانوساختارهايکیازخواصنانوذراتنسبتسطحبهحجمبالایاينمواداست.بااستفادهازاينخاصيتمی‌توان کاتاليزورهایقدرتمندیدرابعادنانومتری توليدنمود.ايننانوکاتاليزورها بازدهواکنش‌هایشيميايیرا بهشدتافزايشدادهوهمچنينبهميزانچشمگيریازتوليدموادزايددرواکنش‌هاجلوگيریخواهند نمود. بهکارگيرینانو‌ذراتدرتوليدموادديگراستحکامآن‌هاراافزايشدادهوياوزنآن‌هاراکممی‌کند. همچنينمقاومتشيميايیوحرارتیآن‌هارابالابردهوواکنشآن‌هادربرابرنوروتشعشعاتديگررا تغييرمی‌دهد. بااستفادهازنانوذراتنسبتاستحکامبهوزنموادکامپوزيتیبهشدتافزايشخواهديافت.اخيرادر ساختشيشهضدآفتابازنانوذراتاکسيدرویاستفادهشدهاست. استفادهازاينمادهعلاوهبرافزايش کارآيیايننوعشيشهها،عمرآن‌هارانيزچندينبرابرنمودهاست .ازنانوذراتهمچنيندرساختانواع ساينده‌ها،رنگ‌ها،لايه‌هایمحافظتیجديدوبسيارمقاومبرایشيشه‌ها،عينک‌ها(ضدجوشونشکن)، کاشی‌هاودرحفاظ‌هایالکترومغناطيسیشيشه‌هایاتومبيلوپنجرهاستفادهمی‌شود. پوشش‌هایضد نوشتهبرایديوارهاوپوششهایسراميکیبرایافزايشاستحکامسلول‌هایخورشيدی نيزبااستفادهاز نانوذراتتوليدشده‌اند. وقتیاندازهذراتبهنانومترمی‌رسديکیازويژگی‌هايیکهتحتتأثیراينکوچکشدناندازهقرارمی‌گيرد تأثیرپذيریازنوروامواجالکترومغناطيسیاست.باتوجهبهاينموضوعاخيراًچسب‌هايیازنانوذرات توليدشده‌اندکهکاربردهایمهمیدرصنايعالکترونيکیدارند. نانولوله‌هادرمواردالکتريکی،مکانيکیو اپتيکی بسيارموردتوجهبوده‌اند. روش‌هایتوليدنانولوله‌هانيزمتفاوتمی‌باشد،همانندتوليدآن‌هابرپايه محلولوفازبخارياروشرشدنانولوله‌هادرقالبکهتوسطمارتين[4]مطرحشد.نانولايه‌هادرپوشش‌های حفاظتیباافزايشمقاومتدرخوردگیوافزايشسختیدرسطوحوفوتوليزوکاهششيميايی کاربرد دارند. نانوذراتنيزبهعنوانپيشمادهيااصلاح سازدرپديده هایفيزيکیوشيميايیموردتوجهقرارگرفته‌اند. هاروتا[5]وتامسون[6]اثباتکردندکهنانوذراتفعاليتکاتاليستیوسيعیدارند،مثلتبديلمونواکسيد کربنبهدی اکسيدکربن،هيدروژنهکردناستيرنبهاتيلبنزنوهيدروژنهکردنترکيباتاولفيتیدر فشاربالاوفعاليتکاتاليستینانوذراتمورداستفادهدرحسگرهاکهمثلآنتنالکترونیبينالکترودو الکتروليتارتباطبرقرارمي‌کنند [7]. 1-4 مواد نانومتخلخلمواد نانو متخلخل دارای حفره‌هايی در ابعاد نانو هستند و حجم زيادی از ساختار آن‌ها را فضای خالی تشکيل می‌دهد. نسبت سطح به حجم (سطح ويژه) بسيار بالا، نفوذپذيری يا تراوايی[7] زياد، گزينشپذيری خوب و مقاومت گرمايی و صوتی از ويژگی‌های مهم آن‌ها می‌باشد. با توجه به ويژگی‌های ساختاری، اين به عنوان تبادل‌گر يونی[8]، جدا کننده[9]، کاتاليزور، حسگر، غشا[10] و مواد عايق استفاده می‌شود. نسبت حجمي فضاي خالي ماده‌ي متخلخل به حجم كل ماده تخلخل[11] ناميده ميشود. به موادي كه تخلخل آن‌ها بين 2/0 تا 95/0 باشد نيز مواد متخلخل[12] مي‌گويند. حفره‌اي كه متصل به سطح آزاد ماده است حفره‌ي باز[13] نام دارد كه براي صاف كردن غشا، جداسازي[14] و كاربردهاي شيميايي مثل كاتاليزور و كروماتوگرافي[15] (جداسازي مواد با استفاده از رنگ آن‌ها) مناسب است. به حفره‌اي كه دور از سطح آزاد ماده است حفره‌ي بسته[16] مي‌گويند كه وجود آن‌ها تنها سبب افزايش مقاومت گرمايي و صوتي و كاهش وزن ماده شده و در كاربردهاي شيميايي سهمي ندارد. حفره‌ها داراي اشكال گوناگوني همچون كروي، استوانهاي، شياري، قيفي شكل و يا آرايش شش گوش[17] هستند. همچنين تخلخل‌ها ميتوانند صاف يا خميده يا همراه با چرخش و پيچشباشند[7]. بر اساس دستهبندی که توسط آيوپاک[18] صورت گرفته است، ساختار محيط متخلخل با توجه به ميانگين ابعاد حفره‌ها، مواد سازنده و نظم ساختار به سه گروه تقسيمبندي ميشوند که در شکل 1-1 نشان داده شده است: الف) دسته بندي بر اساس اندازهي حفره: * ميكرومتخلخل[19]: داراي حفرههايي با قطر كمتر از 2 نانومتر. * مزومتخلخل[20]: داراي حفرههايي با قطر 2 تا 50 نانومتر. * ماكرومتخلخل:[21] داراي حفرههايي با قطر بيش از 50 نانومتر.
بر اساس شکل و موقعيت حفره‌ها نسبت به يکديگر در داخل مواد متخلخل، حفره‌ها به چهار دسته تقسيم می‌شود: حفره‌های راه به راه[22]، حفره‌های کور[23]، حفره‌های بسته[24] و حفره‌های متصل به هم[25] که در شکل (2-1) به صورت شماتيک اين حفره‌ها را نشان داده شده است. شکل 1-2 نوع تخلخل‌ها بر اساس شکل و موقعیت [8]. بر اساس تعريف مصطلح نانوفناوري، دانشمندان شيمي در عمل نانو متخلخل[26] را براي موادي كه داراي حفرههايي با قطر كمتر از 100 نانومتر هستند به كار مي‌برند كه ابعاد رايجي براي مواد متخلخل در كاربردهاي شيميايي است. ب) دستهبندي براساس مواد تشكيل دهنده: * مواد نانومتخلخل آلي * مواد نانومتخلخل معدني تقسيمبندي مواد نانومتخلخل آلي 1) مواد كربني: كربن فعال[27]، كربني است كه حفره‌هاي بسيار زياد دارد و مهمترين كربن از دسته مواد ميكرومتخلخل است. 2) مواد بسپاري[28]: مواد نانو متخلخل بسپاري به دليل ساختار انعطاف‌پذير خود، حفره‌هاي پايداري ندارند و تنها چند تركيب محدود از اين نوع وجود دارد [8]. تقسيم بندی مواد نانومتخلخل معدني 1) مواد ميكرومتخلخل زئوليت‌ها: مهمترين تركيبات ميكرومتخلخل بوده كه داراي ساختار منظم بلوري و حفره‌دار با بار ذاتي منفي مي‌باشند. در اكثر موارد ساختار زئوليتي از قطعات چهار وجهي[29] با چهار اتم اكسيژن و يك اتم مركزي مثل آلومينيوم، سيليكون، گاليم يا فسفر تشكيل شده‌اند كه با كاتيون‌ها خنثي ميشوند [8]. چارچوب فلزي-آلي[30]: از واحد‌هاي يوني فلزي يا خوشه‌ي[31] معدني و گروه‌هاي آلي به عنوان اتصالدهنده[32] تشكيل شده است كه اتصال آن‌ها به هم، حفره‌اي با شكلي معين مانند كره يا هشت وجهي به وجود مي‌آورد. ويژگي بارز اين تركيبات، چگالي كم و سطح ويژه‌ي بالاي آن‌هاست [9]. هيبريد‌هاي آلي-معدني[33]: از قطعاتي معدني تشكيل شده‌اند كه توسط واحد‌هاي آلي به هم متصل هستند [10]. 2) مواد مزومتخلخل: سيليكا: تركيبات [34]MCM، معروف‌ترين سيليكاي مزومتخلخل هستند. اكسيد فلزات و ساير تركيبات مزومتخلخل: اكسيدهاي نانومتخلخل فلزات مثل تيتانيوم دي اكسيد، روي اكسيد، زيركونيوم دي اكسيد و آلومينا، فعاليتي بيشتر از حالت معمولي خود دارند. تركيبات سولفيد و نيتريد هم ميتوانند ساختار مزومتخلخل داشته باشند. 3) مواد ماكرومتخلخل: بلور كلوييدي[35]: از مجموعه كره‌هايي مانند سيليكا ساخته ميشود كه فضاي بين آن‌ها خالي است. در بلور كلوييدي معكوس[36] كره‌ها توخالي و فضاي بين آن‌ها پر است [10]. آئروژلها مواد مزومتخلخل با سطح ويژه و حجم تخلخل بالا هستند که در فصل بعد به آن‌ها می‌پردازيم. -5 کامپوزيت‌ها کامپوزيت‌ها (مواد چند رسانهای يا کاهگل‌های عصر جديد) رده‌ای از مواد پيشرفته هستند که در آن‌ها از ترکيب مواد ساده به منظور ايجاد مواد جديدی با خواص مکانيکی و فيزيکی برتر استفاده شده است. اجزای تشکيلدهنده ويژگی‌های خود را حفظ کرده، در يکديگر حل نشده و با هم ترکيب نمی‌شوند. استفاده از اين مواد در طول تاريخ مرسوم بوده است. از اولين کامپوزيت‌ها يا چندسازه‌های ساخت بشر می‌توان به آجرهای گلی که در ساخت آن‌ها از کاه استفاده شده است اشاره کرد. هنگامی که اين دو با هم مخلوط بشوند، در نهايت آجر پخته بهدست می‌آيد که بسيار ماندگار‌تر و مقاوم‌تر از هر دو ماده اوليه، يعنی کاه و گل است. شايد هم اولين کامپوزيت‌ها را مصری‌ها ساخته باشند که در قايق‌هايشان به چوب بدنه قايق مقداری پارچه می‌آميختند تا در اثر خيس شدن، آب توسط پارچه جذب شده و چوب باد نکند. قايق‌هايی که سرخپوستان با فيبر و بامبو می‌ساختند و تنورهايی که از گل، پودر شيشه و پشم ساخته می‌شدند از نخستين کامپوزيت‌ها هستند [11]. 1-5-1 کامپوزيت يا مواد چندسازهچندسازهها به موادی گفته می‌شود که از مخلوط دو يا چند عنصر با فازهای کاملا متمايز ساخته شده باشند. در مقياس ماکروسکوپيک فازها غير قابل تشخيص‌اند. اما در مقياس‌های ميکروسکوپيک فازها کاملا مجزا هستند و هر فاز خصوصيات عنصر خالص را نمايش می‌دهد. در چندسازه‌ها، نه تنها خواص هر يک از اجزاء باقی مانده بلکه در نتيجهی پيوستن آن‌ها به يکديگر، خواص جديدتر و بهتر بهدست می‌آيد [11]. 1-5-2 ويژگی‌های مواد کامپوزيتیمواد زيادی میتوانند در دستهبندی مواد کامپوزيتی قرار بگيرند، در واقع موادی که در مقياس ميکروسکوپی قابل شناسايی بوده و دارای فازهای متفاوت و متمايز باشند در اين دستهبندی قرار می‌گيرند. امروزه کامپوزيت‌ها به علت وزن کم و استحکام بالا در صنايع مختلف، به طور گستره‌ای مورد استفاده واقع می‌شوند. کامپوزيت‌ها با کاهش وزن و ويژگی‌های فيزيکی بسيار عالی، گزينه‌ای مناسب برای استفاده در تجهيزات ساختاری می‌باشند. علاوه بر اين، کامپوزيت‌ها جايگزين مناسب برای مواد سنتی در کاربردهای صنعتی، معماری، حمل و نقل و حتی در کاربردهای زير بنايي می‌باشد [12]. يکی از ويژگی‌های بارز کامپوزيت‌ها، حضور فاز تقويـتکننده مجزا از فاز زمينه می‌باشد. ويژگی‌های اختصاصی اين دو فاز، در ترکيب با يکديگر، ويژگی‌های يکسانی را به کل کامپوزيت می‌بخشد. در يک دستهبندی ويژه، کامپوزيت‌ها همواره به دو فاز زمينه و تقويتکننده تقسيم می‌شوند. می‌توان گفت در واقع زمينه مانند چسبی است که تقويتکنندهها را به يکديگر چسبانده و آن‌ها را از آثار محيطی حفظ می‌کند. 1-5-3 مواد زمينه کامپوزيتزمينه با محصور کردن فاز تقويت کننده، باعث افزايش توزيع بار بر روی کامپوزيت می‌گردد. در واقع زمينه، برای اتصال ذرات تقويتکننده، انتقال بارها به تقويتکننده، تهيه يک ساختار شبکه‌ای شکل از آن‌ها و حفظ تقويتکننده از آثار محيطی ناسازگار به کار گرفته می‌شود. 1-5-4 تقويتکنندههادستهای از مواد معمولی که به عنوان فاز تقويت کننده به کار گرفته می‌شوند، عبارتند از شيشه‌ها، فلزات، پليمرها و گرانيت. تقويتکنندهها در شکل‌های مختلفی از جمله فيبرهای پيوسته، فيبرهای کوتاه يا ويسکرها و ذرات توليد می‌شوند (شکل3-3). تقويت کننده‌ها باعث ايجاد ويژگی‌های مطلوبی از جمله استحکام و مدول بالا، وزن کم، مقاومت محيطی مناسب، کشيدگی خوب، هزينه کم، در دسترسپذيری مناسب و سادگی ساخت کامپوزيت می‌گردند [12]. [1]Colloidal [2]Nucleation [3]Spontaneous Nucleation [4]Martin [5]Haruta [6]Thompson [7]Permeability [8]Ion Exchanger [9]Separator [10]Membrane [11]Porosity [12]Porous [13]Open Pore [14]Filteration [15]Chromatography [16]Closed Pore [17]Hexagonal [19]Microporous [20]Mesoporous 2Passing pores 3 Dead end pores [26]Nanoporous [27]Activated Carbon [28]Polymeric [29]Tetrahedral [30]MOF: Metal-Organic Framework [31]Cluster [32]linker [33]Inorganic-organic Hybrids [34]Mobile Composition of Matter [35]Opal or Colloidal Crystal [36]Inverted Opal جهت کپی مطلب از ctrl+A استفاده نمایید نماید |
