١

فناوري نانو چيست؟

مقيـاس نـانو مقيـاس نـانو عرصـه آـار بـا عرصـه آـار بـا هـاي پيـشرفته در هـاي پيـشرفته در اي است آلي آه به تمام فناورياي است آلي آه به تمام فناوري نانو واژهنانو واژه فناوريفناوري

نـانومتر يـک نـانومتر يـک ١١. (. (باشـد باشـد ميمي 100nm تاتا 1nm ابعادي در حدودابعادي در حدودنانونانو مقياسمقياس معموال منظور ازمعموًال منظور از. . شودشود اطالق مياطالق مي

).).ميليارديم متر استميليارديم متر است

١٩٥٩١٩٥٩در سـال در سـال ) ) آن زمان هنوز به اين نـام شـناخته نـشده بـود آن زمان هنوز به اين نـام شـناخته نـشده بـود البته درالبته در((اولين جرقه فناوري نانو اولين جرقه فناوري نانو

وجـود وجـود فـضاي زيـادي در سـطوح پـايين فـضاي زيـادي در سـطوح پـايين » طي يك سخنراني با عنـوان طي يك سخنراني با عنـوان فاينمنفاينمن ريچاردريچارد در اين سالدر اين سال. . زده شدزده شد

تـوانيم تـوانيم اي نزديـك مـي اي نزديـك مـي وي ايـن نظريـه را ارائـه داد آـه در آينـده وي ايـن نظريـه را ارائـه داد آـه در آينـده . . مطـرح سـاخت مطـرح سـاخت ايده فنـاوري نـانو را ايده فنـاوري نـانو را «دارددارد

.ها را به صورت مسقيم دستكاري آنيمها را به صورت مسقيم دستكاري آنيم اتماتم ها وها و مولكولمولكول

بـر بـر ١٩٧٤١٩٧٤اسـتاد دانـشگاه علـوم توآيـو در سـال اسـتاد دانـشگاه علـوم توآيـو در سـال نوريوتاينگوچينوريوتاينگوچي واژه فناوري نانو اولين بار توسطواژه فناوري نانو اولين بار توسط

آنها در حد آنها در حد دقيقي آه تلورانس ابعاديدقيقي آه تلورانس ابعادي) ) وسايلوسايل((اين واژه را براي توصيف ساخت مواد اين واژه را براي توصيف ساخت مواد او او . . جاري شدجاري شد زبانهازبانها

: تـابي تحـت عنـوان تـابي تحـت عنـوان در کدر ک اريك درآـسلر اريك درآـسلر آيآي اين واژه توسط اين واژه توسط١٩٨٦١٩٨٦در سال در سال . . باشد، به آار بردباشد، به آار برد نانومتر مينانومتر مي

تـري تـري وي اين واژه را به شكل عميقوي اين واژه را به شكل عميق. . مجدد شدمجدد شد بازآفريني و تعريفبازآفريني و تعريف" " نانونانو آغاز دوران فناوريآغاز دوران فناوري: : موتور آفرينشموتور آفرينش""

هـا هـا نانوسيـستم نانوسيـستم " "را در کتـابي تحـت عنـوان را در کتـابي تحـت عنـوان و بعـدها آن و بعـدها آن ررسـي قـرار داده ررسـي قـرار داده در رسـاله دآتـراي خـود مـورد ب در رسـاله دآتـراي خـود مـورد ب

.توسعه دادتوسعه داد ""ااهه چگونگي ساخت و محاسبات آنچگونگي ساخت و محاسبات آن هاي مولكوليهاي مولكولي ماشينماشين

عناصر پایه در فناوری نانوعناصر پایه در فناوری نانو

هاي ديگر در مقياس مـواد و سـاختارهايي اسـت آـه در ايـن هاي ديگر در مقياس مـواد و سـاختارهايي اسـت آـه در ايـن تفاوت اصلي فناوري نانو با فناوري تفاوت اصلي فناوري نانو با فناوري

البته تنها آوچك بودن اندازه مد نظر نيست؛ بلكه زمـاني آـه انـدازه البته تنها آوچك بودن اندازه مد نظر نيست؛ بلكه زمـاني آـه انـدازه . . گيرندگيرند ييفناوري مورد استفاده قرار م فناوري مورد استفاده قرار م

... ... گيرد، خصوصيات ذاتي آنها از جمله رنگ، اسـتحكام، مقاومـت خـوردگي و گيرد، خصوصيات ذاتي آنها از جمله رنگ، اسـتحكام، مقاومـت خـوردگي و مواد دراين مقياس قرار مي مواد دراين مقياس قرار مي

ي ي هـاي ديگـر بـه صـورت قابـل ارزيـاب هـاي ديگـر بـه صـورت قابـل ارزيـاب در حقيقت اگر بخواهيم تفاوت اين فناوري را با فناوري در حقيقت اگر بخواهيم تفاوت اين فناوري را با فناوري . . يابديابد تغيير مي تغيير مي

عناصر پايـه در حقيقـت همـان عناصر پايـه در حقيقـت همـان . . را به عنوان يك معيار ذآر آنيم را به عنوان يك معيار ذآر آنيم " " عناصر پايه عناصر پايه ""توانيم وجود توانيم وجود بيان نماييم، مي بيان نماييم، مي

شـان در مقيـاس بزرگتـر فـرق شـان در مقيـاس بزرگتـر فـرق عناصر نانومقياسي هستند آه خواص آنها در حالت نانومقيـاس بـا خـواص عناصر نانومقياسي هستند آه خواص آنها در حالت نانومقيـاس بـا خـواص

..آندآند ميمي

٢

، همانگونـه کـه از نـام آن مـشخص ، همانگونـه کـه از نـام آن مـشخص نـانوذره نـانوذره منظور از منظور از . . است است نانوذرهنانوذرهاولين و مهمترين عنصر پايه، اولين و مهمترين عنصر پايه،

تواننـد از مـواد مختلفـي تـشکيل تواننـد از مـواد مختلفـي تـشکيل مـي مـي نـانوذرات نـانوذرات . . باشـد باشـد است، ذراتي با ابعاد نانومتري در هر سه بعد مي است، ذراتي با ابعاد نانومتري در هر سه بعد مي

... .... .شوند، مانند نانوذرات فلزي، سراميکي، شوند، مانند نانوذرات فلزي، سراميکي،

انو ذراتانو ذراتنن

توجه آنها باعث گرديده اسـت توجه آنها باعث گرديده اسـت ترين عناصر در علم و فناوري نانو بوده و خواص جالب ترين عناصر در علم و فناوري نانو بوده و خواص جالب نانوذرات رايج نانوذرات رايج

کاربردهــاي بــسيار متنــوعي در صــنايع شــيميايي، پزشــکي و دارويــي ، الکترونيــک و کــشاورزي داشــته کاربردهــاي بــسيار متنــوعي در صــنايع شــيميايي، پزشــکي و دارويــي ، الکترونيــک و کــشاورزي داشــته

هـادي تقـسيم هـادي تقـسيم و نيمـه و نيمـه با توجه به ترکيب شيميايي، اين ذرات به انواع فلزي، سراميکي، پليمري با توجه به ترکيب شيميايي، اين ذرات به انواع فلزي، سراميکي، پليمري . . باشندباشند

. . شوندشوند ميمي

هـاي معمـول هـاي معمـول سنتز شيميايي و فرآيندهاي حالت جامد نظير آسياب آردن و چگـالش بخـار روش سنتز شيميايي و فرآيندهاي حالت جامد نظير آسياب آردن و چگـالش بخـار روش

نـانوذرات بـا خـواص مناسـب امـري نـانوذرات بـا خـواص مناسـب امـري کنترل فراينـد توليـد بـراي رسـيدن بـه کنترل فراينـد توليـد بـراي رسـيدن بـه . . براي ساخت نانوذرات هستند براي ساخت نانوذرات هستند

ز ميکروسـکوپي، سـاختاري و ز ميکروسـکوپي، سـاختاري و هاي آنـالي هاي آنـالي بديهي است، در همين راستا تعيين مشخصات نانوذرات با روش بديهي است، در همين راستا تعيين مشخصات نانوذرات با روش

..شودشود بررسي ميبررسي مي... ... تعيين اندازه وسطح وتعيين اندازه وسطح و

نانوذراتنانوذرات ..١١o تعريفتعريف o کاربردهاکاربردها o هاي ساختهاي ساخت روشروش o تعيين مشخصاتتعيين مشخصات

متداولترين نانو ذراتمتداولترين نانو ذرات ..٢٢o نقاط کوانتمينقاط کوانتمي( ( رسانارسانا نانوذرات نيمهنانوذرات نيمه(( o نانوذرات سراميكينانوذرات سراميكي o نانوذرات فلزینانوذرات فلزی

نانو ذراتنانو ذرات

تعريفتعريف •

کاربردهاکاربردها •

هاي ساخت هاي ساخت روشروش •o خارخارچگالش از يک بچگالش از يک ب o سنتز شيميايي سنتز شيميايي o فرآيندهاي حالت جامد نظير آسياب آردنفرآيندهاي حالت جامد نظير آسياب آردن

تعيين مشخصاتتعيين مشخصات

٣

)10nm( ذرات کبالت TEMتصوير

::تعريفتعريف

بـر نـوع بـر نـوع نـانوذرات عـالوه نـانوذرات عـالوه . . نـانومتر باشـد نـانومتر باشـد ١٠٠١٠٠ تـا تـا ١١يك نانوذره، ذره اي است آه ابعاد آن در حـدود يك نانوذره، ذره اي است آه ابعاد آن در حـدود

. . گيرنـد گيرنـد را نيـز در بـر مـي را نيـز در بـر مـي اليـه اليـه هـسته هـسته هـا، نـانوذرات ترکيبـي نظيـر سـاختارهاي هـا، نـانوذرات ترکيبـي نظيـر سـاختارهاي فلزي، عايقها و نيمه هـادي فلزي، عايقها و نيمه هـادي

نـانوذرات نـانوذرات . . ها تنها اشكالي از نانو ذرات در نظر گرفته ميشوند ها تنها اشكالي از نانو ذرات در نظر گرفته ميشوند ها، و نانوفنجان ها، و نانوفنجان ها، نانوميله ها، نانوميله همچنين نانوآره همچنين نانوآره

هـادي نيـز زيرمجموعـه هـادي نيـز زيرمجموعـه آوانتـومي نيمـه آوانتـومي نيمـه ها و نقاط ها و نقاط نانوبلورنانوبلور. . آيندآيند به حساب مي به حساب مي نانوخوشه نانوخوشه هاي پايين هاي پايين در اندازه در اندازه

بـرداري بـرداري دارويي بـه عنـوان حامـل دارو و عوامـل تـصوير دارويي بـه عنـوان حامـل دارو و عوامـل تـصوير چنين نانوذراتي در آاربردهاي بيو چنين نانوذراتي در آاربردهاي بيو . . نانوذرات هستند نانوذرات هستند

. . شوندشوند استفاده مياستفاده مي

::کاربردهاکاربردها

هـايي آـه نـانوذرات آـاربرد دارنـد، هـايي آـه نـانوذرات آـاربرد دارنـد، هاي آنهـا اسـت، زمينـه هاي آنهـا اسـت، زمينـه اي به اندازه تنوع آاربرد اي به اندازه تنوع آاربرد گوناگوني مواد نانوذره گوناگوني مواد نانوذره

::عبارتند ازعبارتند از

مواد آامپوزيت مواد آامپوزيت ..١١

هاي ساختاري هاي ساختاري آامپوزيتآامپوزيت ..٢٢

آاتاليزور آاتاليزور ..٣٣

بندي بندي بستهبسته ..٤٤

هاها روآشروآش ..٥٥

هاي سوخت و مواد منفجره هاي سوخت و مواد منفجره افزودنيافزودني ..٦٦

هاها سايندهساينده ..٧٧

هاي سوختي هاي سوختي ها وپيلها وپيل کاربرد نانوذرات در باتريکاربرد نانوذرات در باتري ..٨٨

ها ها آنندهآننده روانروان ..٩٩

پزشكي و داروسازي پزشكي و داروسازي ..١٠١٠

دارو رساني دارو رساني ..١١١١

ها ها آنندهآننده محافظتمحافظت ..١٢١٢

آناليز زيستي و تشخيص پزشكي آناليز زيستي و تشخيص پزشكي ..١٣١٣

لوازم آرايشيلوازم آرايشي ..١٤١٤

۴

::هاي ساختهاي ساخت روشروش

هـا اساسـا بـه سـه گـروه هـا اساسـًا بـه سـه گـروه ايـن روش ايـن روش . . هاي بـسيار متنـوعي وجـود دارد هاي بـسيار متنـوعي وجـود دارد براي توليد نانوذرات روش براي توليد نانوذرات روش

: : شوند آه در ذيل به شرح هر يك مي پردازيمشوند آه در ذيل به شرح هر يك مي پردازيم تقسيم ميتقسيم مي

a.. روش چگالش از يک بخار شامل تبخير يك فلز جامـد و سـپس چگـالش سـريع روش چگالش از يک بخار شامل تبخير يك فلز جامـد و سـپس چگـالش سـريع : : چگالش از يک بخار چگالش از يک بخار

مهمتـرين مهمتـرين . . شـوند شـوند نـشين مـي نـشين مـي هاي نانومتري است آه به صورت پـودر تـه هاي نانومتري است آه به صورت پـودر تـه آن براي تشكيل خوشه آن براي تشكيل خوشه

در نهايت اندازه ذره بـا تغييـر پارامترهـايي نظيـر دمـا و در نهايت اندازه ذره بـا تغييـر پارامترهـايي نظيـر دمـا و . . آم آلودگي است آم آلودگي است مزيت اين روش ميزان مزيت اين روش ميزان

و و ) ) VERL((روش تبخير در خالء بر روي مايعـات روان روش تبخير در خالء بر روي مايعـات روان . . شودشود محيط گاز و سرعت تبخير آنترل مي محيط گاز و سرعت تبخير آنترل مي

. . هاي چگالش از يک بخار محسوب مي شودهاي چگالش از يک بخار محسوب مي شود روش سيم انفجاري جزء روشروش سيم انفجاري جزء روش

b.. رشد نانوذرات در يك محيط مـايع حـاوي رشد نانوذرات در يك محيط مـايع حـاوي استفاده از روش سنتز شيميايي شامل استفاده از روش سنتز شيميايي شامل : : سنتز شيميايي سنتز شيميايي

هاي شيميايي اندازه هاي شيميايي اندازه روش سل ژل نمونه چنين روشي است، در روش روش سل ژل نمونه چنين روشي است، در روش . . انواع واآنشگرها است انواع واآنشگرها است

توان با توقف فرآيند هنگامي آه اندازه مطلوب به دست آمد يا بـا انتخـاب مـواد توان با توقف فرآيند هنگامي آه اندازه مطلوب به دست آمد يا بـا انتخـاب مـواد نهايي ذره را مي نهايي ذره را مي

هـا هـا ايـن روش ايـن روش . . خاص آنترل نمـود خاص آنترل نمـود شيميايي تشكيل دهنده ذرات پايدار و توقف رشد در يك اندازه شيميايي تشكيل دهنده ذرات پايدار و توقف رشد در يك اندازه

توانـد يـك مـشكل توانـد يـك مـشكل آم هزينه و پر حجم هستند، اما آلودگي حاصل از مواد شيميايي مي آم هزينه و پر حجم هستند، اما آلودگي حاصل از مواد شيميايي مي معموال معموًال

. . باشدباشد

c.. تــوان بــراي ايجــاد تــوان بــراي ايجــاد مــيمــي) ) آســياب يــا پــودر آــردنآســياب يــا پــودر آــردن((از روش فراينــدهاي جامــد از روش فراينــدهاي جامــد : : فرآينــدهاي حالــت جامــدفرآينــدهاي حالــت جامــد

آننده، زمان آسـياب و آننده، زمان آسـياب و ع ماده آسياب ع ماده آسياب خواص نانوذرات حاصل تحت تأثير نو خواص نانوذرات حاصل تحت تأثير نو . . نانوذرات استفاده نمود نانوذرات استفاده نمود

توان براي توليـد نـانوذرات از مـوادي اسـتفاده توان براي توليـد نـانوذرات از مـوادي اسـتفاده از اين روش مي از اين روش مي . . گيردگيرد محيط اتمسفري آن قرار مي محيط اتمسفري آن قرار مي

شوندشوند نمود آه در دو روش قبلي به آساني توليد نمينمود آه در دو روش قبلي به آساني توليد نمي

::تعيين مشخصاتتعيين مشخصات

بـات بـا بـات بـا خـواص ايـن ترآي خـواص ايـن ترآي . . تعيين مشخصات نانوذرات براي آنترل سنتز و آاربرد آنها ضروري است تعيين مشخصات نانوذرات براي آنترل سنتز و آاربرد آنها ضروري است

Xrayسنجي فوتوالكترون، سنجي فوتوالكترون، ، طيف ، طيف AFMهاي الكتروني، هاي الكتروني، ميكروسكوپميكروسكوپ: : هاي گوناگوني نظير هاي گوناگوني نظير استفاده از روش استفاده از روش

..شـــــودشـــــود هـــــاي تعيـــــين انـــــدازه و ســـــطح ويـــــژه ذرات ســـــنجيده مـــــيهـــــاي تعيـــــين انـــــدازه و ســـــطح ويـــــژه ذرات ســـــنجيده مـــــي روش روش و همچنـــــين و همچنـــــينFT-IR وو

ي، ي، ترين آنهـا نـانوذرات سـراميك ترين آنهـا نـانوذرات سـراميك شوند، معمول شوند، معمول نانوذرات در حال حاضر از طيف وسيعي از مواد ساخته مي نانوذرات در حال حاضر از طيف وسيعي از مواد ساخته مي

..رسانا هستندرسانا هستند فلزي و پليمري و نانوذرات نيمهفلزي و پليمري و نانوذرات نيمه

متداولترين نانوذارتمتداولترين نانوذارت

))نقاط کوانتمينقاط کوانتمي((رسانارسانا نانوذرات نيمهنانوذرات نيمه ..١١

:تعريف •

آـه آـه ((هـا هـا رسانا است آه الكترونها، حفرها يا هر دو آن رسانا است آه الكترونها، حفرها يا هر دو آن نقطه آوانتومي يك ناحيه از بلور نيمه نقطه آوانتومي يك ناحيه از بلور نيمه

از چنــدنانومتر تــا از چنــدنانومتر تــا ايــن ناحيــه ايــن ناحيــه . . گيــردگيــرد را درســه بعــد در برمــيرا درســه بعــد در برمــي) ) شــودشــود اگزيــستون خوانــده مــياگزيــستون خوانــده مــي

در نقاط آوانتومي الكترونها درست مثل وضـعيت يـك اتـم در نقاط آوانتومي الكترونها درست مثل وضـعيت يـك اتـم . . شودشود چندصدنانومتر را شامل مي چندصدنانومتر را شامل مي

ها لفظ اتمهـاي ها لفظ اتمهـاي به همين علت به آن به همين علت به آن . . آنندآنند مي مي اي از انرژي را اشغال اي از انرژي را اشغال هاي گسسته هاي گسسته موقعيتموقعيت

۵

هـاي هـاي در مقايـسه بـا سـيم آـوانتمي کـه در دو بعـد و اليـه در مقايـسه بـا سـيم آـوانتمي کـه در دو بعـد و اليـه . . شـود شـود مصنوعي نيز اطـالق مـي مصنوعي نيز اطـالق مـي

. . ي در يک بعد نـانو هـستنند نقـاط آوانتـومي نانوسـاختارهاي سـه بعـدي هـستند ي در يک بعد نـانو هـستنند نقـاط آوانتـومي نانوسـاختارهاي سـه بعـدي هـستند آوانتومآوانتوم

..همچنين اين ترکيبات به دليل بازده آوانتومي باال در مصارف اپتيكي آاربرد زيادي دارندهمچنين اين ترکيبات به دليل بازده آوانتومي باال در مصارف اپتيكي آاربرد زيادي دارند

:کاربردها •

هـا در هـا در هادي با تحريك الكتريكي يا توسط گستره وسيعي از طـول مـوج هادي با تحريك الكتريكي يا توسط گستره وسيعي از طـول مـوج نقاط آوانتومي نيمه نقاط آوانتومي نيمه

به اين شكل آه فرآانـسي از نـور به اين شكل آه فرآانـسي از نـور پردازند، پردازند، مشخصي به فلورسانس مي مشخصي به فلورسانس ميهاي آامال هاي آامالً فرآانسفرآانس

ايـن ايـن . . پردازندپردازند به نشر نور مي به نشر نور مي- آه تابع اندازه آنهاست آه تابع اندازه آنهاست -را جذب آرده و در فرآانسي مشخص را جذب آرده و در فرآانسي مشخص

شـده، بـه انعكـاس، انكـسار يـا جـذب نـور شـده، بـه انعكـاس، انكـسار يـا جـذب نـور توانند بـر حـسب ولتـاژ اعمـال توانند بـر حـسب ولتـاژ اعمـال ذرات همچنين مي ذرات همچنين مي

موادي آه به ترتيب بر موادي آه به ترتيب بر ((فتوآروميك و الكتروآروميك فتوآروميك و الكتروآروميك اين ويژگي آاربردهايي در مواد اين ويژگي آاربردهايي در مواد . . بپردازندبپردازند

. . هـاي خورشـيدي خواهـد داشـت هـاي خورشـيدي خواهـد داشـت و پيـل و پيـل ) ) دهنـد دهنـد اثر اعمال نور يا الكتريسيته تغيير رنـگ مـي اثر اعمال نور يا الكتريسيته تغيير رنـگ مـي

تـوان بـراي نمـايش يـك بيـت تـوان بـراي نمـايش يـك بيـت عالوه بر اين، از اسپين يك الكترون در يك نقطه آوانتومي مي عالوه بر اين، از اسپين يك الكترون در يك نقطه آوانتومي مي

. . آردآرد در يك رايانه آوانتومي استفاده در يك رايانه آوانتومي استفاده - يا آيوبيت يا آيوبيت-آوانتوميآوانتومي

: : آاربردهاي بالقوه براي نقاط آوانتومي عبارتند ازآاربردهاي بالقوه براي نقاط آوانتومي عبارتند از

o هاي بسيار دقيق هاي بسيار دقيق ليزرهاي داراي طول موجليزرهاي داراي طول موج

o آامپيوترهاي آوانتومي آامپيوترهاي آوانتومي

o نشانگرهاي زيستينشانگرهاي زيستي

::هاي ساختهاي ساخت روشروش •

هـا شـامل رشـد هـا شـامل رشـد سه روش عمده براي ساخت نقاط آوانتومي وجود دارد، که يكـي از روش سه روش عمده براي ساخت نقاط آوانتومي وجود دارد، که يكـي از روش

. . نقاط آوانتومي در ظرف واکنش استنقاط آوانتومي در ظرف واکنش است

هـادي يـا در نزديـك آن پديـد هـادي يـا در نزديـك آن پديـد و روش ديگر، نقاط آوانتومي را در روي سطح يك بلور نيمه و روش ديگر، نقاط آوانتومي را در روي سطح يك بلور نيمه در د در د

سـاختاري سـاختاري ((در روش دوم از فرآيند ليتوگرافي براي خلق يك نانوسـاختار دوبعـدي در روش دوم از فرآيند ليتوگرافي براي خلق يك نانوسـاختار دوبعـدي . . آوردندآوردند ميمي

شـد، سـپس بـراي جداسـازي نقـاط آوانتـومي روي شـد، سـپس بـراي جداسـازي نقـاط آوانتـومي روي استفاده مـي استفاده مـي ) ) که در دو بعد نانو باشد که در دو بعد نانو باشد

. . گيردگيرد آي صورت ميآي صورت مينانوساختارهاي مذکور حكانانوساختارهاي مذکور حكا

ثابت شـبكه ثابت شـبكه ((رساناي داراي ثابت شبكه بزرگتر رساناي داراي ثابت شبكه بزرگتر دهي يك ماده نيمه دهي يك ماده نيمه در روش سوم، با رسوب در روش سوم، با رسوب

هـادي بـا ثابـت شـبكه هـادي بـا ثابـت شـبكه روي يك نيمه روي يك نيمه ) ) معرف فواصل اتمها در يك ساختار بلورين منظم است معرف فواصل اتمها در يك ساختار بلورين منظم است

..شوندشوند رشد داده ميرشد داده مي» » خودآراشدهخودآراشده««نقاط نقاط ) ) روش موسوم به رشد همبافته تحت آرنشروش موسوم به رشد همبافته تحت آرنش((آوچكتر آوچكتر

۶

نوذرات سراميکينوذرات سراميکينانا ..٢٢

هـاي اآـسيد هـاي اآـسيد ترين نانوذرات، نانوذرات سراميكي هستند آه بـه سـراميك ترين نانوذرات، نانوذرات سراميكي هستند آه بـه سـراميك معمول معمول ::تعريـف تعريـف •

ــسيد ــر اآ ــزي، نظي ــسيد فل ــر اآ ــزي، نظي ــانوذرات ســيليكاتي فل ــوم و آهــن و ن ــانيوم، روي، آلوميني ــاي تيت ــانوذرات ســيليكاتي ه ــوم و آهــن و ن ــانيوم، روي، آلوميني ــاي تيت ه

، که عموما به شـكل ذرات ، که عمومًا به شـكل ذرات ))هاي سيليكون نيز سراميك هستند هاي سيليكون نيز سراميك هستند ها يا اآسيد ها يا اآسيد سيليكاتسيليكات((

طبــق تعريــف حــداقل بايــد يكــي از ابعــاد طبــق تعريــف حــداقل بايــد يكــي از ابعــاد . . شــودشــود قــسيم مــيقــسيم مــينانومقياســي خــاك رس، تنانومقياســي خــاك رس، ت

نانوذرات سراميكي فلزي يا اآسيد فلزي تمايل بـه نانوذرات سراميكي فلزي يا اآسيد فلزي تمايل بـه . . نانومتر باشد نانومتر باشد ١٠٠١٠٠نانوذرات آمتر از نانوذرات آمتر از

نانومتر دارند کـه بـه نانومتر دارند کـه بـه ١٠٠١٠٠داشتن اندازه يكساني در هر سه بعد، از دو يا سه نانومتر تا داشتن اندازه يكساني در هر سه بعد، از دو يا سه نانومتر تا

ه شكل پودر بسيار ريزي رسوب ه شكل پودر بسيار ريزي رسوب وسيله نيروهاي الكترواستاتيك به يكديگر چسبيده و ب وسيله نيروهاي الكترواستاتيك به يكديگر چسبيده و ب

١٠٠٠١٠٠٠ تـا تـا ١٠٠١٠٠ نانومتر و پهنـاي نانومتر و پهنـاي ١١نانوذرات سيليكاتي ذراتي با ضخامت تقريبا نانوذرات سيليكاتي ذراتي با ضخامت تقريبًا . . آنندآنند ميمي

تـــرين نـــوع خـــاك رس کـــه نـــانوذرات ســـيليكاتي هـــستند تـــرين نـــوع خـــاك رس کـــه نـــانوذرات ســـيليكاتي هـــستند معمـــولمعمـــول. . نـــانومتر هـــستندنـــانومتر هـــستند

..باشدباشد اي مياي مي موريلونيت يا آلومينو سيليكات اليهموريلونيت يا آلومينو سيليكات اليه مونتمونت

يابـد، نـسبت سـطح مـؤثر بـه حجـم ذرات يابـد، نـسبت سـطح مـؤثر بـه حجـم ذرات ش مـي ش مـي وقتـي انـدازه نـانوذرات آـاه وقتـي انـدازه نـانوذرات آـاه ::کاربردهاکاربردها •

بـه بـه . . يابـد يابـد شده و خـواص کاتاليـستي افـزايش مـي شده و خـواص کاتاليـستي افـزايش مـي تر تر افزايش يافته، اثرات سطحي قوي افزايش يافته، اثرات سطحي قوي

هاي سوختي هاي سوختي ها، پيلها، پيل هايي نظير باتريهايي نظير باتري همين دليل نانوذرات به عنوان کاتاليزور در زمينه همين دليل نانوذرات به عنوان کاتاليزور در زمينه

ا در سـطح ا در سـطح هـ هـ بيشتر بودن سهم اتـم بيشتر بودن سهم اتـم . . هاي صنعتي قابل استفاده هستند هاي صنعتي قابل استفاده هستند و انواع فرآيند و انواع فرآيند

هايي آه به طـور عـادي هايي آه به طـور عـادي دهد مثال سراميك دهد مثال سراميك نانوذرات نيز خواص فيزيكي آنها را تغيير مي نانوذرات نيز خواص فيزيكي آنها را تغيير مي

ــكننده ــكنندهشـــــــــــــ ــرم شـــــــــــــ ــد، نـــــــــــــ ــرم انـــــــــــــ ــد، نـــــــــــــ ــي انـــــــــــــ ــر مـــــــــــــ ــي تـــــــــــــ ــر مـــــــــــــ ــوند تـــــــــــــ ــوندشـــــــــــــ . . شـــــــــــــ

دهـد، بـراي مثـال قـدرت دهـد، بـراي مثـال قـدرت سرانجام اين آه افزايش سطح مـؤثر حالليـت را افـزايش مـي سرانجام اين آه افزايش سطح مـؤثر حالليـت را افـزايش مـي

..بخـــــــــــــشدبخـــــــــــــشد ترآيبـــــــــــــات ضـــــــــــــد بـــــــــــــاآتري را بهبـــــــــــــود مـــــــــــــيترآيبـــــــــــــات ضـــــــــــــد بـــــــــــــاآتري را بهبـــــــــــــود مـــــــــــــي

ايجـاد خـواص ايجـاد خـواص . . زيادي در کارايي و کاربرد آنها دارد زيادي در کارايي و کاربرد آنها دارد اصالح شيميايي سطح نانوذرات تاثير اصالح شيميايي سطح نانوذرات تاثير

براي براي . . شوندشوند هاي اصالح شيميايي نانوذرات محسوب مي هاي اصالح شيميايي نانوذرات محسوب مي آبدوستي وآبگريزي جزء روش آبدوستي وآبگريزي جزء روش

نمونه، نانوذرات سيليكاتي براي بـه دسـت آوردن خاصـيت آب گريـزي بيـشتر، بايـد بـه نمونه، نانوذرات سيليكاتي براي بـه دسـت آوردن خاصـيت آب گريـزي بيـشتر، بايـد بـه

ونيــوم يــا ونيــوم يــا هــاي آمهــاي آم تــوان بــا اســتفاده از يــونتــوان بــا اســتفاده از يــون صــورت شــيميايي اصــالح شــوند، مــثال مــيصــورت شــيميايي اصــالح شــوند، مــثًال مــي

، آه ، آه ) )POSS((هاي اليگومريك چند وجهي هاي اليگومريك چند وجهي هاي بزرگتري نظير سيلسزآيوآسانهاي بزرگتري نظير سيلسزآيوآسان مولكولمولكول

دهي نانوذرات سيليكات و هم به عنوان پرآننده مناسب هستند، ايـن دهي نانوذرات سيليكات و هم به عنوان پرآننده مناسب هستند، ايـن هم براي روآش هم براي روآش

ــام داد ــيميايي را انجــــــــــــــــــــــــــــ ــام داد اصــــــــــــــــــــــــــــــالح شــــــــــــــــــــــــــــ ــيميايي را انجــــــــــــــــــــــــــــ ..اصــــــــــــــــــــــــــــــالح شــــــــــــــــــــــــــــ

ش ذوبـي ش ذوبـي اي با پليمريزاسيون يا به وسيله آميزاي با پليمريزاسيون يا به وسيله آميز موريلونيت يا آلومينو سيليكات اليه موريلونيت يا آلومينو سيليكات اليه مونتمونت

توجهي را حاصل توجهي را حاصل با پليمرها ترآيب شوند و خواص جالب با پليمرها ترآيب شوند و خواص جالب ) ) اختالط با يك پالستيك مذاب اختالط با يك پالستيك مذاب ((

. . آورندآورند ميمي

نانوذرات سراميکي از روشهاي سـنتز شـيميايي و فرآينـدهاي حالـت نانوذرات سراميکي از روشهاي سـنتز شـيميايي و فرآينـدهاي حالـت ::هاي سـاخت هاي سـاخت روشروش •

..جامد بدست ميآيندجامد بدست ميآيند

اي سراميکياي سراميکي نانوکامپوزيتهاي نانوذرهنانوکامپوزيتهاي نانوذره •

o کي ترکيبـي اسـت کـه در آن کي ترکيبـي اسـت کـه در آن اي سـرامي اي سـرامي نانوکامپوزيـت نـانوذره نانوکامپوزيـت نـانوذره ::تعريفتعريف

..نانوذرات سراميکي در داخل يک زمينه پليمري توزيع شدهاندنانوذرات سراميکي در داخل يک زمينه پليمري توزيع شدهاند

٧

اي اکسيد آهن در پليمرهاي مختلف هاي نانوخوشه نانوکامپوزيت

o توانــد توانــد اســتفاده از نــانوذرات در مــواد آــامپوزيتي مــي اســتفاده از نــانوذرات در مــواد آــامپوزيتي مــي::هــاهــاخــواص وکاربردخــواص وکاربرد

ــا وزن آنهــا را آــاهش دهــد، ــا وزن آنهــا را آــاهش دهــد، اســتحكام آنهــا را افــزايش و ي مقاومــت مقاومــت اســتحكام آنهــا را افــزايش و ي

شيميايي و حرارتي آنها را زياد کند، خصوصيات جديدي نظير هدايت شيميايي و حرارتي آنها را زياد کند، خصوصيات جديدي نظير هدايت

ــا ديگــر ــور ي ــا ن ــا ديگــر الكتريكــي را بــه آنهــا بيفزايــد و فعــل و انفعــال آنهــا ب ــور ي ــا ن الكتريكــي را بــه آنهــا بيفزايــد و فعــل و انفعــال آنهــا ب

اي اي هـاي نـانوذره هـاي نـانوذره ي از خـواص آامپوزيـت ي از خـواص آامپوزيـت يكـ يكـ . . تشعشعات را تغيير دهد تشعشعات را تغيير دهد

. . بنـدي، آـاهش نفوذپـذيري گازهـا اسـت بنـدي، آـاهش نفوذپـذيري گازهـا اسـت سراميکي در صنعت بسته سراميکي در صنعت بسته

هـا را هـا را اي نانوذرات است آـه مولكـول اي نانوذرات است آـه مولكـول اين خاصيت ناشي از شكل دانه اين خاصيت ناشي از شكل دانه

ــم ــيچ و خ ــول و پ ــايي در ط ــه جابج ــم وادار ب ــيچ و خ ــول و پ ــايي در ط ــه جابج ــي وادار ب ــاده م ــاي م ــي ه ــاده م ــاي م ــد ه ــدنماين . . نماين

ر را از ر را از تواننـد خاصـيت يـك پليمـ تواننـد خاصـيت يـك پليمـ اي نيز مي اي نيز مي هاي سيليكات دانه هاي سيليكات دانه پرآنندهپرآننده

..ســـخت شـــدن صـــرفا در يـــك جهـــت بـــه دو جهـــت تغييـــر دهنـــد ســـخت شـــدن صـــرفًا در يـــك جهـــت بـــه دو جهـــت تغييـــر دهنـــد

بــه عنــوان پرآننــده در بــه عنــوان پرآننــده در ) ) رسرس خــاكخــاك((هنگــامي آــه نــانوذرات ســيليكاتيهنگــامي آــه نــانوذرات ســيليكاتي

هـا هـا سـازي تـنش سـازي تـنش گيرند، با پراآنـده گيرند، با پراآنـده ها مورد استفاده قرار مي ها مورد استفاده قرار مي پالستيكپالستيك

تاب برداشـتگي تاب برداشـتگي ،،رفتگيرفتگي آبآب آورند، آورند، اي را به وجود مي اي را به وجود مي العادهالعاده استحكام فوق استحكام فوق

و و ) ) آــه ضــريب انبــساط حرارتــي آمتــري دارنــد آــه ضــريب انبــساط حرارتــي آمتــري دارنــد هــاييهــايي در آامپوزيــتدر آامپوزيــت((

يابــد، مقاومــت در برابــر آتــش و مــواد يابــد، مقاومــت در برابــر آتــش و مــواد نفوذپــذيري گازهــا آــاهش مــينفوذپــذيري گازهــا آــاهش مــي

ــزايش ــزايش شــيميايي اف ــي شــيميايي اف ــواد آســانتر م ــن م ــت اي ــه، بازياف ــي يافت ــواد آســانتر م ــن م ــت اي ــه، بازياف . . شــودشــود يافت

هـاي هـاي آمتري نسبت به پرآننده آمتري نسبت به پرآننده رس با مقدار پرآننده رس با مقدار پرآننده هاي خاك هاي خاك پرآنندهپرآننده

درصـداز درصـداز ٥٥افـزايش افـزايش مـثال بـا مـثًال بـا . . دهـد دهـد معمولي، استحكام را افزايش مـي معمولي، استحكام را افزايش مـي

شود، شود، اي حاصل مياي حاصل مي ها همان نتيجهها همان نتيجه هاي نانور س به آامپوزيت هاي نانوُرس به آامپوزيت پرآنندهپرآننده

اي بـه اي بـه هايي همچون الياف شيشه هايي همچون الياف شيشه درصد از پرآننده درصد از پرآننده ٢٠٢٠آه با افزايش آه با افزايش

تـوان بـدون تغييـر در تـوان بـدون تغييـر در همچنـين ميـزان پرآننـده را مـي همچنـين ميـزان پرآننـده را مـي . . آيـد آيـد دست مي دست مي

درصد افزايش داد، آـه ايـن امـر درصد افزايش داد، آـه ايـن امـر ١٠١٠خواري محصول به خواري محصول به خاصيت چكش خاصيت چكش

..هاي متعارف ممكن نيستهاي متعارف ممكن نيست رآنندهرآنندهبا پبا پ

٨

::نانوذرات فلزي نانوذرات فلزي ..٣٣

نانوذرات آهن ساخته شده به روش چگالش گاز

.. نانومتر هستند نانومتر هستند١١٠٠٠٠ تا تا ١١ طبق تعريف عمومي نانوذرات فلزي، ذراتي به ابعاد طبق تعريف عمومي نانوذرات فلزي، ذراتي به ابعاد ::تعريفتعريف •

هـاي چگـالش بخـار و سـيم انفجـاري هـاي چگـالش بخـار و سـيم انفجـاري نانوذرات فلـزي بـا اسـتفاده از روش نانوذرات فلـزي بـا اسـتفاده از روش ::روش ساخت روش ساخت •

بدست ميآيند بدست ميآيند

در دماهاي در دماهاي ) ) تحت نام پخت تحت نام پخت ( ( توانند بدون اينكه ذوب شوند توانند بدون اينكه ذوب شوند اين نانوذرات مي اين نانوذرات مي ::خواص و کاربرد خواص و کاربرد •

ر شـدن ر شـدن تـ تـ تر از دماي ذوب فلز، در يك جامد آميخته شوند، اين آار منجـر بـه سـهل تر از دماي ذوب فلز، در يك جامد آميخته شوند، اين آار منجـر بـه سـهل پائينپائين

هـا و بهبـود آيفيـت آنهـا، خـصوصا در آاربردهـاي الكترونيكـي نظيـر هـا و بهبـود آيفيـت آنهـا، خـصوصًا در آاربردهـاي الكترونيكـي نظيـر فرآيند توليد روآش فرآيند توليد روآش

همچنين نانوذرات فلـزي، در دماهـاي آمتـر از دمـاي همتاهـاي غيـر همچنين نانوذرات فلـزي، در دماهـاي آمتـر از دمـاي همتاهـاي غيـر . . گرددگردد ها مي ها مي خازنخازن

شوند و هزينه ساخت را آـاهش شوند و هزينه ساخت را آـاهش اي تبديل مي اي تبديل مي نانومقياسي خود به سطوح و مواد توده نانومقياسي خود به سطوح و مواد توده

. . دهنددهند ميمي

o اي فلزياي فلزي نانوذره نانوذرهنانوکامپوزيتهاينانوکامپوزيتهاي

::تعريفتعريف

باتوجـه بـه باتوجـه بـه ((اي فلزي از آميخته شـدن نـانوذرات فلـزي اي فلزي از آميخته شـدن نـانوذرات فلـزي نانوکامپوزيتهاي نانوذره نانوکامپوزيتهاي نانوذره

آيندآيند با پليمر بدست ميبا پليمر بدست مي) ) خواصشانخواصشان

::خواص و کاربردخواص و کاربرد

هـــا، بـــه دليـــل ممانعـــت خـــوبي کـــه در مقابـــل تـــداخل هـــا، بـــه دليـــل ممانعـــت خـــوبي کـــه در مقابـــل تـــداخل ايـــن نانوکامپوزيـــتايـــن نانوکامپوزيـــت

تجهيــزات تجهيــزات تواننــد در رايانــه و تواننــد در رايانــه و آورنــد، مــي آورنــد، مــي الکترومغناطيــسي بــه وجــود مــي الکترومغناطيــسي بــه وجــود مــي

..الکترونيکي به کار روندالکترونيکي به کار روند

٩

اي در هـدايت گرمـايي اي در هـدايت گرمـايي هـاي ويـژه هـاي ويـژه اي فلـزي قابليـت اي فلـزي قابليـت هاي نـانوذره هاي نـانوذره نانوکامپوزيتنانوکامپوزيت

..دهددهد ها را افزايش ميها را افزايش مي والکتريکي دارند که کارايي آنوالکتريکي دارند که کارايي آن

اي اکسيد آهن در پليمرهاي مختلف هاي نانوخوشه نانوکامپوزيت

نانو کپسولهانانو کپسولها

هـاي هـاي همان طوري آه از اسـم آن مـشخص اسـت، آپـسول همان طوري آه از اسـم آن مـشخص اسـت، آپـسول . . است است نانوآپسولنانوآپسولدومين عنصر پايه، دومين عنصر پايه،

هاست هاست سالسال. . توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و آپسوله آردتوان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و آپسوله آرد نانومتري دارند و مينانومتري دارند و ميهستند آه قطر هستند آه قطر

هاي موسوم به فسفوليپيدها آه يك سر آنها آبگريـز هاي موسوم به فسفوليپيدها آه يك سر آنها آبگريـز شوند؛ مولكولشوند؛ مولكول ها در طبيعت توليد مي ها در طبيعت توليد مي آه نانوآپسول آه نانوآپسول

ي را تـشكيل ي را تـشكيل هايهاي گيرند، خود به خود آپسول گيرند، خود به خود آپسول و سر ديگر آنها آبدوست است، وقتي در محيط آبي قرار مي و سر ديگر آنها آبدوست است، وقتي در محيط آبي قرار مي

. . شـود شـود شود و از تماس با آب محافظت مـي شود و از تماس با آب محافظت مـي هاي آبگريز مولكول در درون آنها واقع مي هاي آبگريز مولكول در درون آنها واقع مي دهند آه قسمت دهند آه قسمت ميمي

..حالت برعكس نيز قابل تصور استحالت برعكس نيز قابل تصور است

شود که داراي يک پوسته و يک فضاي خالي جهت قرار دادن مـواد شود که داراي يک پوسته و يک فضاي خالي جهت قرار دادن مـواد اي گفته مي اي گفته مي به هر نانوذره به هر نانوذره نانوکپسولنانوکپسول

. . مورد نظر در داخل آن باشدمورد نظر در داخل آن باشد

روشهاي ساختروشهاي ساخت ..١١

هاها انواع نانوآپسولانواع نانوآپسول ..٢٢o هاي پليمريهاي پليمري نانوآپسولنانوآپسول o ها ها نانوامولسيوننانوامولسيون

١٠

::روشهاي ساختروشهاي ساخت

ن روغـن در ن روغـن در از يـک امولـسيو از يـک امولـسيو : : ها شکل عمومي يکساني دارند ها شکل عمومي يکساني دارند فرآيندهاي اصلي ساخت کپسول فرآيندهاي اصلي ساخت کپسول

زمينـه کـاربرد زمينـه کـاربرد . . شـود شـود هاي روغني و آبـي اسـتفاده مـي هاي روغني و آبـي اسـتفاده مـي آب يا آب در روغن براي خلق به ترتيب نانوکپسول آب يا آب در روغن براي خلق به ترتيب نانوکپسول

هــا بــه نــوع امولــسيون مــورد اســتفاده بــستگي دارد؛ مــثال تزريــق وريــدي مــستلزم اســتفاده از هــا بــه نــوع امولــسيون مــورد اســتفاده بــستگي دارد؛ مــثًال تزريــق وريــدي مــستلزم اســتفاده از کپــسولکپــسول

مولسيون آب در روغـن مولسيون آب در روغـن هاي مذکور بايستي از ا هاي مذکور بايستي از ا هاي آبي است ، بنابراين براي ساخت کپسول هاي آبي است ، بنابراين براي ساخت کپسول نانوکپسولنانوکپسول

نيـز نـوع نيـز نـوع -گريـز بـودن آنهـا گريـز بـودن آنهـا دوسـت يـا آب دوسـت يـا آب يعني آب يعني آب -با اين حال، طبيعت مواد کپسوله شده با اين حال، طبيعت مواد کپسوله شده . . استفاده شود استفاده شود

. . آـه ممکـن اسـت بـا کـاربرد مـورد نظـر تطـابق نداشـته باشـد آـه ممکـن اسـت بـا کـاربرد مـورد نظـر تطـابق نداشـته باشـد . . کنـد کنـد نانوکپسول مـورد نيـاز را ديکتـه مـي نانوکپسول مـورد نيـاز را ديکتـه مـي

تـوان تـوان دهي ميدهي مي براي روکشبراي روکش. . فع نمايد فع نمايد هاي ديگر ممکن است اين مغايرت را ر هاي ديگر ممکن است اين مغايرت را ر ها با اليه ها با اليه دهي کپسول دهي کپسول روکشروکش

ها، پليمرها و ديگر مواد طبيعي و مصنوعي سود جست و آنها را بر حسب خواص گوناگوني به ها، پليمرها و ديگر مواد طبيعي و مصنوعي سود جست و آنها را بر حسب خواص گوناگوني به از پروتئين از پروتئين

. . هاي مختلف و غيره انتخاب کـرد هاي مختلف و غيره انتخاب کـرد گريزي، نظير چسبندگي، مقاومت در برابر محيط گريزي، نظير چسبندگي، مقاومت در برابر محيط دوستي يا آب دوستي يا آب غير از آب غير از آب

هاي ديگر استفاده کرده و هاي ديگر استفاده کرده و به عنوان شالوده اليه به عنوان شالوده اليه ) ) يا الگوها يا الگوها ((ي ي هاي موقت هاي موقت توان از کپسول توان از کپسول عالوه بر اين، مي عالوه بر اين، مي

ها بحراني و حاد نيست و بـه همـين علـت از منظـر ها بحراني و حاد نيست و بـه همـين علـت از منظـر شرايط ساخت نانوکپسول شرايط ساخت نانوکپسول . . سپس آنها را از بين ببرد سپس آنها را از بين ببرد

..باشندباشند شناسي، داراي جذابيت خاصي براي رسانش مواد زيستي حساس ميشناسي، داراي جذابيت خاصي براي رسانش مواد زيستي حساس مي زيستزيست

هاها انواع نانوآپسولانواع نانوآپسول

: : عبارتند ازعبارتند از

هاي پليمريهاي پليمري للنانوآپسونانوآپسو •

ها ها نانوامولسيوننانوامولسيون •

هاي پليمريهاي پليمري نانوکپسولنانوکپسول

ها ها فرآيند اصلي ساخت اين نانوکپسول فرآيند اصلي ساخت اين نانوکپسول . . ها استفاده شده است ها استفاده شده است اخيرا از پليمرها براي ساخت نانوکپسول اخيرًا از پليمرها براي ساخت نانوکپسول

ها و اشـکال ها و اشـکال هاي پليمري را در اندازه هاي پليمري را در اندازه توان نانوکپسول توان نانوکپسول هم اکنون مي هم اکنون مي . . باشدباشد پليمريزاسيون امولسيوني مي پليمريزاسيون امولسيوني مي

سپس بـا الـصاق يـا جايـدهي يـک مولکـول خـاص در ديـواره ايـن سپس بـا الـصاق يـا جايـدهي يـک مولکـول خـاص در ديـواره ايـن . . مناسب توليد کرد مناسب توليد کرد گوناگون و در مقادير گوناگون و در مقادير

. . نمود نمود""کارکرديکارکردي"" ها، آنها راها، آنها را نانوکپسولنانوکپسول

::آاربردآاربرد

توانند به صورت ماشه يك سيستم دارورساني هدفمند عمل آـرده و در پاسـخ بـه توانند به صورت ماشه يك سيستم دارورساني هدفمند عمل آـرده و در پاسـخ بـه ها مي ها مي اين نانوکپسول اين نانوکپسول

هـــاي پليمــري بـــر خـــالف هـــاي پليمــري بـــر خـــالف کپــسول کپــسول ..مولکــول خـــاص، محتــواي نانوکپـــسول را آزاد نماينـــد مولکــول خـــاص، محتــواي نانوکپـــسول را آزاد نماينـــد يــک زيـــست يــک زيـــست

چسبند و بنابراين از استحکام خاصـي چسبند و بنابراين از استحکام خاصـي ها با پيوندهاي کوواالنسي قدرتمندي به يکديگر مي ها با پيوندهاي کوواالنسي قدرتمندي به يکديگر مي نانوامولسيوننانوامولسيون

..هــــــا در هــــــر دو شــــــکل مــــــايع و خــــــشک پايدارنــــــدهــــــا در هــــــر دو شــــــکل مــــــايع و خــــــشک پايدارنــــــد بــــــسياري از نانوکپــــــسولبــــــسياري از نانوکپــــــسول. . برخوردارنــــــدبرخوردارنــــــد

-ز بودن مولکول محمولهز بودن مولکول محموله در صورت ري در صورت ري-توان محموله راتوان محموله را کشي، ميکشي، مي براي داروسازي به جاي مکانيسم ماشهبراي داروسازي به جاي مکانيسم ماشه

. . با مکانيسم ساده نفوذ رها کرد، يا به صورت تخريب طبيعي و يا به کمک امواج ماوراء صوت آن را باز کرد با مکانيسم ساده نفوذ رها کرد، يا به صورت تخريب طبيعي و يا به کمک امواج ماوراء صوت آن را باز کرد

..شودشود ها نوعي از خودآرايي محسوب ميها نوعي از خودآرايي محسوب مي ساخت نانوکپسولساخت نانوکپسول

١١

هاي آربني نانوآپسول

دام افتاده در نانوآپسوله شماي يك مولكول ب

هاها نانوامولسيوننانوامولسيون

و از ) هيدورفوبيک(ها که از يک طرف آبگريز ها از مولکولهاي سورفکتانت، نظير فسفوليپيد نانوامولسيون

ها در يک محيط هنگامي که اين مولکول. شوند هستند تشکيل مي) هيدروفيليک(دوست يک سمت آب

گريز مولکول در درون آنها هاي آب دهند که قسمت آبي قرار گيرند، خود به خود کپسولهايي را شکل مي

ها ساختارهايي از جنس چربي هستند ليپوزوم. شوند ميشود و لذا از تماس با آب محافظت واقع مي

.گيرند که در اين دسته قرار مي

)اند دو اليه چربي يك قطره آب را احاطه آرده( ليپوزوم

١٢

)يك اليه چربي هسته چربي يا آبي را احاطه آرده است( نانوامولسيون

::آاربردهاآاربردها

شـده شـده تـر از طريـق وريـدي و خـوراآي و همچنـين بـراي رهـايش آنتـرل تـر از طريـق وريـدي و خـوراآي و همچنـين بـراي رهـايش آنتـرل اين ترآيبات در دارورسـاني سـاده اين ترآيبات در دارورسـاني سـاده

هـا در پودرهـاي هـا در پودرهـاي تـوان بـه آـاربرد آن تـوان بـه آـاربرد آن از مـصارف ديگـر ايـن ترآيبـات مـي از مـصارف ديگـر ايـن ترآيبـات مـي . . ها آاربرد دارند ها آاربرد دارند آشآش وتاخيري آفت وتاخيري آفت

..رختشويي خوشبوآننده لباس و افزايش طول عمر آنزيمها در خارج از سلول اشاره آردرختشويي خوشبوآننده لباس و افزايش طول عمر آنزيمها در خارج از سلول اشاره آرد

نانولوله کربنينانولوله کربني

آـشف شـدند و در آـشف شـدند و در NEC در شـرآت در شـرآت ١٩٩١١٩٩١اين عنـصر پايـه در سـال اين عنـصر پايـه در سـال . . است است نانولوله کربني نانولوله کربني عنصر پايه بعدي عنصر پايه بعدي

اگر صفحات گرافيـت را پيچيـده و بـه شـكل لولـه در بيـاوريم، بـه اگر صفحات گرافيـت را پيچيـده و بـه شـكل لولـه در بيـاوريم، بـه . . باشندباشند هايي از گرافيت مي هايي از گرافيت مي حقيقت لوله حقيقت لوله

توانند تك توانند تك مختلفي هستند و مي مختلفي هستند و ميهايهاي ها داراي اشكال و اندازهها داراي اشكال و اندازه اين نانولولهاين نانولوله. . رسيمرسيم هاي آربني مي هاي آربني مي نانولولهنانولوله

ها خواص بسيار جالبي دارند کـه منجـر بـه ايجـاد کاربردهـاي جالـب ها خواص بسيار جالبي دارند کـه منجـر بـه ايجـاد کاربردهـاي جالـب اين لوله اين لوله . . ديواره يا چند ديواره باشند ديواره يا چند ديواره باشند

..شودشود توجهي از آنها ميتوجهي از آنها مي

١٣

اي توخالي ساخته شـده اي توخالي ساخته شـده آه از صفحات آربن به ضخامت يك اتم و به شكل استوانه آه از صفحات آربن به ضخامت يك اتم و به شكل استوانه اي آربني اي آربني ه ه نانولولهنانولوله

خـواص ويـژه و منحـصر بـه خـواص ويـژه و منحـصر بـه . . آشف شـد آشف شـد ) ) ژاپن ژاپن NECاز شرآت از شرآت (( توسط ساميو ايجيما توسط ساميو ايجيما ١٩٩١١٩٩١است در سال است در سال

هـا هـا فرد آن ازجمله مدول يانگ باال و استحكام آششي خوب از يك طرف و طبيعـت آربنـي بـودن نانولولـه فرد آن ازجمله مدول يانگ باال و استحكام آششي خوب از يك طرف و طبيعـت آربنـي بـودن نانولولـه

اي است آم وزن، بسيار پايدار و ساده جهت انجـام فراينـدها آـه نـسبت بـه اي است آم وزن، بسيار پايدار و ساده جهت انجـام فراينـدها آـه نـسبت بـه اطر اين آه آربن ماده اطر اين آه آربن ماده به خ به خ ((

باعث شده که در دهه گذشته شاهد تحقيقـات مهمـي در آـارايي و باعث شده که در دهه گذشته شاهد تحقيقـات مهمـي در آـارايي و ) ) باشدباشد تر مي تر مي فلزات براي توليد ارزان فلزات براي توليد ارزان

اتمـي و اتمـي و آارهـاي نظـري و عملـي زيـادي نيـز بـر روي سـاختار آارهـاي نظـري و عملـي زيـادي نيـز بـر روي سـاختار . . ها باشـيم ها باشـيم هاي رشد نانولوله هاي رشد نانولوله پرباري روش پرباري روش

اي نيز براي رسيدگي به خواص اي نيز براي رسيدگي به خواص هاي گستردههاي گسترده آوششآوشش. . ساختارهاي الكتروني نانولوله متمرآز شده استساختارهاي الكتروني نانولوله متمرآز شده است

ها بر خواص ها بر خواص مكانيكي شامل مدول يانگ و استحكام آششي و ساز وکار عيوب و اثر تغيير شكل نانولوله مكانيكي شامل مدول يانگ و استحكام آششي و ساز وکار عيوب و اثر تغيير شكل نانولوله

هـاي هـاي ختار و ويژگـي ختار و ويژگـي هـا از سـا هـا از سـا مي تـوان گفـت ايـن عالقـه ويـژه بـه نانولولـه مي تـوان گفـت ايـن عالقـه ويـژه بـه نانولولـه ..الكتريكي صورت گرفته است الكتريكي صورت گرفته است

..گيردگيرد نظير آن ها سرچشمه مينظير آن ها سرچشمه مي بيبي

هاي نانولوله هاي کربنيهاي نانولوله هاي کربني ويژگيويژگي ..١١

) ) نانومتر نانومتر٠٠//٤٤قطر آوچكتر از قطر آوچكتر از ((اندازه بسيار آوچك اندازه بسيار آوچك ))١١-١١

شانشان رسانايي آن ها بر حسب شكل هندسيرسانايي آن ها بر حسب شكل هندسي نيمه نيمهحالت رسانا وحالت رسانا و ) ) ٢٢-١١

رسـانا در رسـانا در شـان بـه صـورت رسـانا يـا نيمـه شـان بـه صـورت رسـانا يـا نيمـه ها بر حسب نحوه رول شدن صفحات گرافيتـي سـازندۀ ها بر حسب نحوه رول شدن صفحات گرافيتـي سـازندۀ نانولولهنانولوله

ها در سطح مولكولي همچون يك باريكه سيمي در هـم تنيـده ها در سطح مولكولي همچون يك باريكه سيمي در هـم تنيـده به عبارت ديگر از آنجا آه نانولوله به عبارت ديگر از آنجا آه نانولوله . . آيندآيند ميمي

شوند و ايـن الگوهـاي شـش شوند و ايـن الگوهـاي شـش لب شش وجهي به يكديگر متصل مي لب شش وجهي به يكديگر متصل مي هاي آربن در قا هاي آربن در قا رسند اتم رسند اتم به نظر مي به نظر مي

زاويـه پـيچش زاويـه پـيچش . . باشـد باشـد دهند آه اندازه آن تنها چند نانومتر مي دهند آه اندازه آن تنها چند نانومتر مي اي را تشكيل مي اي را تشكيل مي هاي استوانه هاي استوانه وجهي ديواره وجهي ديواره

شـود، رسـانا شـود، رسـانا نوعي نانولوله، آه به صورت زاويه بين محور الگوي شش وجهي آن و محور لوله تعريف مي نوعي نانولوله، آه به صورت زاويه بين محور الگوي شش وجهي آن و محور لوله تعريف مي

اند آه تغيير شـعاع نيـز امكـان بـستن اند آه تغيير شـعاع نيـز امكـان بـستن تحقيقات دي گري نيز نشان داده تحقيقات دي گري نيز نشان داده . . آندآند يين مي يين مي يا نارسانا بودن را تع يا نارسانا بودن را تع

توان گفت دوپارامتر اساسي که در ايـن توان گفت دوپارامتر اساسي که در ايـن پس ميپس مي. . آندآند طول باند و عايق نمودن نانولوله فلزي را فراهم مي طول باند و عايق نمودن نانولوله فلزي را فراهم مي

هـاي هـاي بررسـي بررسـي . . آنند، يكي ساختار نانولوله و ديگري قطـر و انـدازه آن اسـت آنند، يكي ساختار نانولوله و ديگري قطـر و انـدازه آن اسـت بين نقش اساسي بازي مي بين نقش اساسي بازي مي

در آجـا قـرار داده در آجـا قـرار داده C60ها بـسته بـه اينكـه مولكـول ها بـسته بـه اينكـه مولكـول اند که خصوصيات الكتريكي نانولولهاند که خصوصيات الكتريكي نانولوله يگري نشان داده يگري نشان داده دد

هـاي آربنـي هـاي آربنـي از آنجايي آه نانولولهاز آنجايي آه نانولوله. . باشدباشد هادي و يا يك عايق قابل تغيير مي هادي و يا يك عايق قابل تغيير مي شود از يك هادي به يك نيمه شود از يك هادي به يك نيمه

-اك از سـطح خـود عبـور دهنـد اك از سـطح خـود عبـور دهنـد قادرند جريان الكتريسته را به وسيله انتقال بالستيك الكترون بدون اصـطك قادرند جريان الكتريسته را به وسيله انتقال بالستيك الكترون بدون اصـطك

هـا انتخـاب هـا انتخـاب لـذا نانولولـه لـذا نانولولـه -آنـد آنـد اين جريان صد برابر بيشتر از جرياني اسـت آـه از سـيم مـسي عبـور مـي اين جريان صد برابر بيشتر از جرياني اسـت آـه از سـيم مـسي عبـور مـي

. . باشندباشند آلي براي بسياري از آاربردهاي ميكروالكترونيك ميآلي براي بسياري از آاربردهاي ميكروالكترونيك مي ايدهايده

اي اي برخورداري از خاصيت منحصر به فرد ترابري پرتابهبرخورداري از خاصيت منحصر به فرد ترابري پرتابه) ) ٣٣-١١

يلي بااليلي باالقدرت رسانايي گرمايي خقدرت رسانايي گرمايي خ) ) ٤٤-١١

سطح جداره صاف يا قدرت تفكيك باالسطح جداره صاف يا قدرت تفكيك باال) ) ٥٥-١١

١۴

شـود آـه ميـزان عبـور گـاز از درون آن هـا بـه مراتـب بيـشتر از شـود آـه ميـزان عبـور گـاز از درون آن هـا بـه مراتـب بيـشتر از هـا باعـث مـي هـا باعـث مـي سطح جداره صاف نانولولـه سطح جداره صاف نانولولـه

توان توان لذا مي لذا مي . . گيرند باشد گيرند باشد اي معمولي آه در جداسازي گازها مورد استفاده قرار مي اي معمولي آه در جداسازي گازها مورد استفاده قرار مي غشاهاي ميكروحفره غشاهاي ميكروحفره

هـا هـا اين آـه آيـا نانولولـه اين آـه آيـا نانولولـه . . سيد آربن را با هدايت در نانولوله از هم جدا آرد سيد آربن را با هدايت در نانولوله از هم جدا آرد اآاآ گازهايي مانند هيدروژن و دي گازهايي مانند هيدروژن و دي

توانند در خارج از آزمايشگاه نيز گازها را به طور انتخابي از خود عبور دهند يا نه باعث شـده آـه توانند در خارج از آزمايشگاه نيز گازها را به طور انتخابي از خود عبور دهند يا نه باعث شـده آـه واقعا مي واقعًا مي

..اميدهاي زيادي به توليد هيدروژن و نيتروژن از هوا باشداميدهاي زيادي به توليد هيدروژن و نيتروژن از هوا باشد

يكي منحصر به فرد در طول آن ها يكي منحصر به فرد در طول آن ها بروز خواص الكتريكي و مكانبروز خواص الكتريكي و مكان) ) ٦٦-١١

مدول يانگ باالمدول يانگ باال) ) ٧٧-١١

حساس به تغييرات آوچك نيروهاي اعمال شده حساس به تغييرات آوچك نيروهاي اعمال شده ) ) ٨٨-١١

هاي الكتريكي آن را تغيير دهد آه بسته بـه نـوع آـشش يـك هاي الكتريكي آن را تغيير دهد آه بسته بـه نـوع آـشش يـك تواند ويژگي تواند ويژگي اعمال فشار بر يك نانولوله مي اعمال فشار بر يك نانولوله مي

ها ها غيير ساختار آوانتومي الكترون غيير ساختار آوانتومي الكترون اين امر به دليل ت اين امر به دليل ت . . توان رسانايي آن را افزايش يا آاهش داد توان رسانايي آن را افزايش يا آاهش داد نانولوله مي نانولوله مي

هـاي انتقـال هـاي انتقـال شـود آـه ترانـسفورماتور يـا دسـتگاه شـود آـه ترانـسفورماتور يـا دسـتگاه لذا اين امكان به فيزيكدان ها داده مي لذا اين امكان به فيزيكدان ها داده مي . . گيردگيرد صورت مي صورت مي

همچنـين همچنـين . . ها بسازند آه حساسيت زيادي به اعمال نيروهاي بـسيار آوچـك دارنـد ها بسازند آه حساسيت زيادي به اعمال نيروهاي بـسيار آوچـك دارنـد دهنده بر پايه نانولوله دهنده بر پايه نانولوله

ار آوچك فشار و باز تبديل ايـن فـشار بـه صـورت يـك عالمـت ار آوچك فشار و باز تبديل ايـن فـشار بـه صـورت يـك عالمـت ها در احساس تغييرات بسي ها در احساس تغييرات بسي توانايي نانولوله توانايي نانولوله

اي حساس به تغييرات بسيار آوچك فشار اي حساس به تغييرات بسيار آوچك فشار هاي نانولوله هاي نانولوله تواند در آينده امكان ساخت سوئيچ تواند در آينده امكان ساخت سوئيچ الكتريكي مي الكتريكي مي

. . را به محققان بدهدرا به محققان بدهد

گسيل و جذب نور گسيل و جذب نور ) ) ٩٩-١١

مـان الكتـرون از يـك سـر و مـان الكتـرون از يـك سـر و همچنـين تزريـق همز همچنـين تزريـق همز . . توانند نور مادون قرمز را جذب و دفع آنند توانند نور مادون قرمز را جذب و دفع آنند ها مي ها مي نانولولهنانولوله

ميكرومتـر از نانولولـه ميكرومتـر از نانولولـه ١١//٥٥شود آه نوري بـا طـول مـوج شود آه نوري بـا طـول مـوج آربني، موجب مي آربني، موجب مي تزريق حفره از سر ديگر نانولوله تزريق حفره از سر ديگر نانولوله

..منتشر شودمنتشر شود

ضريب تحرك الكتريسيته بسيار باالضريب تحرك الكتريسيته بسيار باال) ) ١٠١٠-١١

ري ري ها در دماي اتاق داراي باالترين ضريب تحرك الكتريسته نسبت به هر ماده شناخته شده ديگـ ها در دماي اتاق داراي باالترين ضريب تحرك الكتريسته نسبت به هر ماده شناخته شده ديگـ نانولولهنانولوله

..هستندهستند

خاصيت مغناطيسي، ممان مغناطيسي بسيار بزرگ خاصيت مغناطيسي، ممان مغناطيسي بسيار بزرگ ))١١١١-١١

تـوان خاصـيت تـوان خاصـيت با قرار دادن يك نانولوله در زير اليه مغناطيسي يا با افزودن الكترون يا حفره به نانولوله مـي با قرار دادن يك نانولوله در زير اليه مغناطيسي يا با افزودن الكترون يا حفره به نانولوله مـي

بينـي بينـي شود آه بتـوان سـاخت وسـايلي را پـيش شود آه بتـوان سـاخت وسـايلي را پـيش اين خاصيت باعث مي اين خاصيت باعث مي ..مغناطيسي در نانولوله ايجاد آرد مغناطيسي در نانولوله ايجاد آرد

توان براي توان براي اتصال مغناطيسي را مياتصال مغناطيسي را مي. . انداند ن ها اتصاالت مغناطيسي و الكتريكي از هم جدا شدهن ها اتصاالت مغناطيسي و الكتريكي از هم جدا شدهآرد آه در آآرد آه در آ

هـاي غيرمغناطيـسي هـاي غيرمغناطيـسي به آار برد و از اتـصال به آار برد و از اتـصال -هاها دستكاري در اسپين دستكاري در اسپين -هاها قطبي آردن مغناطيسي نانولوله قطبي آردن مغناطيسي نانولوله

گيري است گيري است زهزههمچنين ممان مغناطيسي آن ها نيز قابل اندا همچنين ممان مغناطيسي آن ها نيز قابل اندا . . جريان استفاده آرد جريان استفاده آرد -براي الكترودهاي ولتاژ براي الكترودهاي ولتاژ

).). مگنتون بور در هر اتم آربن مگنتون بور در هر اتم آربن٠٠//١١((

١۵

چگالي سطحي بسيار باالچگالي سطحي بسيار باال) ) ١٢١٢-١١

. . شـود شـود باشند آه باعث اسـتحكام بـاالي نانولولـه مـي باشند آه باعث اسـتحكام بـاالي نانولولـه مـي ها داراي چگالي سطحي بسيار بااليي ميها داراي چگالي سطحي بسيار بااليي مي نانولولهنانولوله

..شودشود توان گفت اين خاصيت در اثر ريز بودن قابل توجه آن ها پديدار ميتوان گفت اين خاصيت در اثر ريز بودن قابل توجه آن ها پديدار مي ميمي

سازيسازي قابليت ذخيرهقابليت ذخيره) ) ١٣١٣-١١

ها هر سه اتم آربن قابليت ذخيره يك يون ليتيم را دارند در حالي آه در گرافيت هر شش اتـم ها هر سه اتم آربن قابليت ذخيره يك يون ليتيم را دارند در حالي آه در گرافيت هر شش اتـم در نانولوله در نانولوله

هـا چنـد برابـر حجـم هـا چنـد برابـر حجـم همچنين توانايي ذخيره انرژي در نانولولـه همچنين توانايي ذخيره انرژي در نانولولـه . . آربن توانايي ذخيره يك يون ليتيم را دارند آربن توانايي ذخيره يك يون ليتيم را دارند

ها براي آاربردهاي ها براي آاربردهاي زيادي را در نانولوله زيادي را در نانولوله لذا محققان اميدوارند بتوانند هيدروژن لذا محققان اميدوارند بتوانند هيدروژن . . الكترودهاي گرافيتي است الكترودهاي گرافيتي است

..هاي سوختي ذخيره آنندهاي سوختي ذخيره آنند انرژي و پيلانرژي و پيل

داشتن خاصيت ابررسانايي ) ١٤-١

. نانومتر است٤/٠هاي ابررسانا فقط شعاع اين نانولوله.اند ابررسانا شده١٥ kها در دماي زير نانولوله

هاي آربني نه تنها حيرت دانشمندان را به دنبال داشته بلكه قضايايي را آه حدود اين آشف در نانولوله

همچنين . دانستند، رد آرده است هاي يك يا دو بعدي ممنوع مي سال پيش انتقال فاز را در سيستم٤٠

آن . هاي آربني يافت توان ابررسانايي دماي اتاق را در نانولوله اند آه مي ا ارائه آردهدانشمندان داليلي ر

دهند آه بيانگر هاي آربني از خود خواصي را نشان مي اند آه نانولوله دليل ارائه آرده٢٠ها بيش از

.ابررسانايي دماي اتاق در آن هاست

توليد ولتاژ) ١٥-١

از اين . شود هاي آربني تك جداره، ولتاژ الكتريكي ايجاد مي هايي از نانولوله با عبور مايع از ميان آالف

تكنيك براي ساخت حسگرهاي جريان مايع براي تشخيص مقادير بسيار اندك مايعات و نيز براي ايجاد

همچنين نشان داده شده است آه مايعات با . شود ولتاژ در آاربردهاي زيست پزشكي استفاده مي

.آنند اال ولتاژ بيشتري توليد ميقدرت يوني ب

١۶

استحكام و مقاومت آششي باال) ١٦-١

. ها متناسب است ها و مولكول ها با ريشه سوم جرم اتم ميزان افزايش نيروي گرمايي و مقاومت نانولوله

همچنين حرارت دادن موجب افزايش استحكام نانولوله شده و مقاومت آششي آن را شش برابر

ها يا تحقيقات اخير نشان مي دهد آه در اثر برخورد اتم. يابد آن نيز افزايش ميآند و هدايت مي

.آند آربني مقاومت الكتريكي آن تغيير مي ها با نانولوله مولكول

کربني کربني له هايله هايانواع نانولوانواع نانولو ..٢٢

نانو لولـه هـاي تـك نانو لولـه هـاي تـك شوند،شوند، تقسيم مي تقسيم مي ) ) MWNT((و چند جداره و چند جداره ) ) SWNT((ها به دو دسته تك جداره ها به دو دسته تك جداره نانولولهنانولوله

و و ) ) Armchair((هاي آربني مقطع لوله به سه دسته مهـم دسـته صـندلي هاي آربني مقطع لوله به سه دسته مهـم دسـته صـندلي جداره نيز بر حسب آرايش اتم جداره نيز بر حسب آرايش اتم

رسـانايي دارد، رسـانايي دارد، خاصـيت نيمـه خاصـيت نيمـه آـه آـه ) ) Zigzag((آه داراي خاصـيت فلـزي هـستند و زيگـزاگ آه داراي خاصـيت فلـزي هـستند و زيگـزاگ ) ) chiral( ( آايرالآايرال

..شوندشوند تقسيم ميتقسيم مي

)n,0(

Zig-Zag

)n,n(

armchair

Chiral

) ) هـاي مـنظم هـاي مـنظم اي از شـش ضـلعي اي از شـش ضـلعي ورقـه ورقـه ((هاي آربني تك جداره فقـط از آـربن و يـك ساختارسـاده هاي آربني تك جداره فقـط از آـربن و يـك ساختارسـاده نانولولهنانولوله

انا انا رسـ رسـ توانند رسـانا يـا نيمـه توانند رسـانا يـا نيمـه ها حاآي از آن است آه تك جداره ها مي ها حاآي از آن است آه تك جداره ها مي بينيبيني برخي پيش برخي پيش . . انداند تشكيل شده تشكيل شده

از آغاز آار روي تك جداره از آغاز آار روي تك جداره . . هاي آربن دارد هاي آربن دارد اين هدايت الكتريكي باال بستگي به هندسه دقيق اتم اين هدايت الكتريكي باال بستگي به هندسه دقيق اتم . . باشندباشند

شد تا اين آه اين نظريه مرحله به مرحله پيشرفت شد تا اين آه اين نظريه مرحله به مرحله پيشرفت ها از آن ها به عنوان يك پديده تك بعدي نام برده مي ها از آن ها به عنوان يك پديده تك بعدي نام برده مي

ن آردن آن هـا در صـنعت، بـر اسـاس ن آردن آن هـا در صـنعت، بـر اسـاس هاي تك جداره و تالش براي جايگزي هاي تك جداره و تالش براي جايگزي علت عالقه به اين نانولوله علت عالقه به اين نانولوله . . آردآرد

محاسبات نظري و تأثيرات آزمايشگاهي، بر خصوصيات عالي مكانيكي و رسانايي الكتريكي آن ها ماننـد محاسبات نظري و تأثيرات آزمايشگاهي، بر خصوصيات عالي مكانيكي و رسانايي الكتريكي آن ها ماننـد

البته توليد نانو لوله هاي تك جداره داراي هزينه بااليي اسـت و توليـد بـه همـراه پايـدار البته توليد نانو لوله هاي تك جداره داراي هزينه بااليي اسـت و توليـد بـه همـراه پايـدار . . باشدباشد فلزات مي فلزات مي

١٧

هـايي آـه بـا هـايي آـه بـا هـر چنـد نانولولـه هـر چنـد نانولولـه . . باشـد باشـد نانولوله مشكل مـي نانولوله مشكل مـي -آردن خصوصيات آن ها در حين فراوري پليمر آردن خصوصيات آن ها در حين فراوري پليمر

بالجت آـه شـامل حرآـاتي افقـي و عمـودي شـبيه نقاشـي سـنتي ژاپـن بالجت آـه شـامل حرآـاتي افقـي و عمـودي شـبيه نقاشـي سـنتي ژاپـن -استفاده از تكنيك النگهوري استفاده از تكنيك النگهوري

توسـط ژالتـين و تـشكيل نـانوژل توسـط ژالتـين و تـشكيل نـانوژل -شـوند شـوند اند، عالوه بر اين آه ثابت نگـه داشـته مـي اند، عالوه بر اين آه ثابت نگـه داشـته مـي باشد توليد شده باشد توليد شده ميمي

ــز يكدســـت و ه -آربنـــيآربنـــي ــوري نيـ ــاظ نـ ــز يكدســـت و ه از لحـ ــوري نيـ ــاظ نـ ــرل مـــي از لحـ ــاختاري قابـــل آنتـ ــاظ سـ ــرل مـــي مگـــن و از لحـ ــاختاري قابـــل آنتـ ــاظ سـ ــند مگـــن و از لحـ ــندباشـ . . باشـ

هـاي هـاي هاي آربني چند جداره باعث شـده آـه پيـشرفت هاي آربني چند جداره باعث شـده آـه پيـشرفت بر عكس در دسترس بودن و تجاري بودن نانولوله بر عكس در دسترس بودن و تجاري بودن نانولوله

به به . . شدن توليد شده است شدن توليد شده است بيشتري در اين زمينه داشته باشيم تا حدي آه محصوالتي در آستانه تجاري بيشتري در اين زمينه داشته باشيم تا حدي آه محصوالتي در آستانه تجاري

در پودرهـاي رنـگ در پودرهـاي رنـگ ) ) Carbon-blackجـايگزين آـربن بلـك جـايگزين آـربن بلـك ((جـداره جـداره هـاي آربنـي چنـد هـاي آربنـي چنـد عنوان مثال از نانولولـه عنوان مثال از نانولولـه

..استفاده شده استاستفاده شده است

دهـي آن هـا آمتـر دهـي آن هـا آمتـر هاي چند جداره نسبت به تك جـداره ايـن اسـت آـه اسـتحكام هاي چند جداره نسبت به تك جـداره ايـن اسـت آـه اسـتحكام يكي از معايب نانولوله يكي از معايب نانولوله

در حـال حاضـر آاربردهـاي در حـال حاضـر آاربردهـاي امـا از آنجـا آـه امـا از آنجـا آـه . . باشـند باشـند باشد زيرا پيوندهاي صـفحات داخلـي ضـعيف مـي باشد زيرا پيوندهاي صـفحات داخلـي ضـعيف مـي ميمي

شود تا بهبـود خـواص مكـانيكي، شود تا بهبـود خـواص مكـانيكي، در تقويت پليمرها باعث بهبود خواص گرمايي و الكتريكي مي در تقويت پليمرها باعث بهبود خواص گرمايي و الكتريكي مي ها ها نانولولهنانولوله

هـاي موجـود نيـز بـراي توليـد هـاي موجـود نيـز بـراي توليـد ازطرفي تكنيـك ازطرفي تكنيـك . . باشدباشد هاي آربني چند جداره بسيار زياد مي هاي آربني چند جداره بسيار زياد مي آاربرد نانولوله آاربرد نانولوله

تخليص ايـن تخليص ايـن . . آورد آوردهاي تك جداره به اندازه آافي بازدهي ندارد و خلوص الزم را نيز به همراه نمي هاي تك جداره به اندازه آافي بازدهي ندارد و خلوص الزم را نيز به همراه نمي نانولولهنانولوله

.. صدمه نيز بزند صدمه نيز بزند آور است و در نهايت ممكن است به ساختار نانولولهآور است و در نهايت ممكن است به ساختار نانولوله مواد بسيار زحمتمواد بسيار زحمت

هاي توليد نانو لوله هاي کربنيهاي توليد نانو لوله هاي کربني روشروش ..٣٣

اي حاصـل از تخليـه قـوس الكتريكـي اي حاصـل از تخليـه قـوس الكتريكـي را درآـربن دوده را درآـربن دوده ايجيمـا اولـين نانولولـه ايجيمـا اولـين نانولولـه ١٩٩١١٩٩١ آن آـه در سـال آن آـه در سـال بعد از بعد از

انـد تـا بتواننـد مـواد انـد تـا بتواننـد مـواد هـاي رشـد برآمـده هـاي رشـد برآمـده مشاهده آـرد، محققـان زيـادي در جهـت بـسط و گـسترش روش مشاهده آـرد، محققـان زيـادي در جهـت بـسط و گـسترش روش

هـاي هـاي انولولهانولولههاي زيادي براي توليد ن هاي زيادي براي توليد ن اما با آن آه روش اما با آن آه روش . . تر با خواص آنترل شده مورد نظر توليد آنند تر با خواص آنترل شده مورد نظر توليد آنند خالصخالص

. . سنتز آن ها در دماي اتاق تاآنون به صورت مشكلي الينحل باقي مانده اسـت سنتز آن ها در دماي اتاق تاآنون به صورت مشكلي الينحل باقي مانده اسـت آربني ارائه شده است، آربني ارائه شده است،

درصـد و درصـد و ٧٠٧٠ درجه سانتيگراد با بازده آمتر از درجه سانتيگراد با بازده آمتر از ٧٠٠٧٠٠ تا تا٢٠٠٢٠٠دانشمندان تاآنون اين مواد را در محدوده دمايي دانشمندان تاآنون اين مواد را در محدوده دمايي

در زير چنـد روش در زير چنـد روش . . انداند رصد توليد آردهرصد توليد آرده د د٧٠٧٠- ٩٥٩٥سازي با درجهخلوص حداآثر سازي با درجهخلوص حداآثر حتي پس از چندين بار خالص حتي پس از چندين بار خالص

هـا هـا بدون شك بهينه سازي و آنترل ايـن روش بدون شك بهينه سازي و آنترل ايـن روش . . گيردگيرد ها مورد بحث اجمالي قرار مي ها مورد بحث اجمالي قرار مي عمده در سنتز نانولوله عمده در سنتز نانولوله

..ها را پديدار نمايدها را پديدار نمايد تواند توان بالقوهنانولولهتواند توان بالقوهنانولوله ميمي

روش تخليه قوس روش تخليه قوس١١-٣٣

دو آاتد در داخـل پالسـماي گـاز هلـيم دو آاتد در داخـل پالسـماي گـاز هلـيم هاي آربن به وسيله عبور جريان باال از دو قطب آن هاي آربن به وسيله عبور جريان باال از دو قطب آن در اين روش اتم در اين روش اتم

. . شوندشوند داغ شده و بخار ميداغ شده و بخار مي

روش تابش ليزر روش تابش ليزر٢٢-٣٣

درصـد اتمـي نيكـل و درصـد اتمـي نيكـل و ٥٥هاي قوي شده اشعه ليزر به طرف يك هدف آربني آه شامل هاي قوي شده اشعه ليزر به طرف يك هدف آربني آه شامل در اين روش پالس در اين روش پالس

..شوندشوند آبالت است پرتاب ميآبالت است پرتاب مي

١٨

) ) CVD(( رسوب بخار شيميايي رسوب بخار شيميايي ٢٢-٣٣

اي شـكل و عبـور اي شـكل و عبـور تا درجه حرارت هاي باال در يك آـوره لولـه تا درجه حرارت هاي باال در يك آـوره لولـه اين روش شامل حرارت دادن مواد آاتاليزوري اين روش شامل حرارت دادن مواد آاتاليزوري

..باشـــــدباشـــــد يـــــك گـــــاز هيـــــدروآربني در سراســـــر لولـــــه بـــــراي يـــــك مـــــدت زمـــــان معـــــين مـــــي يـــــك گـــــاز هيـــــدروآربني در سراســـــر لولـــــه بـــــراي يـــــك مـــــدت زمـــــان معـــــين مـــــي

هاي تك هاي تك هاي تقريبا آاملي براي توليد نانولوله هاي تقريبًا آاملي براي توليد نانولوله دو روش تخليه قوس و تابش ليزر براي زمان طوالني، روش دو روش تخليه قوس و تابش ليزر براي زمان طوالني، روش

هاي آربن درون محفظه آوچك هـستند اوال هاي آربن درون محفظه آوچك هـستند اوًال ني بر بخار اتم ني بر بخار اتم اما از آنجايي آه هر دو روش مبت اما از آنجايي آه هر دو روش مبت . . جداره بودند جداره بودند

شوند به صـورت در شوند به صـورت در هايي آه به صورت تبخيري تهيه مي هايي آه به صورت تبخيري تهيه مي باشد، ثانيا نانولوله باشد، ثانيًا نانولوله ميزان توليد نانولوله پايين مي ميزان توليد نانولوله پايين مي

روش رسـوب بخـار روش رسـوب بخـار . . انداند هم پيچيده هستند؛در اين صورت براي خالص و تميز آردن آن ها با مشكل مواجه هم پيچيده هستند؛در اين صورت براي خالص و تميز آردن آن ها با مشكل مواجه

هاي آربني چند جداره چگالي بااليي از عيـوب هاي آربني چند جداره چگالي بااليي از عيـوب مواجه است چرا آه براي توليد نانولوله مواجه است چرا آه براي توليد نانولوله هاييهايي نيز با چالش نيز با چالش

باشد آه مقدار انرژي الزم براي باشد آه مقدار انرژي الزم براي اين عيوب به خاطر دماي پايين رشد مياين عيوب به خاطر دماي پايين رشد مي. . آيدآيد در ساختارشان به وجود ميدر ساختارشان به وجود مي

اري شـامل اري شـامل همچنين اين روش منجر به مد همچنين اين روش منجر به مد . . آندآند و تكميل ساختارش را فراهم نمي و تكميل ساختارش را فراهم نمي نانولولهنانولوله) ) آنيلآنيل((بازپخت بازپخت

هـا دلخـواه بـوده و قطـر آن هـا هـا دلخـواه بـوده و قطـر آن هـا همچنين رشـد نانولولـه همچنين رشـد نانولولـه . . شودشود هادي مي هادي مي هاي هادي و نيمه هاي هادي و نيمه هر نوع نانولوله هر نوع نانولوله

با اين وجـود تمرآـز محققـان با اين وجـود تمرآـز محققـان . . ترندترند هاي با قطر آمتر در آليد زني مناسب هاي با قطر آمتر در آليد زني مناسب بزرگ است در حالي آه نانولوله بزرگ است در حالي آه نانولوله

تـوان آنتـرل تـوان آنتـرل سازد و مـي سازد و مـي ا ميسر ميا ميسر ميدهي بخار است زيرا توليد انبوه در حد آيلوگرم ر دهي بخار است زيرا توليد انبوه در حد آيلوگرم ر بر روي روش رسوب بر روي روش رسوب

..قابل قبولي بر مكانيزم رشد داشتقابل قبولي بر مكانيزم رشد داشت

هاي کربنيهاي کربني آاربردهاي نانولولهآاربردهاي نانولوله ..٤٤

ايده آلي براي بسياري از آاربردها ايده آلي براي بسياري از آاربردها هاي آربني، آن ها را به انتخابهاي آربني، آن ها را به انتخاب وجود يك سري مختصات ويژه نانولولهوجود يك سري مختصات ويژه نانولوله

.تبديل آرده استتبديل آرده است

ت ابزارهـا ت ابزارهـا اي بر روي استفاده از آن ها در سـاخ اي بر روي استفاده از آن ها در سـاخ ها توجه و تعمق ويژهها توجه و تعمق ويژه نانولولهنانولوله امروزه در روند تحقيق دربارهامروزه در روند تحقيق درباره

هـاي تحققـاتي سرتاسـر دنيـا بـر هـاي تحققـاتي سرتاسـر دنيـا بـر ها و آزمايشگاهها و آزمايشگاه اآثر پژوهشگراني آه در دانشگاهاآثر پژوهشگراني آه در دانشگاه. . شده استشده است متمرآزمتمرآز

ها آاربردهـاي ها آاربردهـاي نانولولهنانولوله اي نزديكاي نزديك آنند آه در آيندهآنند آه در آينده بيني ميبيني مي بيني پيشبيني پيش آنند با خوشآنند با خوش ها آار ميها آار مي روي نانولولهروي نانولوله

.صنعتي وسيعي خواهند داشتصنعتي وسيعي خواهند داشت

آن هـا، بايـد در آن هـا، بايـد در اما در خصوص موفقيت تجاري اما در خصوص موفقيت تجاري ر جالبي وجود دارد،ر جالبي وجود دارد،بسيابسيا اآنون امكان ساخت ابزارهاياآنون امكان ساخت ابزارهاي همهم

از آن هـا در از آن هـا در برداري تجاريبرداري تجاري ها و بهرهها و بهره تقريبا تمام مقاالت به طور ضمني به آاربرد نانولولهتقريبًا تمام مقاالت به طور ضمني به آاربرد نانولوله. . آردآرد آينده قضاوتآينده قضاوت

١٩

ري ري اسـت؛ خـواص الكتريكـي و پايـدا اسـت؛ خـواص الكتريكـي و پايـدا ها در بخش الكترونيك روشـن ها در بخش الكترونيك روشـن آينده آاربرد نانولولهآينده آاربرد نانولوله. . آينده اشاره دارندآينده اشاره دارند

. . داد داد سـمت اسـتفاده از ايـن خـواص سـوق خواهـد سـمت اسـتفاده از ايـن خـواص سـوق خواهـد ها به طور قاطع مـا را بـه ها به طور قاطع مـا را بـه شيميايي بي بديل نانولولهشيميايي بي بديل نانولوله

ــورد از ــد مـ ــرح چنـ ــه شـ ــه بـ ــابراين در ادامـ ــورد از بنـ ــد مـ ــرح چنـ ــه شـ ــه بـ ــابراين در ادامـ ــوزه بنـ ــوزهحـ ــه حـ ــاربرد نانولولـ ــم آـ ــاي مهـ ــه هـ ــاربرد نانولولـ ــم آـ ــاي مهـ ــردازيم هـ ــا مـــي پـ ــردازيم هـ ــا مـــي پـ .هـ

ترانزيستورهاترانزيستورها (4-1)

ن هـا هنـوز هـم در اتـصاالت داخلـي ن هـا هنـوز هـم در اتـصاالت داخلـي سريع هـستند، امـا آ سريع هـستند، امـا آ ها در آستانه آاربرد در ترانزيستورهايها در آستانه آاربرد در ترانزيستورهاي نانولولهنانولوله

هايي دست يابند آه آن هـا را هايي دست يابند آه آن هـا را ها تمايل دارند به پيشرفتها تمايل دارند به پيشرفت دستگاهدستگاه بسياري از طراحانبسياري از طراحان. . شوندشوند استفاده مياستفاده مي

ترانزيستورهاي ساخته شـده ترانزيستورهاي ساخته شـده . . ها در فضاي آوچك تر، قادر نمايدها در فضاي آوچك تر، قادر نمايد اتصاالت داخلي دستگاهاتصاالت داخلي دستگاه به افزايش تعدادبه افزايش تعداد

باشد تا ترانزيـستور باشد تا ترانزيـستور ني سيگنال بايد از يك حداقل توان برخوردارني سيگنال بايد از يك حداقل توان برخورداريعيع((باشند باشند ها داراي آستانه ميها داراي آستانه مي نانولولهنانولوله ازاز

آستانه را در شرايط اختالل الكتريكـي يـا آستانه را در شرايط اختالل الكتريكـي يـا هاي الكتريكي زيرهاي الكتريكي زير توانند سيگنالتوانند سيگنال آه ميآه مي) ) بتواند آن را آشكار آندبتواند آن را آشكار آند

آنجايي آه ضريب تحرك، شاخص حساسيت يك ترانزيستور بـراي آنجايي آه ضريب تحرك، شاخص حساسيت يك ترانزيستور بـراي همچنين ازهمچنين از. . نويزآشكار و رديابي نمايندنويزآشكار و رديابي نمايند

آند آه قطعـه تـا چـه حـد آند آه قطعـه تـا چـه حـد باشد، لذا ضريب تحرك مشخص ميباشد، لذا ضريب تحرك مشخص مي مجاور ميمجاور مي يا شناسايي مولكوليا شناسايي مولكولآشف بار آشف بار

آننـد و آننـد و آند آه بارها در يك قطعه چقدر سريع حرآـت مـي آند آه بارها در يك قطعه چقدر سريع حرآـت مـي ضريب تحرك تعيين ميضريب تحرك تعيين مي .تواند خوب آار آندتواند خوب آار آند ميمي

.نمايدنمايد نهايي يك ترانزيستور را تعيين مي نهايي يك ترانزيستور را تعيين مي سرعتسرعت اين نيزاين نيز

١٠٠اي با داشتن ضريب تحرك برابر با و توليد ترانزيستورهاي نانولوله ها لذا اهميت استفاده از نانولوله

و سانتيمتر مربع بر ولت ثانيه١٥٠٠مربع بر ولت ثانيه در مقابل سيليكون با ضريب تحرك هزار سانتيمتر

ولت سانتيمتر مربع بر هزار٧٧با ضريب تحرك ) باالترين رآورد بدست آمده تا به امروز(اينديم آنتيمونيد

.شود ثانيه بيش از پيش مشخص مي

حسگرها) (4-2

بينـي شـده و مـورد انتظـار بينـي شـده و مـورد انتظـار هاي پـيش هاي پـيش واآنشواآنش حسگرها ابزارهايي هستند آه تحت شرايط خاص، از خودحسگرها ابزارهايي هستند آه تحت شرايط خاص، از خود

بـا توجـه بـا توجـه . . اولين حسگرهاي آه بشر ساخت به حساب آورداولين حسگرهاي آه بشر ساخت به حساب آورد شايد دماسنج را بتوان جزءشايد دماسنج را بتوان جزء. . دهنددهند نشان مينشان مي

٢٠

تحوالت عظيمي آه در چند دهه اخير و در خالل قرن بيستم به وقوع تحوالت عظيمي آه در چند دهه اخير و در خالل قرن بيستم به وقوع ي وي وبه وجود آمدن وسايل الكترونيكبه وجود آمدن وسايل الكترونيك

هـاي بيـشتر احـساس هـاي بيـشتر احـساس تر، آوچك تـر و بـا قابليـت تر، آوچك تـر و بـا قابليـت نياز به ساخت حسگرهاي دقيقنياز به ساخت حسگرهاي دقيق پيوسته است، امروزهپيوسته است، امروزه

.شودشود ميمي

هستند بـه طـوري آـه بـه هستند بـه طـوري آـه بـه داراي حساسيت بااليي داراي حساسيت بااليي گيرند،گيرند، حسگرهايي آه امروزه مورد استفاده قرار ميحسگرهايي آه امروزه مورد استفاده قرار مي

بهـره و دقـت ايـن بهـره و دقـت ايـن درجـه حـساسيت، درجـه حـساسيت، بـاال بـردن بـاال بـردن . . زي از هر گاز، گرمـا يـا تشعـشع حـساسند زي از هر گاز، گرمـا يـا تشعـشع حـساسند مقادير ناچيمقادير ناچي

آغـاز عـصر نانوفنـاوري، حـسگرها نيـز تغييـرات آغـاز عـصر نانوفنـاوري، حـسگرها نيـز تغييـرات بـا بـا . . حسگرها نيـاز بـه آـشف مـواد و ابزارهـاي جديـد دارد حسگرها نيـاز بـه آـشف مـواد و ابزارهـاي جديـد دارد

هـا هـا بـا نانولولـه بـا نانولولـه . . هـا خواهنـد بـود هـا خواهنـد بـود حـسگرها، نانولولـه حـسگرها، نانولولـه يكي از نامزدهـاي سـاخت يكي از نامزدهـاي سـاخت . . شگرفي خواهند داشتشگرفي خواهند داشت

به خاطر آوچك و نانومتر بودن ابعـاد ايـن به خاطر آوچك و نانومتر بودن ابعـاد ايـن . . حسگر مكانيكي ساختحسگر مكانيكي ساخت هم حسگر شيميايي و هم هم حسگر شيميايي و هم ان،ان،توتو ميمي

اي آـه حتـي بـه چنـد اتـم از يـك گـاز نيـز اي آـه حتـي بـه چنـد اتـم از يـك گـاز نيـز ها بسيار زياد خواهد بود، به گونهها بسيار زياد خواهد بود، به گونه حسگرها، دقت و واآنش آنحسگرها، دقت و واآنش آن

.خواهند دادخواهند داد واآنش نشانواآنش نشان

شـود حـساس مـي باشـند؛ شـود حـساس مـي باشـند؛ مـي مـي ها بـه نـوع گـازي آـه جـذب آن هـا ها بـه نـوع گـازي آـه جـذب آن هـا دهد آه نانولولهدهد آه نانولوله تحقيقات نشان ميتحقيقات نشان مي

ها را دارد؛ و نيزمعلوم ها را دارد؛ و نيزمعلوم گروهي از نانولولهگروهي از نانولوله قدرت تغيير دادن ساختارهاي قدرت تغيير دادن ساختارهاي همچنين ميدان الكتريكي خارجي،همچنين ميدان الكتريكي خارجي،

گاف انرژي گاف انرژي . . شكل مكانيكي از قبيل آشش حساس هستندشكل مكانيكي از قبيل آشش حساس هستند هاي آربني به تغييرهاي آربني به تغيير شده است آه نانولولهشده است آه نانولوله

همچنـين همچنـين . . توانـد تغييـر آنـد توانـد تغييـر آنـد هـا مـي هـا مـي ييـر شـكل ييـر شـكل در پاسخ به ايـن تغ در پاسخ به ايـن تغ هاي آربني به طور چشمگيريهاي آربني به طور چشمگيري نانولولهنانولوله

هـاي آربنـي و سيـستم، هـاي آربنـي و سيـستم، مـواد واسـط، ماننـد پليمرهـا، در فاصـله ميـان نانولولـه مـواد واسـط، ماننـد پليمرهـا، در فاصـله ميـان نانولولـه توان بـا اسـتفاده از توان بـا اسـتفاده از ميمي

در در هاها تحقيق در زمينه آاربرد نانولولهتحقيق در زمينه آاربرد نانولوله. . آربني را براي ساخت زيست حسگرها نيز توسعه دادآربني را براي ساخت زيست حسگرها نيز توسعه داد هايهاي نانولولهنانولوله

بكـارگيري آن هـا در بكـارگيري آن هـا در اي نه چندان دور شاهداي نه چندان دور شاهد و مطمئنا در آينده و مطمئنًا در آيندهحسگرها در حال توسعه و پيشرفت استحسگرها در حال توسعه و پيشرفت است

.خواهيم بودخواهيم بود ...) ...) مكانيكي، شيميايي، تشعشي، حرارتي ومكانيكي، شيميايي، تشعشي، حرارتي و((انواع مختلف حسگرها انواع مختلف حسگرها

نمايشگرهاي گسيل ميدانينمايشگرهاي گسيل ميداني (4-3)

آيفيت آيفيت تخت امروزي از نظر هزينه، تخت امروزي از نظر هزينه، متخصصان بر اين باورند آه فناوري نمايشگرهاي با صفحهمتخصصان بر اين باورند آه فناوري نمايشگرهاي با صفحه بسياري ازبسياري از

اســتفاده از اســتفاده از آن هــا معتقدنــد آــه بــاآن هــا معتقدنــد آــه بــا. . نــدازه صــفحه نمــايش، بــراي مــصارف خــانگي مناســب نيــستند نــدازه صــفحه نمــايش، بــراي مــصارف خــانگي مناســب نيــستند و او ا

آننـد، مـي تواننـد ايـن آننـد، مـي تواننـد ايـن مـي مـي هـاي آربنـي بـه عنـوان منبـع انتـشار اسـتفاده هـاي آربنـي بـه عنـوان منبـع انتـشار اسـتفاده نمايشگرهايي آه از نانولولـه نمايشگرهايي آه از نانولولـه

. آنندآنند مشكالت را بر طرف مشكالت را بر طرف

بـه خـود اختـصاص داده و ابزارهـاي بـه خـود اختـصاص داده و ابزارهـاي عنوان بهترين گسيل آننـده ميـداني را عنوان بهترين گسيل آننـده ميـداني را توانندتوانند هاي آربني ميهاي آربني مي نانولولهنانولوله

توليدآنندگان را توليدآنندگان را ها،ها، خصوصيات منحصر به فرد اين نانولولهخصوصيات منحصر به فرد اين نانولوله. . راندمان وآارايي باالتري توليد آنندراندمان وآارايي باالتري توليد آنند الكتروني باالكتروني با

ضـخامت آن هـا بـه انـدازه چنـد ضـخامت آن هـا بـه انـدازه چنـد هاي تخت خواهد سـاخت آـه هاي تخت خواهد سـاخت آـه قادر به توليد نوعي جديد از صفحه نمايشقادر به توليد نوعي جديد از صفحه نمايش

به عالوه آيفيـت تـصوير آن به عالوه آيفيـت تـصوير آن . . برخوردار باشدبرخوردار باشد تريتري ز قيمت مناسبز قيمت مناسبهاي فعلي اهاي فعلي ا اينچ بوده و نسبت به فناورياينچ بوده و نسبت به فناوري

.ها هم به مراتب بهتر خواهد بودها هم به مراتب بهتر خواهد بود

٢١

نانولولـه بـه سـمت نانولولـه بـه سـمت هاي ضـخيم داراي هاي ضـخيم داراي پديده گسيل ميداني، الكترونها با استفاده از ولتاژ اندك از فيلمپديده گسيل ميداني، الكترونها با استفاده از ولتاژ اندك از فيلم دردر

پرتـاب آننـده پرتـاب آننـده فـيلم، يـك فـيلم، يـك هـر نقطـه از ايـن هـر نقطـه از ايـن . . شوندشوند صفحه نمايش پرتاب شده و باعث روشن شدن آن ميصفحه نمايش پرتاب شده و باعث روشن شدن آن مي

ولتـاژ الزم بـراي ولتـاژ الزم بـراي . . آنـد آنـد ايجـاد مـي ايجـاد مـي آوچك است آه تصوير را روي صـفحه نمـايش آوچك است آه تصوير را روي صـفحه نمـايش ) ) تفنگ الكترونيتفنگ الكتروني((الكترون الكترون

نسبت به آنچه به صورت سنتي نسبت به آنچه به صورت سنتي نانولولهنانولوله نمايشگر گسيل ميداني از طريق صفحه نمايش صاف متكي برنمايشگر گسيل ميداني از طريق صفحه نمايش صاف متكي بر

ولتاژ آمتر، نور بيشتري توليـد ولتاژ آمتر، نور بيشتري توليـد ها باها با نانولولهنانولولهباشد و اين باشد و اين ميمي شد، آمترشد، آمتر در روش اشعه آاتدي استفاده ميدر روش اشعه آاتدي استفاده مي

.آنندآنند ميمي

اي هاي نانولوله حافظه (4-4)

بتوانـد تنهـا بتوانـد تنهـا ، اگر هـر نانولولـه ، اگر هـر نانولولـه ))آه در حد مولكولي استآه در حد مولكولي است(( هاي آربني هاي آربني نانولولهنانولوله به دليل آوچكي بسيار زيادبه دليل آوچكي بسيار زياد

مقادير مقادير انندانندتوتو شوند ميشوند مي ها ساخته ميها ساخته مي هايي آه از اين نانولولههايي آه از اين نانولوله اطالعات در خود جاي دهد، حافظهاطالعات در خود جاي دهد، حافظه يك بيتيك بيت

بسياري از محققـان در حـال بسياري از محققـان در حـال با در نظر داشتن اين مطلب،با در نظر داشتن اين مطلب،. . بسيار زيادي اطالعات را در خود ذخيره نمايندبسيار زيادي اطالعات را در خود ذخيره نمايند

هـاي بـا سـرعت بـاال هـاي بـا سـرعت بـاال رؤياي سـاخت رايانـه رؤياي سـاخت رايانـه باشند؛ بنابراينباشند؛ بنابراين اي مياي مي هاي نانولولههاي نانولوله آار بر روي ساخت حافظهآار بر روي ساخت حافظه

.عملي خواهد شدعملي خواهد شد

ها دهي آامپوزيت استحكام (4-5)

بــا زمينــه در فــرآوري ايــن بــا زمينــه در فــرآوري ايــن نانولولــهنانولولــه هــا در زمينــه آامپوزيــت و بهبــود چــسبندگيهــا در زمينــه آامپوزيــت و بهبــود چــسبندگي ت نانولولــهت نانولولــهتوزيــع يكنواخــتوزيــع يكنواخــ

.استاست ها از موضوعات بسيار مهمها از موضوعات بسيار مهم نانوآامپوزيتنانوآامپوزيت

. . باشـد باشـد بـه آامپوزيـت مـي بـه آامپوزيـت مـي دهـي دهـي ها در زمينه پليمري از پارامترهاي مهم در اسـتحكام ها در زمينه پليمري از پارامترهاي مهم در اسـتحكام شيوه توزيع نانولولهشيوه توزيع نانولوله

ها وابسته به ها وابسته به ها در نانوآامپوزيتها در نانوآامپوزيت نانولولهنانولوله فاده از خواص عاليفاده از خواص عاليآيد اين است آه استآيد اين است آه است آنچه از تحقيقات بر ميآنچه از تحقيقات بر مي

نكتـه ديگـر آنكـه خـواص غيـر همـسانگردي نكتـه ديگـر آنكـه خـواص غيـر همـسانگردي . . باشـد باشـد زمينـه مـي زمينـه مـي استحكام پيونـد فـصل مـشترك نانولولـه و استحكام پيونـد فـصل مـشترك نانولولـه و

ها پيـدا ها پيـدا ها رفتار جالبي در اين نانوآامپوزيتها رفتار جالبي در اين نانوآامپوزيت آسر حجمي آمي از نانولولهآسر حجمي آمي از نانولوله شود آه درشود آه در ها باعث ميها باعث مي نانولولهنانولوله

.شودشود

افـزايش ظرفيـت افـزايش ظرفيـت هاي سوختي،هاي سوختي، اي ديگر نانو لوله ها مي توان به امكان ذخيره هيدروژن در پيلاي ديگر نانو لوله ها مي توان به امكان ذخيره هيدروژن در پيلآاربردهآاربرده ازاز

ضـدگلوله سـبك و ضـدگلوله سـبك و هـاي هـاي هـاي خورشـيدي، جليقـه هـاي خورشـيدي، جليقـه هـاي سـوختي، افـزايش رانـدمان پيـل هـاي سـوختي، افـزايش رانـدمان پيـل هـا و پيـل هـا و پيـل بـاتري بـاتري

آامپوزيتي ضـد رادار، حـصار آامپوزيتي ضـد رادار، حـصار هايهاي روآش روآش هاي رسانا،هاي رسانا، هاي ابررسانا يا رساناي سبك، رنگهاي ابررسانا يا رساناي سبك، رنگ مستحكم، آابلمستحكم، آابل

رسـانا، فيبرهـاي بـسيار مقـاوم، پارچـه رسـانا، فيبرهـاي بـسيار مقـاوم، پارچـه حفاظتي الكترومغناطيسي در تجهيزات الكترونيكـي، پليمرهـاي حفاظتي الكترومغناطيسي در تجهيزات الكترونيكـي، پليمرهـاي

هاي مصنوعي بـا قـدرت هاي مصنوعي بـا قـدرت اندازي ادوات الكتريكي، ماهيچهاندازي ادوات الكتريكي، ماهيچه هاي با قابليت ذخيره انرژي الكتريكي جهت راههاي با قابليت ذخيره انرژي الكتريكي جهت راه

ها، مـواد ها، مـواد سراميك سراميكهاي طبيعي، صنايع نساجي، افزايش آاراييهاي طبيعي، صنايع نساجي، افزايش آارايي ماهيچهماهيچه مرتبه بيشتر از مرتبه بيشتر از١٠٠١٠٠توليد نيروي توليد نيروي

٢٢

هاي بـسيار سـريع، مـدارهاي هاي بـسيار سـريع، مـدارهاي تشخيص گلوآز، محلولي براي اتصال دروني تراشهتشخيص گلوآز، محلولي براي اتصال دروني تراشه پالستيكي مستحكم،پالستيكي مستحكم،

هاي آسيبهاي آسيب ديدگي مغز، دارورساني به سلولديدگي مغز، دارورساني به سلول هاي فوق سريع، آمك به درمان آسيبهاي فوق سريع، آمك به درمان آسيب پردازندهپردازنده منطقي ومنطقي و

، محـافظ ، محـافظ SPM،، FEMداري، داري، درمـاني، تـصويربر درمـاني، تـصويربر ديده، از بين بردن تومورهاي سرطاني، تجزيه هيـدروژن، ژن ديده، از بين بردن تومورهاي سرطاني، تجزيه هيـدروژن، ژن

EMT ، حسگرهاي شيميايي ، ، حسگرهاي شيميايي ،SET وو LEDهاي خورشـيدي و نهايتـا هاي خورشـيدي و نهايتـاً ، پيل، پيل LSI البتـه در چنـد البتـه در چنـد . . آـرد آـرد اشـاره اشـاره

.شودشود مورد اخير بيشتر از نوع تك جداره آن استفاده ميمورد اخير بيشتر از نوع تك جداره آن استفاده مي

ختـصاص ختـصاص خـود ا خـود ا اي نه چندان دور بازار بزرگي را بهاي نه چندان دور بازار بزرگي را به تواند در آيندهتواند در آينده فناوري با اين گستره آاربردها ميفناوري با اين گستره آاربردها مي لذا اينلذا اين

.داده و زندگي بشر را تحت تأثير خود قرار دهدداده و زندگي بشر را تحت تأثير خود قرار دهد

خواهنـد بـر تمـام خواهنـد بـر تمـام ايـن سـؤال آـه چـرا دانـشمندان بـه فنـاوري نـانو روي آورده ومـي ايـن سـؤال آـه چـرا دانـشمندان بـه فنـاوري نـانو روي آورده ومـي در پايان در پاسخ بـه در پايان در پاسخ بـه

گونـه گونـه توان گفت که تغييـرات در مقيـاس نـانومتري بـر خـواص مـوج توان گفت که تغييـرات در مقيـاس نـانومتري بـر خـواص مـوج جايي اتم فائق آيند ميجايي اتم فائق آيند مي جابهجابه مشكالتمشكالت

توان خواص اصلي مواد توان خواص اصلي مواد ميمي ها در اين مقياسها در اين مقياس گذارد لذا با جابه جا آردن اتمگذارد لذا با جابه جا آردن اتم ييهاي درون مواد اثر مهاي درون مواد اثر م الكترونالكترون

بـدون تغييـر آلـي ترآيـب شـيميايي مـواد بـدون تغييـر آلـي ترآيـب شـيميايي مـواد رارا) ) به عنوان مثال دماي ذوب، اثرات مغناطيسي، ظرفيت بـار به عنوان مثال دماي ذوب، اثرات مغناطيسي، ظرفيت بـار ((

ها حيـاتي ها حيـاتي اي از ابعاد براي نانوتكنولوژيستاي از ابعاد براي نانوتكنولوژيست در محدودهدر محدوده بيني رفتار و خواصبيني رفتار و خواص بنابر اين پيشبنابر اين پيش. . دگرگون ساختدگرگون ساخت

..استاست

چالش هاي فراوريچالش هاي فراوري ..٥٥

ها و آاربردهاي فراوان آن، توليد و استفاده مستمر از اين محصوالت بـا ها و آاربردهاي فراوان آن، توليد و استفاده مستمر از اين محصوالت بـا هاي باالي نانولوله هاي باالي نانولوله با وجود ويژگي با وجود ويژگي

در زيـر چنـد در زيـر چنـد . . انـد انـد زيادي در جهت رفع مـشكالت آن برآمـده زيادي در جهت رفع مـشكالت آن برآمـده باشد، لذا محققان باشد، لذا محققان اهداف مورد نظر مشكل مي اهداف مورد نظر مشكل مي

..گرددگردد ها ذآر ميها ذآر مي مورد از مشكالت اساسي استفاده از نانولولهمورد از مشكالت اساسي استفاده از نانولوله

توليد انبوه با قيمت مناسبتوليد انبوه با قيمت مناسب) ) ١١-٥٥

سازي اختراعات سازي اختراعات ها در مقياس تني با قيمت مناسب، بزرگ ترين مانع تجاري ها در مقياس تني با قيمت مناسب، بزرگ ترين مانع تجاري از آنجا آه توليد انبوه نانولوله از آنجا آه توليد انبوه نانولوله

امـروزه امـروزه . . هاي مختلفي درصددند تا بتوانند اين مـشكل را حـل نماينـد هاي مختلفي درصددند تا بتوانند اين مـشكل را حـل نماينـد ست، لذا شرآت ست، لذا شرآت در اين زمينه بوده ا در اين زمينه بوده ا

ها نسبت به قيمت اوليه آن آـاهش ها نسبت به قيمت اوليه آن آـاهش هر چند آه قيمت نانولوله هر چند آه قيمت نانولوله . . باشدباشد قيمت هر گرم نانولوله چند دالر مي قيمت هر گرم نانولوله چند دالر مي

باشـد، لـذا باشـد، لـذا سـازي و اسـتفاده در صـنايع مختلـف مناسـب نمـي سـازي و اسـتفاده در صـنايع مختلـف مناسـب نمـي زيادي يافتـه امـا هنـوز هـم بـراي تجـاري زيادي يافتـه امـا هنـوز هـم بـراي تجـاري

اند آه بتوانند در چند سال آينده ضمن توليد چند تني آن، قيمـت آن را بـه اند آه بتوانند در چند سال آينده ضمن توليد چند تني آن، قيمـت آن را بـه ندان ابراز اميدواري آرده ندان ابراز اميدواري آرده دانشمدانشم

..زير يك دالر آاهش دهندزير يك دالر آاهش دهند

ها ها سازي نانولولهسازي نانولوله خالصخالص) ) ٢٢-٥٥

) ) هـاي خـالص هـاي خـالص نانولولـه نانولولـه ((هاي آربني با آيفيت باال هاي آربني با آيفيت باال يكي از مسائل آليدي در الكترونيك، استفاده از نانولوله يكي از مسائل آليدي در الكترونيك، استفاده از نانولوله

شـدن مـدارها شـدن مـدارها هاسـبب آوتـاه هاسـبب آوتـاه محصوالت جانبي نا مطلوب در حـين فراينـد رشـد نانولولـه محصوالت جانبي نا مطلوب در حـين فراينـد رشـد نانولولـه توليدتوليد. . باشدباشد ميمي

در فراينـد در فراينـد . . هـاي توليـد شـده اسـت هـاي توليـد شـده اسـت سازي، ميزان نانولوله سازي، ميزان نانولوله بزرگ ترين چالش محققان، در خالص بزرگ ترين چالش محققان، در خالص . . شودشود ميمي

از از ها دائما افزايش يافته و مقـدار زيـادي ها دائمًا افزايش يافته و مقـدار زيـادي ها، ناخالصي ها، ناخالصي استفاده شده توسط محققان براي ساخت نانولوله استفاده شده توسط محققان براي ساخت نانولوله

٢٣

ها را ب ال استفاده مي آند، آه اين عوامل در نهايت منجر بـه افـت آيفيـت ها را ِبال استفاده مي آند، آه اين عوامل در نهايت منجر بـه افـت آيفيـت به هدر رفته و آاتاليست به هدر رفته و آاتاليست آربنآربن

..شودشود ها ميها مي نانولولهنانولوله

هاي آربني خالص بايد از دمـاي بـاال اسـتفاده نمـاييم امـا در ايـن روش مقـداري هاي آربني خالص بايد از دمـاي بـاال اسـتفاده نمـاييم امـا در ايـن روش مقـداري براي رسيدن به نانولوله براي رسيدن به نانولوله

لـذا راهبـرد لـذا راهبـرد . . نمايـد نمايـد طلوب بـر روي زيراليـه ايجـاد مـي طلوب بـر روي زيراليـه ايجـاد مـي شود آه يك اليه رساناي نـام شود آه يك اليه رساناي نـام آربن آمورف حاصل مي آربن آمورف حاصل مي

آربنـي حاصـل را آربنـي حاصـل را دهـي، توليـد نانولولـه دهـي، توليـد نانولولـه ايـن روش رسـوب ايـن روش رسـوب . . باشـد باشـد جديد، استفاده از روش رشد سريع مـي جديد، استفاده از روش رشد سريع مـي

بنابراين مـي تـوان بنابراين مـي تـوان . . تر از رشد محصوالت جانبي نامطلوب است تر از رشد محصوالت جانبي نامطلوب است ها سريع ها سريع آند زيرا رشد نانولوله آند زيرا رشد نانولوله تضمين مي تضمين مي

هـا بـه معنـي دسترسـي بـه هـا بـه معنـي دسترسـي بـه بر و اغلـب مخـرب در تخلـيص نانولولـه بر و اغلـب مخـرب در تخلـيص نانولولـه انانبر، زم بر، زم گفت حذف فرايندهاي هزينه گفت حذف فرايندهاي هزينه

هـاي مختلفـي از جملـه زيـست هـاي مختلفـي از جملـه زيـست تواننـد در زمينـه تواننـد در زمينـه اي از خلـوص آـربن اسـت آـه مـي اي از خلـوص آـربن اسـت آـه مـي هايي با درجـه هايي با درجـه نمونهنمونه

ها از اهميـت بـسيار ها از اهميـت بـسيار شناسي، شيمي و تحقيقات مغناطيسي وادوات گسيل ميداني آه خلوص نانولوله شناسي، شيمي و تحقيقات مغناطيسي وادوات گسيل ميداني آه خلوص نانولوله

..ر روندر روندباشد به آاباشد به آا بااليي برخوردار ميبااليي برخوردار مي

هاها ها و ايجاد رشتهها و ايجاد رشته اتصال نانولولهاتصال نانولوله) ) ٣٣-٥٥

ها به صورت پشت سر هم يا به صورت عمود بـر ها به صورت پشت سر هم يا به صورت عمود بـر از آنجا آه براي بسياري از مقاصد، نياز به اتصال نانولوله از آنجا آه براي بسياري از مقاصد، نياز به اتصال نانولوله

بـه طـوري آـه اگـر بتـوان بـه طـوري آـه اگـر بتـوان . . رسـد رسـد ها ضـروري بـه نظـر مـي ها ضـروري بـه نظـر مـي هم و تشكيل آرايه مي باشد لذا اتصال نانولوله هم و تشكيل آرايه مي باشد لذا اتصال نانولوله

اما بـراي ايجـاد ايـن اما بـراي ايجـاد ايـن . . ه هم پيوند داد به موادي آامل و تمام عيار دست مي يابيم ه هم پيوند داد به موادي آامل و تمام عيار دست مي يابيم هاي آربني را ب هاي آربني را ب نانولولهنانولوله

..اي ايجاد آرداي ايجاد آرد ها بايد پيوندهاي آربني بين لولهها بايد پيوندهاي آربني بين لوله اتصاالت بين لولهاتصاالت بين لوله

ها در مايع و عبور جريان از آن به ها در مايع و عبور جريان از آن به ها عبارتند از معلق ساختن نانولوله ها عبارتند از معلق ساختن نانولوله هايي از نانولوله هايي از نانولوله دو روش ايجاد رشته دو روش ايجاد رشته

هـا بـه هـا بـه ها و دوم استفاده از جريـان گـاز هيـدروژن بـراي رديـف آـردن نانولولـه ها و دوم استفاده از جريـان گـاز هيـدروژن بـراي رديـف آـردن نانولولـه نانولولهنانولولهمنظور رديف ساختن منظور رديف ساختن

دانـشمندان معتقدنـد آـه امـروزه اسـتفاده از دانـشمندان معتقدنـد آـه امـروزه اسـتفاده از . . هـاي آـربن درآينـد هـاي آـربن درآينـد طوري آه آن ها به شكل بخاري از اتـم طوري آه آن ها به شكل بخاري از اتـم

رفتـه رفتـه اي را گاي را گ هـاي متـراآم و تـوده هـاي متـراآم و تـوده هـاي مجـزا جـاي اسـتفاده تـصادفي از نانولولـه هـاي مجـزا جـاي اسـتفاده تـصادفي از نانولولـه هاي منظم نانولوله هاي منظم نانولوله آرايهآرايه

. . استاست

ها ها اي شدن نانولولهاي شدن نانولوله جلوگيري از تودهجلوگيري از توده) ) ٤٤-٥٥

تواننـد قابليـت عظـيم خـود را در تواننـد قابليـت عظـيم خـود را در ور شـوند، بـه آسـاني مـي ور شـوند، بـه آسـاني مـي هـا بـه آسـاني در محلـول غوطـه هـا بـه آسـاني در محلـول غوطـه اگر نانولولـه اگر نانولولـه

هاي آربني به شدت نامحلول بوده و تمايل به دسـته هاي آربني به شدت نامحلول بوده و تمايل به دسـته اما اين استوانه اما اين استوانه الكترونيك و مواد به نمايش گذارند، الكترونيك و مواد به نمايش گذارند،

هاي آروي آنترل ناپذير دارند؛ لذا مانع از دستيابي به بسياري از اين آاربردهـا هاي آروي آنترل ناپذير دارند؛ لذا مانع از دستيابي به بسياري از اين آاربردهـا رشتهرشتهشدن با همديگر در شدن با همديگر در

..شوندشوند ميمي

هـا بـا امـواج مـافوق هـا بـا امـواج مـافوق لولهلوله((هايي را براي جداسازي ارائه آرده اند، مثال با يك نيروي قوي هايي را براي جداسازي ارائه آرده اند، مثًال با يك نيروي قوي دانشمندان روش دانشمندان روش

هـاي شـيميايي هـاي شـيميايي ز گـروه ز گـروه يا بـا اسـتفاده ا يا بـا اسـتفاده ا ) ) شوندشوند صوت در فرايندي موسوم به اختالط صوتي از هم جدا مي صوت در فرايندي موسوم به اختالط صوتي از هم جدا مي

همچنين با استفاده از مواد شيميايي همچنين با استفاده از مواد شيميايي . . آنندآنند ها به يكديگر جلوگيري مي ها به يكديگر جلوگيري مي آلي بزرگ آه از چسبيدن نانولوله آلي بزرگ آه از چسبيدن نانولوله

..ها را از هم جدا آنندها را از هم جدا آنند توانسته اند نانولولهتوانسته اند نانولوله هاي غيرصابوني نيز هاي غيرصابوني نيز شويندهشوينده

هـاي هـاي انـدروالس بـين اتـم انـدروالس بـين اتـم از داليلي آه براي به هم چسبيدن اين نانو لوله ها ارائه شده، وجود نيروهاي و از داليلي آه براي به هم چسبيدن اين نانو لوله ها ارائه شده، وجود نيروهاي و

ها ها ها به واسطه نيروي واندروالس آه نيروي جاذبه الكتروستاتيك طبيعي بين اتم ها به واسطه نيروي واندروالس آه نيروي جاذبه الكتروستاتيك طبيعي بين اتم نانولولهنانولوله. . باشدباشد آربن مي آربن مي

٢۴

ها ها ها و مولكول ها و مولكول بارها مثبت و منفي اتم بارها مثبت و منفي اتم شوند،شوند، هاي بدون بار است، از انتها به يكديگر متصل مي هاي بدون بار است، از انتها به يكديگر متصل مي و مولكول و مولكول

هـا و هـا و اي بـين اتـم اي بـين اتـم آننـد، منجـر بـه نيـروي جاذبـه آننـد، منجـر بـه نيـروي جاذبـه تغييـر مـي تغييـر مـي آه با هم برابر اما از يك بخش به بخش ديگـر آه با هم برابر اما از يك بخش به بخش ديگـر

آنـد؛ امـا آنـد؛ امـا نيروي واندروالس تنها براي اشـياء بـسيار آوچـك نمـود پيـدا مـي نيروي واندروالس تنها براي اشـياء بـسيار آوچـك نمـود پيـدا مـي . . شوندشوند هاي مجاور مي هاي مجاور مي مولكولمولكول

سئوال اساسي اينجاست آه آيا، اگر نانولوله هايي را آه به هـم چـسبيده انـد جـدا آنـيم همـواره جـدا سئوال اساسي اينجاست آه آيا، اگر نانولوله هايي را آه به هـم چـسبيده انـد جـدا آنـيم همـواره جـدا

چسبند و اين مدت چقدر است؟چسبند و اين مدت چقدر است؟ ماني دوباره به هم ميماني دوباره به هم ميمانند، يا بعد از مدت زمانند، يا بعد از مدت ز ميمي

ها بعد از فراوري ها بعد از فراوري چگونگي حفظ نانولولهچگونگي حفظ نانولوله) ) ٥٥-٥٥

هـاي متـشكل از هـاي متـشكل از تا به حـال محـيط انتخـابي، محلـول تا به حـال محـيط انتخـابي، محلـول . . ها بعد از فراوري بسيار مشكل است ها بعد از فراوري بسيار مشكل است حفظ نانولوله حفظ نانولوله

بـوده و بـه وسـيله بـوده و بـه وسـيله هاي پراآندههاي پراآنده درصد حجمي نانولوله درصد حجمي نانولوله١١ماده پاك آننده وآب بوده است آه حاوي آمتر از ماده پاك آننده وآب بوده است آه حاوي آمتر از

هايي براي استفاده در فرايندهاي صنعتي بـه منظـور هايي براي استفاده در فرايندهاي صنعتي بـه منظـور هاي پليمري فراوري شده اند؛ چنين غلظت هاي پليمري فراوري شده اند؛ چنين غلظت محلولمحلول

ضـمنا دانـشمندان هـيچ راهـي بـراي زدودن ضـمنًا دانـشمندان هـيچ راهـي بـراي زدودن . . اي بـزرگ، بـسيار پـايين هـستند اي بـزرگ، بـسيار پـايين هـستند هاي نانولوله هاي نانولوله ساخت الياف ساخت الياف

همچنــين بــراي توليــد مــواد همچنــين بــراي توليــد مــواد . . نــدنــداا بــه شــكل خــالص پيــدا نكــرده بــه شــكل خــالص پيــدا نكــرده تمــامي صــابون و پليمــر و تبــديل نانولولــهتمــامي صــابون و پليمــر و تبــديل نانولولــه

ها، در فرايندهاي شيميايي نيز بايد از مايعي استفاده آرد آه بتوانـد محلـولي بـا ها، در فرايندهاي شيميايي نيز بايد از مايعي استفاده آرد آه بتوانـد محلـولي بـا ماآرومقياس از نانولوله ماآرومقياس از نانولوله

گروه پاسـكوئالي در دانـشگاه رايـس معتقدنـد آـه سـوپر اسـيدها گروه پاسـكوئالي در دانـشگاه رايـس معتقدنـد آـه سـوپر اسـيدها . . ها به وجود آورد ها به وجود آورد غلظت باال از نانولوله غلظت باال از نانولوله

اي اي هــاي نانولولــههــاي نانولولــه هــا و ورقــههــا و ورقــه تواننــد در تهيــه اليــافتواننــد در تهيــه اليــاف مــيمــي) ) صصهــاي خــالهــاي خــال درصــد وزنــي از نانولولــه درصــد وزنــي از نانولولــه١٠١٠حــاوي حــاوي ((

هايي آه در صـنايع شـيميايي مـورد اسـتفاده هايي آه در صـنايع شـيميايي مـورد اسـتفاده هاي آامال مشابه با روش هاي آامًال مشابه با روش ماآرومقياس با استفاده از روش ماآرومقياس با استفاده از روش

. . گيرد به آار گرفته شوندگيرد به آار گرفته شوند قرار ميقرار مي

هاها آنترل رشد نانولولهآنترل رشد نانولوله) ) ٦٦-٥٥

هايي با شـكل و هايي با شـكل و آه چگونه بتوانيم نانولوله آه چگونه بتوانيم نانولوله آن چيزي آه در آنترل رشد مورد اهميت مي باشد اين است آن چيزي آه در آنترل رشد مورد اهميت مي باشد اين است

هـا هنگـام توليـد بـه صـورت تـك جـداره يـا چنـد جـداره هـا هنگـام توليـد بـه صـورت تـك جـداره يـا چنـد جـداره از آنجا آه نانولولـه از آنجا آه نانولولـه . . هاي دلخواه توليد آنيم هاي دلخواه توليد آنيم ويژگيويژگي

باشند باشند شوند و انتهاي آن ها نيز بسته يا باز است، همچنين داراي طول و قطر يكنواخت نمي شوند و انتهاي آن ها نيز بسته يا باز است، همچنين داراي طول و قطر يكنواخت نمي تشكيل مي تشكيل مي

ها و توليد ها و توليد تعدادي غيررسانا هستند، لذا روشي براي آنترل دقيق نانولوله تعدادي غيررسانا هستند، لذا روشي براي آنترل دقيق نانولوله ها رسانا و ها رسانا و و تعدادي از نانولوله و تعدادي از نانولوله

هـايي آـه دانـشمندان تـا حـاال ارائـه آـرده انـد مربـوط بـه هـايي آـه دانـشمندان تـا حـاال ارائـه آـرده انـد مربـوط بـه روشروش. . يك نوع محصول خاص از آن وجـود نـدارد يك نوع محصول خاص از آن وجـود نـدارد

هـاي هـاي رسانا يـا روش رسانا يـا روش هاي رسانا از نيمه هاي رسانا از نيمه هاي جداسازي نانولوله هاي جداسازي نانولوله مثال روش مثًال روش ((جداسازي اين مواد بعد از توليد جداسازي اين مواد بعد از توليد

بوده است، لذا توليد يك نانولوله بـا خـواص آنتـرل شـده را بـه بوده است، لذا توليد يك نانولوله بـا خـواص آنتـرل شـده را بـه ) ) ها و هم اندازه آردن آن ها ها و هم اندازه آردن آن ها بريدن نانولوله بريدن نانولوله

..انداند صورت يك رويا باقي گذاشتهصورت يك رويا باقي گذاشته

: : ها را مي توان به صورت زير خالصه آردها را مي توان به صورت زير خالصه آرد ها در آنترل رشد نانولولهها در آنترل رشد نانولوله ترين آاوشترين آاوش عمدهعمده

خص با دقت اتمي؛ خص با دقت اتمي؛ هاي آاتاليزوري مولكولي با شكل و ابعاد مشهاي آاتاليزوري مولكولي با شكل و ابعاد مش سنتز خوشهسنتز خوشه ..١١

رشد آرام؛ رشد آرام؛ ..٢٢

سنتز آاتاليزوري در دماي پايين؛ سنتز آاتاليزوري در دماي پايين؛ ..٣٣

و و هـا، سـنتز پيچيـده هـا، سـنتز پيچيـده ريزي شده با امكان آنترل زيـاد انـدازه و جهـت نانولولـه ريزي شده با امكان آنترل زيـاد انـدازه و جهـت نانولولـه توسعه رشد برنامه توسعه رشد برنامه ..٤٤

..ها روي مواد درشت مقياسها روي مواد درشت مقياس هايي از نانولولههايي از نانولوله سازماندهي شده شبكه با آرايهسازماندهي شده شبكه با آرايه

٢۵

مسيرهاي نويني را براي ديگـر پژوهـشگران بـه منظـور مسيرهاي نويني را براي ديگـر پژوهـشگران بـه منظـور هاي نظري در آنار آارهاي آزمايشگاهي هاي نظري در آنار آارهاي آزمايشگاهي بررسيبررسي

ســازي ســازي هــاي آــارآرديهــاي آــارآردي هــا فــراهم خواهــد آورد لــذا راهبــرد هــا فــراهم خواهــد آورد لــذا راهبــرد هــاي جديــد بــا نانولولــه هــاي جديــد بــا نانولولــه ايجــاد مــواد و فنــاوريايجــاد مــواد و فنــاوري

هاي آربني براي دسترسي به اين آاربردها بسيار حياتي است، به ويژه توسعه بـراي آـارآردي هاي آربني براي دسترسي به اين آاربردها بسيار حياتي است، به ويژه توسعه بـراي آـارآردي نانولولهنانولوله

آواالن، به منظور استفاده از خواص الكترونيكي و مكانيكي آن ها، ضروري آواالن، به منظور استفاده از خواص الكترونيكي و مكانيكي آن ها، ضروري ها به صورت غير ها به صورت غير سازي نانولوله سازي نانولوله

ها در مقياس نانو، الزم است تمامي ابزارهاي ها در مقياس نانو، الزم است تمامي ابزارهاي لذا براي ساماندهي و دستكاري نانولوله لذا براي ساماندهي و دستكاري نانولوله . . رسدرسد به نظر مي به نظر مي

يكـي از ابـزار، شـيمي تحليلـي، خـصوصا يكـي از ابـزار، شـيمي تحليلـي، خـصوصًا . . موجود جهت افزايش آارايي مواد و وسايل به آار گرفته شود موجود جهت افزايش آارايي مواد و وسايل به آار گرفته شود

. . سازي استسازي است زي مولكولي و شبيهزي مولكولي و شبيهساسا مدلمدل

هـاي آزمايـشگر در هـاي آزمايـشگر در ها مفيد واقع شود؟ محدوديت ها مفيد واقع شود؟ محدوديت توانند براي نانوتكنولوژيست توانند براي نانوتكنولوژيست سازي چطور مي سازي چطور مي حال شبيه حال شبيه

در اينجـا در اينجـا . . شـود آـه شـگفتي جهـان دانـشمندان نظـري وارد عمـل شـود شـود آـه شـگفتي جهـان دانـشمندان نظـري وارد عمـل شـود مقياس نانو زماني آشـكار مـي مقياس نانو زماني آشـكار مـي

محـل مـورد نظـر دارنـد قـوانين آوانتـوم وارد محـل مـورد نظـر دارنـد قـوانين آوانتـوم وارد هنگامي آه دانشمندان قصد قرار دادن هر يك از اتمهـا را در هنگامي آه دانشمندان قصد قرار دادن هر يك از اتمهـا را در

آـاران آـاران ها الزم است شـيميدانها نيـز ماننـد تجربـي ها الزم است شـيميدانها نيـز ماننـد تجربـي لذا براي تسريع در عمل توليد نانولوله لذا براي تسريع در عمل توليد نانولوله . . شودشود صحنه مي صحنه مي

هـاي هـاي ها به وسيله رايانه، احتمال فعاليت ها به وسيله رايانه، احتمال فعاليت توانند با انجام آزمايش توانند با انجام آزمايش وارد عرصه شوند، چرا آه شيميدانها مي وارد عرصه شوند، چرا آه شيميدانها مي

هاي آزمايشگاهي را وسعت دهند، نتيجه نهايي ايـن هاي آزمايشگاهي را وسعت دهند، نتيجه نهايي ايـن و گستره احتمالي موفقيت و گستره احتمالي موفقيت غير موثر را از بين ببرند غير موثر را از بين ببرند

..و زمان استو زمان است) ) مانند مواد، انرژي، تجهيزاتمانند مواد، انرژي، تجهيزات((هاي آزمايشگاهي هاي آزمايشگاهي آاهش اساسي در هزينهآاهش اساسي در هزينه امرامر

ليست کامل عناصر پايه فناوري نانو به شکل ساختار ليست کامل عناصر پايه فناوري نانو به شکل ساختار . . عناصر پايه گوناگون و متنوع ديگري نيز وجود دارند عناصر پايه گوناگون و متنوع ديگري نيز وجود دارند

..ضميمه ی یک و دو آن را مشاهده کنيدضميمه ی یک و دو آن را مشاهده کنيدتوانيد با مراجعه به توانيد با مراجعه به شده است که ميشده است که ميدرختي طراحي درختي طراحي

:روش های ساخت عناصر پایه

در رويکـرد در رويکـرد . . باشـند باشـند قابل ساخت مي قابل ساخت مي » » پايين به باال پايين به باال ««و و » » باال به پايين باال به پايين ««به طور کلي عناصر پايه با دو رويکرد به طور کلي عناصر پايه با دو رويکرد

در حقيقـت در ايـن در حقيقـت در ايـن . . کننـد کننـد صـالح مـي صـالح مـي دهـي و ا دهـي و ا اي را شـکل اي را شـکل باال به پايين براي توليد محصول، يک ماده تـوده باال به پايين براي توليد محصول، يک ماده تـوده

دهـي آن، بـه يـک محـصول بـا ابعـاد نـانو دهـي آن، بـه يـک محـصول بـا ابعـاد نـانو داريـم و بـا کـاهش ابعـاد و شـکل داريـم و بـا کـاهش ابعـاد و شـکل روش، يک ماده بزرگ را برمي روش، يک ماده بزرگ را برمي

اي را به طور متناوب کاهش دهيم تـا بـه يـک مـاده بـا اي را به طور متناوب کاهش دهيم تـا بـه يـک مـاده بـا به عبارت ديگر، اگر اندازه يک ماده توده به عبارت ديگر، اگر اندازه يک ماده توده . . رسيمرسيم ميمي

اين آار اغلب و نه هميشه شامل حـذف اين آار اغلب و نه هميشه شامل حـذف . . ايمايم ين استفاده کرده ين استفاده کرده ابعاد نانومتري برسيم، از رويکرد باال به پاي ابعاد نانومتري برسيم، از رويکرد باال به پاي

ــين ــل ماش ــايعات اســت، مث ــکل ض ــه ش ــواد ب ــضي از م ــين بع ــل ماش ــايعات اســت، مث ــکل ض ــه ش ــواد ب ــضي از م ــا بع ــور ي ــک موت ــزي از ي ــک بخــش فل ــاري ي ــا ک ــور ي ــک موت ــزي از ي ــک بخــش فل ــاري ي ک

). ). که شامل ضايعات نيستکه شامل ضايعات نيست ( (دهيدهي تغييرشکل تغييرشکلکردن فلزات به طريقکردن فلزات به طريق نانوساختارينانوساختاري

ر اين رويکرد، محصول از طريق کنار هـم ر اين رويکرد، محصول از طريق کنار هـم دد..باشدباشد رويکرد پايين به باال درست عکس رويکرد باال به پايين مي رويکرد پايين به باال درست عکس رويکرد باال به پايين مي

در حقيقت کاري که در اينجا در حقيقت کاري که در اينجا . . آيد، مانند ساخت يک موتور از قطعات آن آيد، مانند ساخت يک موتور از قطعات آن تر به وجود مي تر به وجود مي قراردادن مواد ساده قراردادن مواد ساده

براي ساخت براي ساخت ) ) که ابعاد کوچکتر از مقياس نانو دارندکه ابعاد کوچکتر از مقياس نانو دارند((ها ها ها و مولکولها و مولکول شود، کنار هم قرار دادن اتمشود، کنار هم قرار دادن اتم انجام ميانجام مي

ها را به طور واقعي ببينيم و آنهـا را بـه ها را به طور واقعي ببينيم و آنهـا را بـه ها و مولکول ها و مولکول صور کنيد که قادريم اتم صور کنيد که قادريم اتم تت. . يک محصول نانومتري است يک محصول نانومتري است

هاي پـايين بـه بـاال ضـايعاتي هاي پـايين بـه بـاال ضـايعاتي معموال روش معموًال روش . . طور دلخواه کنار هم قرار دهيم تا شکل مورد نظر حاصل شود طور دلخواه کنار هم قرار دهيم تا شکل مورد نظر حاصل شود

. . ندارند؛ هر چند الزاما اين مسأله صادق نيستندارند؛ هر چند الزامًا اين مسأله صادق نيست

٢۶

ريسندگي ريسندگي

در روش در روش . . شـود شـود گي مـذاب و ريـسندگي الکتريکـي تقـسيم مـي گي مـذاب و ريـسندگي الکتريکـي تقـسيم مـي روش ريسندگي به دو زير شاخه ريـسند روش ريسندگي به دو زير شاخه ريـسند

ريــسندگي مــذاب از عامــل مکــانيکي و در روش ريــسندگي الکتريکــي از عوامــل الکتريکــي و مکــانيکي ريــسندگي مــذاب از عامــل مکــانيکي و در روش ريــسندگي الکتريکــي از عوامــل الکتريکــي و مکــانيکي

..کنندکنند استفاده مياستفاده مي

(Electro spinning) ريسندگي الكتريكيريسندگي الكتريكي

چكيده چكيده

الكتريكـي بـر يـك جـت سـيال الكتريكـي بـر يـك جـت سـيال روشي براي توليد نانوالياف از طريق اعمـال ميـدان روشي براي توليد نانوالياف از طريق اعمـال ميـدان ) ) ES((الكتروريسندگي الكتروريسندگي

..انداند امروزه نانوالياف پليمري به دليل آاربردهاي فراوان بسيار مورد توجه قرار گرفتهامروزه نانوالياف پليمري به دليل آاربردهاي فراوان بسيار مورد توجه قرار گرفته. . پاشيده شده استپاشيده شده است

تـوان آن را متـأثر از تـوان آن را متـأثر از باشند آه مـي باشند آه مـي اين مواد داراي خواص مكانيكي، الكتريكي و بيولوژيكي بهبود يافته مي اين مواد داراي خواص مكانيكي، الكتريكي و بيولوژيكي بهبود يافته مي

تـوان بـه تـوان بـه از جمله آاربردهاي مختلف نانواليـاف مـي از جمله آاربردهاي مختلف نانواليـاف مـي . . نستنستمساحت سطحي باال و بهبود ساختار الياف دا مساحت سطحي باال و بهبود ساختار الياف دا

هاي محافظ، تجهيزات الكترونيكي و نوري، آاربردهـاي هاي محافظ، تجهيزات الكترونيكي و نوري، آاربردهـاي هاي فيلترهاي غشائي، لباس هاي فيلترهاي غشائي، لباس آاربرد آنها در زمينه آاربرد آنها در زمينه

. . هاي تقويت شده اشاره آردهاي تقويت شده اشاره آرد بيوپزشكي و آامپوزيتبيوپزشكي و آامپوزيت

مقدمهمقدمه

آنند مورد توجه آنند مورد توجه ه در اين ابعاد پيدا مي ه در اين ابعاد پيدا مي هاي خاصي آ هاي خاصي آ نانوالياف پليمري به دليل آاربردهاي فراوان و ويژگي نانوالياف پليمري به دليل آاربردهاي فراوان و ويژگي

از ايـن از ايـن . . توان آاربردهاي پزشكي وتصفيه را نام برد توان آاربردهاي پزشكي وتصفيه را نام برد از جمله اين آاربردها مي از جمله اين آاربردها مي . . انداند صنايع مختلف قرار گرتفه صنايع مختلف قرار گرتفه

..رو توليد نانوالياف پليمـري بـا اسـتفاده از يـك روش نـسبتا سـاده امـا آارآمـد، بـسيار مفيـد خواهـد بـود رو توليد نانوالياف پليمـري بـا اسـتفاده از يـك روش نـسبتًا سـاده امـا آارآمـد، بـسيار مفيـد خواهـد بـود

اين فرآيند اولين اين فرآيند اولين . . نامندنامند مي مي ESجت يك سيال در يك ميدان الكتريكي را فرآيند جت يك سيال در يك ميدان الكتريكي را فرآيند تشكيل نانوالياف پليمري از تشكيل نانوالياف پليمري از

الياف توليـد شـده در آن زمـان بـه الياف توليـد شـده در آن زمـان بـه . . ميالدي براي توليد نانوالياف پليمري بكار گرفته شد ميالدي براي توليد نانوالياف پليمري بكار گرفته شد ١٩٣٠١٩٣٠بار در سال بار در سال

ت ت گيري ناموزون، خواص مكانيكي پايين و توزيـع متفـاوت قطـر اليـاف بـه دسـ گيري ناموزون، خواص مكانيكي پايين و توزيـع متفـاوت قطـر اليـاف بـه دسـ دليل مقدار آم توليد، جهت دليل مقدار آم توليد، جهت

شود شود مالحظه ميمالحظه مي) ) ١١((همان طور آه در شكل همان طور آه در شكل . . آمده، مورد توجه زيادي قرار نگرفتآمده، مورد توجه زيادي قرار نگرفت

٢٧

ولتـاژ بـاالي اعمـال ولتـاژ بـاالي اعمـال متـر در اثـر متـر در اثـر محلول يا مذاب پليمري پاشيده شده از يك جت با قطر در محـدوده ميلـي محلول يا مذاب پليمري پاشيده شده از يك جت با قطر در محـدوده ميلـي

-1 در اثـر عبـور از ميـدان الكتريكـي در حـدود در اثـر عبـور از ميـدان الكتريكـي در حـدود سپس اين سيال باردار،سپس اين سيال باردار،. . گرددگردد شده حاوي بار سطحي ميشده حاوي بار سطحي مي

3KV/cmشــود آــه نيروهــاي دافعــه شــود آــه نيروهــاي دافعــه تحــت تــأثير قــرار گرفتــه و تجمــع بــار بــر روي ســطح جــت باعــث مــي تحــت تــأثير قــرار گرفتــه و تجمــع بــار بــر روي ســطح جــت باعــث مــي

شـرايط سيـستم باعـث شـرايط سيـستم باعـث اثر اين نيـرو، بـسته بـه اثر اين نيـرو، بـسته بـه . . الكترواستاتيكي بر نيروهاي آشش سطحي غلبه آند الكترواستاتيكي بر نيروهاي آشش سطحي غلبه آند

هـا باعـث تبـديل يـك هـا باعـث تبـديل يـك تـك آن تـك آن ها يا تك ها يا تك تخريب، خمش، چرخش و آشيدگي الياف شده و اجتماع اين پديده تخريب، خمش، چرخش و آشيدگي الياف شده و اجتماع اين پديده

آنتـرل آنتـرل . . شـود شـود متري به يك يا چندين جت سيال با قطر در محـدوده نـانومتري مـي متري به يك يا چندين جت سيال با قطر در محـدوده نـانومتري مـي جت سيال با قطر ميلي جت سيال با قطر ميلي

هـاي هـاي تري و تبديل آن بـه رشـته تري و تبديل آن بـه رشـته مم خواص الياف نيازمند شناخت دقيق فرآيند خروج سيال از يك منفذ ميلي خواص الياف نيازمند شناخت دقيق فرآيند خروج سيال از يك منفذ ميلي

ساختار جت خروجي از نازل نيز به شـكل مخـروط ساختار جت خروجي از نازل نيز به شـكل مخـروط . . باشندباشند پليمري است آه قطر آنها در حد نانومتري مي پليمري است آه قطر آنها در حد نانومتري مي

..باشدباشد معروف تيلور ميمعروف تيلور مي

ESآاربردهاي روش آاربردهاي روش

يــابي بــه حفاظــت يــابي بــه حفاظــت يكــي از آاربردهــاي ايــن روش آــه مــورد مطالعــه و بررســي قــرار گرفتــه اســت دســتيكــي از آاربردهــاي ايــن روش آــه مــورد مطالعــه و بررســي قــرار گرفتــه اســت دســت

آه براي انجام اين آار از روآش دادن اين منسوجات توسط الياف بسيار نـازك آه براي انجام اين آار از روآش دادن اين منسوجات توسط الياف بسيار نـازك آئروسلي منسوجات است آئروسلي منسوجات است

از اين فرآيند در فيلتراسيون آئروسلي نيز استفاده شـده آـه از اين فرآيند در فيلتراسيون آئروسلي نيز استفاده شـده آـه . . گرددگردد استفاده مي استفاده ميESبا فرآيند با فرآيند ) ) در حد نانو در حد نانو ((

هـا تـأثير قابـل هـا تـأثير قابـل ضخامت نانوالياف آشيده شده بـر روي سـطح خلـل و فـرج فيلترهـاي معمـولي يـا پارچـه ضخامت نانوالياف آشيده شده بـر روي سـطح خلـل و فـرج فيلترهـاي معمـولي يـا پارچـه

ــت عمــل فيلتراســيون دارد حظــهحظــهمالمال ــر آيفي ــت عمــل فيلتراســيون دارد اي ب ــر آيفي ــراه . . اي ب ــه هم ــزايش مــساحت ســطحي ب ــن روش اف ــراه در اي ــه هم ــزايش مــساحت ســطحي ب ــن روش اف در اي

دار بسيار باال، باعث توسـعه آـاربرد ايـن نانواليـاف در محـدوده وسـيعي از دار بسيار باال، باعث توسـعه آـاربرد ايـن نانواليـاف در محـدوده وسـيعي از پذيري و مقاومت جهت پذيري و مقاومت جهت انعطافانعطاف

ايـن ايـن همچنـين از همچنـين از . . شـود شـود ها در ساختارهاي هوافضايي را شـامل مـي ها در ساختارهاي هوافضايي را شـامل مـي آنندهآننده صنايع از البسه گرفته تا تقويت صنايع از البسه گرفته تا تقويت

ها استفاده شـده و موجـب شـده اسـت آـه آنهـا داراي اسـتحكام بـااليي ها استفاده شـده و موجـب شـده اسـت آـه آنهـا داراي اسـتحكام بـااليي نانوالياف براي توليد آامپوزيت نانوالياف براي توليد آامپوزيت

آـاربرد ديگـر نانواليـاف در مهندسـي آـاربرد ديگـر نانواليـاف در مهندسـي . . از ايـن مـواد در توليـد حـسگرها نيـز اسـتفاده شـده اسـت از ايـن مـواد در توليـد حـسگرها نيـز اسـتفاده شـده اسـت . . باشندباشند

ه بـراي توليـد ه بـراي توليـد و همكارانش يك روش سـاد و همكارانش يك روش سـاد Ortiz. . باشد باشد نساجي براي توليد پليمرهاي زيست سازگار مي نساجي براي توليد پليمرهاي زيست سازگار مي

الكترودهاي فلزي با فاصله ميكروني را بيان آردند آه در اين روش در عرض چند دقيقه، با استفاده از يك الكترودهاي فلزي با فاصله ميكروني را بيان آردند آه در اين روش در عرض چند دقيقه، با استفاده از يك

در يـك تحقيـق انجـام در يـك تحقيـق انجـام . . شـوند شـوند دستگاه مولد ولتاژ باال و يك تبخير آننده حرارتي، اين الكترودهـا توليـد مـي دستگاه مولد ولتاژ باال و يك تبخير آننده حرارتي، اين الكترودهـا توليـد مـي

اين اين . . ليد الياف مبادله آننده يوني استفاده شدليد الياف مبادله آننده يوني استفاده شد براي تو براي توESگرفته توسط ماتسوموتو و همكارانش از فرآيند گرفته توسط ماتسوموتو و همكارانش از فرآيند

هاي رهايش دارو جهت ايجاد شرايط الزم بـراي رسـانش دارو هاي رهايش دارو جهت ايجاد شرايط الزم بـراي رسـانش دارو فرآيند آاربردهاي ديگري در زمينه سيستم فرآيند آاربردهاي ديگري در زمينه سيستم

به مقدار الزم و به صورت رهـايش آنتـرل شـده در محـل مـورد نظـر را داشـته به مقدار الزم و به صورت رهـايش آنتـرل شـده در محـل مـورد نظـر را داشـته به هدف در زمان مناسب، به هدف در زمان مناسب،

و همكارانش از اين فرآيند بـراي و همكارانش از اين فرآيند بـراي Gomez توسط توسط Yaleه در دانشگاه ه در دانشگاه در يك آار تحقيقاتي انجام گرفت در يك آار تحقيقاتي انجام گرفت . . استاست

آب بـود و آب بـود و -حالل بكار گرفته شـده در ايـن سيـستم محلـول اتـانول حالل بكار گرفته شـده در ايـن سيـستم محلـول اتـانول . . توليد نانوذرات پروتئين استفاده آردند توليد نانوذرات پروتئين استفاده آردند

ميكـروي ميكـروي -از ديگر آاربردهاي اين فرآيند پوشش دادن سـاختارهاي نـانو از ديگر آاربردهاي اين فرآيند پوشش دادن سـاختارهاي نـانو . . ذرات توليدي در حد نانومتر بودند ذرات توليدي در حد نانومتر بودند

و همكـارانش انجـام و همكـارانش انجـام Matsumotoباشـد آـه توسـط باشـد آـه توسـط معدني بر روي هدف عايق شده مـي معدني بر روي هدف عايق شده مـي -آليآليهيبريدي هيبريدي

و همكـارانش نيـز يـك آـاربرد ديگـر از و همكـارانش نيـز يـك آـاربرد ديگـر از Radriguez. . بـه دسـت آمـد بـه دسـت آمـد ٦٠٠٦٠٠nmگرفت و اليافي با قطر تقريبي گرفت و اليافي با قطر تقريبي

همچنين همچنين . . دد را براي توليد الياف نانو و ميكرو با استفاده از مخلوط پليمر و ذرات گرافيت ارائه آردن را براي توليد الياف نانو و ميكرو با استفاده از مخلوط پليمر و ذرات گرافيت ارائه آردنESفرآيند فرآيند

و همكارانش از الكتروريسندگي همزمـان دو محلـول پليمـري بـراي و همكارانش از الكتروريسندگي همزمـان دو محلـول پليمـري بـراي Guptaدر يك روش ارائه شده توسط در يك روش ارائه شده توسط

..توليد نانوالياف دو جزئي استفاده شده استتوليد نانوالياف دو جزئي استفاده شده است

٢٨

ESهاي هاي انواع روشانواع روش

فرآيند اآسترود آردن نيازمند راندن يك مايع با ويسكوزيته مناسب، از ميان نازلي با قطر آم براي تشكيل فرآيند اآسترود آردن نيازمند راندن يك مايع با ويسكوزيته مناسب، از ميان نازلي با قطر آم براي تشكيل

بـراي اآـسترود شـدن و بـراي اآـسترود شـدن و ESپليمرهـايي آـه در فرآينـد پليمرهـايي آـه در فرآينـد . . باشد باشد يك پليمر نيمه جامد به صورت پيوسته مي يك پليمر نيمه جامد به صورت پيوسته مي

روند ابتدا بايد به صورت سيال درآيند تا قابليـت اآـسترود شـدن و پاشـش را داشـته روند ابتدا بايد به صورت سيال درآيند تا قابليـت اآـسترود شـدن و پاشـش را داشـته توليد الياف بكار مي توليد الياف بكار مي

و يا بـا حـل و يا بـا حـل ) ) ك باشد ك باشد اگر پليمر مصرفي سنتزي ترموپالستي اگر پليمر مصرفي سنتزي ترموپالستي ((توان به صورت مذاب توان به صورت مذاب اين عامل را مي اين عامل را مي . . باشندباشند

در صـورتي آـه در صـورتي آـه . . بكار بـرد بكار بـرد ) ) اگر پليمر مورد نظر از نوع سلولزي ترموپالستيك باشد اگر پليمر مورد نظر از نوع سلولزي ترموپالستيك باشد ((آردن در حالل مناسب آردن در حالل مناسب

نتوان از هيچ يك از اين دو روش استفاده آرد بايد با يكسري اعمال شـيميايي آنهـا را بـه فـرم محلـول يـا نتوان از هيچ يك از اين دو روش استفاده آرد بايد با يكسري اعمال شـيميايي آنهـا را بـه فـرم محلـول يـا

وجود دارد آه در زيـر آورده شـده وجود دارد آه در زيـر آورده شـده ESاول براي اول براي روش متد روش متد٤٤به طور آلي به طور آلي . . مشتقات ترموپالستيك تبديل آرد مشتقات ترموپالستيك تبديل آرد

::استاست

تر تر ريسندگيريسندگي -١١

چـون محلـول چـون محلـول . . شود آه بتوان آنها را در يك حالل مناسب حل آرد شود آه بتوان آنها را در يك حالل مناسب حل آرد اين روش براي پليمرهايي استفاده مي اين روش براي پليمرهايي استفاده مي

تـر تـر مستقيما از طريق نازل اآسترود مـي شـود تـا بـر روي بـستر رسـوب آنـد، ايـن فرآينـد را ريـسندگي مستقيمًا از طريق نازل اآسترود مـي شـود تـا بـر روي بـستر رسـوب آنـد، ايـن فرآينـد را ريـسندگي

..نامندنامند ميمي

ريسندگي خشكريسندگي خشك -٢٢

در اين روش براي جامد آردن الياف پليمري تشكيل شـده، محلـول پليمـري را بعـد از پاشـش، تحـت اثـر در اين روش براي جامد آردن الياف پليمري تشكيل شـده، محلـول پليمـري را بعـد از پاشـش، تحـت اثـر

براي اين آار پاشش محلول پليمري بـه يـك براي اين آار پاشش محلول پليمري بـه يـك . . دهند تا حالل آن تبخير شود دهند تا حالل آن تبخير شود اثر يا هوا قرار مي اثر يا هوا قرار مي جريان گاز بي جريان گاز بي

عناصر گرم آننده هـيچ عناصر گرم آننده هـيچ . . يط خارج شوديط خارج شودشود تا در آن حالل تبخير شده و از محشود تا در آن حالل تبخير شده و از مح منطقه گرم شده انجام مي منطقه گرم شده انجام مي

تماس يا برخوردي با محلول پليمري پاشيده شده ندارند و تنها براي اعمال حرارت الزم براي آسان آردن تماس يا برخوردي با محلول پليمري پاشيده شده ندارند و تنها براي اعمال حرارت الزم براي آسان آردن

. . شوندشوند حذف حالل بكار گرفته ميحذف حالل بكار گرفته مي

ريسندگي مذابريسندگي مذاب -٣٣

اب درآمده و سـپس اب درآمده و سـپس آنند تا به صورت مذآنند تا به صورت مذ در اين فرآيند پليمر مورد نظر را تا دماي باالي نقطه ذوب گرم مي در اين فرآيند پليمر مورد نظر را تا دماي باالي نقطه ذوب گرم مي

دراين روش بعد از پاشش الياف، از سرد آردن براي تبديل آن به دراين روش بعد از پاشش الياف، از سرد آردن براي تبديل آن به . . از طريق نازل، اآسترود و پاشيده شود از طريق نازل، اآسترود و پاشيده شود

گـرد، مربـع، چنـد گـرد، مربـع، چنـد ((توان بـه انـواع اشـكال هندسـي توان بـه انـواع اشـكال هندسـي در اين روش نازل را مي در اين روش نازل را مي . . آنندآنند فرم جامد استفاده مي فرم جامد استفاده مي

..طراحي آردطراحي آرد...) ...) ضعلي و ضعلي و

ريسندگي ژليريسندگي ژلي -٤٤

ل فرايند اآسترود آـردن، حالـت يـك مـايع واقعـي را بـه خـود نگرفتـه باشـد، از ايـن روش ل فرايند اآسترود آـردن، حالـت يـك مـايع واقعـي را بـه خـود نگرفتـه باشـد، از ايـن روش اگر پليمر در طو اگر پليمر در طو

هاي پليمري به شكل مايع بلوري از نقاط مختلف زنجير به هـم متـصل هاي پليمري به شكل مايع بلوري از نقاط مختلف زنجير به هـم متـصل آنند آه در آن زنجيره آنند آه در آن زنجيره استفاده مي استفاده مي

شـود آـه موجـب افـزايش قابـل مالحظـه شـود آـه موجـب افـزايش قابـل مالحظـه اين عمل، توليد يك نيروي زنجيري قوي را باعث مي اين عمل، توليد يك نيروي زنجيري قوي را باعث مي . . شوندشوند ميمي

. . شودشود تحكام آششي آنها ميتحكام آششي آنها مياساس

٢٩

ايـن روش سـالها شـناخته ايـن روش سـالها شـناخته . . ريسندگي الکتريکي روشي براي توليد الياف پليمري با قطر نانومتري اسـت ريسندگي الکتريکي روشي براي توليد الياف پليمري با قطر نانومتري اسـت

شده بود و برخي از مصارف محدود را در فيلترها داشت، اما اکنون توجه جديـدي را بـه خـود جلـب کـرده شده بود و برخي از مصارف محدود را در فيلترها داشت، اما اکنون توجه جديـدي را بـه خـود جلـب کـرده

ي کـوچکي بـه درون يـک ميـدان الکتريکـي ي کـوچکي بـه درون يـک ميـدان الکتريکـي در اين فناوري مايعـات بـاردار شـده بـه صـورت جريانهـا در اين فناوري مايعـات بـاردار شـده بـه صـورت جريانهـا . . استاست

ها ها لهله مواد ديگري مانند نانوذرات يا حتي نانولو مواد ديگري مانند نانوذرات يا حتي نانولو . . شوندشوند شده، و سپس به صورت الياف پليمريزه مي شده، و سپس به صورت الياف پليمريزه مي کشيده کشيده

..توان در اين الياف جاي دادتوان در اين الياف جاي داد را ميرا مي

ريسندگي مذابريسندگي مذاب

لـزي کـه لـزي کـه در روش ريسندگي مذاب، پليمر به شـکل مـذاب بـا ويـسکوزيته بـاال درآمـده و داخـل محفظـه ف در روش ريسندگي مذاب، پليمر به شـکل مـذاب بـا ويـسکوزيته بـاال درآمـده و داخـل محفظـه ف

هـاي ريـز انتهـاي محفظـه هـاي ريـز انتهـاي محفظـه گيرد سپس با اعمال نيرو به سمت سوراخ گيرد سپس با اعمال نيرو به سمت سوراخ شود قرار مي شود قرار مي ساز ناميده مي ساز ناميده مي رشتهرشته

اي بوده ولي ممکن است اشـکال متفـاوتي نيـز اي بوده ولي ممکن است اشـکال متفـاوتي نيـز هاي مذکور به طور معمول دايره هاي مذکور به طور معمول دايره سوراخسوراخ. . شودشود هدايت مي هدايت مي

چرخنـده بـصورت چرخنـده بـصورت شـود و بوسـيله دسـتگاه شـود و بوسـيله دسـتگاه پليمر مذاب از اين منافذ خارج شده، خنک مي پليمر مذاب از اين منافذ خارج شده، خنک مي . . داشته باشند داشته باشند

..گرددگردد الياف جمع ميالياف جمع مي

..آيند قطري در حدود چند صدنانومتر دارندآيند قطري در حدود چند صدنانومتر دارند اليافي که از اين روش به وجود مياليافي که از اين روش به وجود مي

روش ليتوگرافي قلم غوطه ور •

Dip Pen Lithographyور ور ليتوآرافي قلم غوطهليتوآرافي قلم غوطه

د، از طريـق د، از طريـق ور، موادي که بايستي توسط آنهـا الگـوي مـورد نظـر طراحـي شـو ور، موادي که بايستي توسط آنهـا الگـوي مـورد نظـر طراحـي شـو در ليتوگرافي با قلم غوطه در ليتوگرافي با قلم غوطه

گردد، اين روش بـه تفـضيل گردد، اين روش بـه تفـضيل يابد و با هدايت حرکات سوزن، الگو تشکيل مي يابد و با هدايت حرکات سوزن، الگو تشکيل مي سوزن روي سطح انتقال مي سوزن روي سطح انتقال مي

..گيردگيرد مورد بررسي قرار ميمورد بررسي قرار مي

آن را وارونــه آنيــد و بــه زيــر يــك تختــه خيلــي بــزرگ و قــوي آن را وارونــه آنيــد و بــه زيــر يــك تختــه خيلــي بــزرگ و قــوي . . يــك گــوه بــزرگ و نــوك تيــز را در نظــر بگيريــديــك گــوه بــزرگ و نــوك تيــز را در نظــر بگيريــد

همـانطور آـه نـوك گـوه همـانطور آـه نـوك گـوه . . سيني پر از توپ گلف حرآت دهيد سيني پر از توپ گلف حرآت دهيد حاال نوك گوه را به آرامي روي يك حاال نوك گوه را به آرامي روي يك . . بچسبانيدبچسبانيد

آند، گوه به مقدار جزيي به سمت بـاال و پـايين حرآـت آند، گوه به مقدار جزيي به سمت بـاال و پـايين حرآـت آند و محيط آنرا طي مي آند و محيط آنرا طي مي روي هر توپ حرآت مي روي هر توپ حرآت مي

اي از مقياسهاي نسبي مورد بحـث در هنگـام اسـتفاده از يـك تيـرك اي از مقياسهاي نسبي مورد بحـث در هنگـام اسـتفاده از يـك تيـرك اين عمل ممكن است ايده اين عمل ممكن است ايده . . آندآند ميمي

توپهـاي گلـف در ايـن توپهـاي گلـف در ايـن . . ي تصويربرداري از يك سطح را به شـما بدهـد ي تصويربرداري از يك سطح را به شـما بدهـد برابرا) ) AFM((ميكروسكوپ نيروي اتمي ميكروسكوپ نيروي اتمي

.. است استAFMمثال، معادل اتمها و گوه وارونه معادل تيرک ميکروسکوپ مثال، معادل اتمها و گوه وارونه معادل تيرک ميکروسکوپ

ور سازيد، سپس از آن ماننـد يـك قلـم قـديمي ور سازيد، سپس از آن ماننـد يـك قلـم قـديمي اي را پر از جوهر آنيد و آوه را در آن غوطه اي را پر از جوهر آنيد و آوه را در آن غوطه حال اگر درياچه حال اگر درياچه

ــمقلـــم(( ــر قلـ ــرپـ ــا ب ) ) پـ ــايي دههـ ــا پهنـ ــوط بـ ــتن خطـ ــراي نوشـ ــا ب بـ ــايي دههـ ــا پهنـ ــوط بـ ــتن خطـ ــراي نوشـ ــد بـ ــتفاده آنيـ ــاي گلـــف اسـ ــاي توپهـ ــر پهنـ ــد رابـ ــتفاده آنيـ ــاي گلـــف اسـ ــاي توپهـ ــر پهنـ ..رابـ

نوشتن بـا مقياسـي نوشتن بـا مقياسـي ; ; خواهد بود خواهد بود))DPN((ورور چنانچه اين آار در مقياس نانو باشد، نانوليتوگرافي قلم غوطه چنانچه اين آار در مقياس نانو باشد، نانوليتوگرافي قلم غوطه

. . دقيق بوسيله تيرآهاي ميكروسكوپ نيروي اتمي يا ساختارهاي مشابهدقيق بوسيله تيرآهاي ميكروسكوپ نيروي اتمي يا ساختارهاي مشابه

شود اما بـا شود اما بـا ه در آب حل نميه در آب حل نميهاي تيول پوشانده شده است کهاي تيول پوشانده شده است ک به وسيله يك اليه نازك از مولكول به وسيله يك اليه نازك از مولكول AFMسر سر

وقتي آه يك وقتي آه يك ). ). استفاده شد استفاده شدMicro contactهمان روش شيميايي آه در همان روش شيميايي آه در ((دهد دهد سطح طاليي واآنش ميسطح طاليي واآنش مي

گيرد، قطرات بسيار ريـز آب بـين سـطح طاليـي و گيرد، قطرات بسيار ريـز آب بـين سـطح طاليـي و وسيله در جو آه داراي بخار آب غليظي است قرار مي وسيله در جو آه داراي بخار آب غليظي است قرار مي

٣٠

فاصـله معينـي از طـال قـرار فاصـله معينـي از طـال قـرار آـشش سـطحي، نـوك ميكروسـكوپ را بـه آـشش سـطحي، نـوك ميكروسـكوپ را بـه . . گيرندگيرند سر ميكروسكوپ قرار مي سر ميكروسكوپ قرار مي

ماننـد ماننـد قطـرات آب قطـرات آب ..آنـد آنـد دهد و اين فاصله در هنگام حرآت نوك در عرض صفحه ثابت مانده و تغيير نمـي دهد و اين فاصله در هنگام حرآت نوك در عرض صفحه ثابت مانده و تغيير نمـي ميمي

آيند، جايي آيند، جايي آنند و از سر ميكروسكوپ به طرف سطح طاليي مي آنند و از سر ميكروسكوپ به طرف سطح طاليي مي هاي تيول عمل مي هاي تيول عمل مي يك پل براي مولكول يك پل براي مولكول

..آه آنها ثابت هستندآه آنها ثابت هستند

بـات بـراي بـات بـراي توسـط مـانفرد جاشـكه و هـانس يـورگن توسـط مـانفرد جاشـكه و هـانس يـورگن ١٩٩٥١٩٩٥ار در سـال ار در سـال استفاده از اين روش بـراي اولـين بـ استفاده از اين روش بـراي اولـين بـ

آنهـا تغييـرات زيـادي در نقـاط ايجـاد آردنـد، امـا آنهـا تغييـرات زيـادي در نقـاط ايجـاد آردنـد، امـا . . نشاندن مواد آلي روي ميكا مـورد اسـتفاده قـرار گرفـت نشاندن مواد آلي روي ميكا مـورد اسـتفاده قـرار گرفـت

وسترن روشـي بـراي وسترن روشـي بـراي انجام نشد، تااينكه چادميرآين از دانشگاه نورث انجام نشد، تااينكه چادميرآين از دانشگاه نورث ١٩٩٩١٩٩٩نوشتن کامل حروف تا سال نوشتن کامل حروف تا سال

اين روش مبتني بر يك قوس آب است آه به تيرك و سـطح چـسبيده و اين روش مبتني بر يك قوس آب است آه به تيرك و سـطح چـسبيده و . . ي ارائه دادي ارائه دادآنترل جريان جوهر آل آنترل جريان جوهر آل

شود و بدين ترتيـب، شود و بدين ترتيـب، کنترل اين قوس بوسيله تغيير رطوبت انجام مي کنترل اين قوس بوسيله تغيير رطوبت انجام مي . . آندآند جوهر از روي آن جريان پيدا مي جوهر از روي آن جريان پيدا مي

. . شودشود پهناي خطوط بطور خود به خود آنترل ميپهناي خطوط بطور خود به خود آنترل مي

٣٠٣٠اخته شـده و الگوهـايي بـا پهنـاي آمتـر از اخته شـده و الگوهـايي بـا پهنـاي آمتـر از از آن زمان تاآنون اين روش در محافل علمي به خوبي شن از آن زمان تاآنون اين روش در محافل علمي به خوبي شن

ايـن مقـدار آمتـر از يـك دهـم ايـن مقـدار آمتـر از يـك دهـم ((شـوند شـوند نـانومتر بـا ايـن روش ايجـاد مـي نـانومتر بـا ايـن روش ايجـاد مـي ١٥١٥نانومتر، حتـي گـاهي آمتـر از نانومتر، حتـي گـاهي آمتـر از

). ). برابر پهناي اتم است برابر پهناي اتم است٦٠٦٠ها و حدود ها و حدود هاي متداول در ميكروتراشههاي متداول در ميكروتراشه اندازهاندازه

آه در نظر داريد، بر روي مـواد هـادي، آه در نظر داريد، بر روي مـواد هـادي، توانيد خطوط، نقاط، يا هر شكل دو بعدي را توانيد خطوط، نقاط، يا هر شكل دو بعدي را از نظر تئوري شما مي از نظر تئوري شما مي

خطوطي با پهناي آمتر ازطـول مـوج نـور، اجـازه ايجـاد خطوطي با پهناي آمتر ازطـول مـوج نـور، اجـازه ايجـاد ((هادي و يا مواد فعال نوري ايجاد آنيد هادي و يا مواد فعال نوري ايجاد آنيد عايق، نيمه عايق، نيمه

در اين زمينه، اگر شما نوشتن بوسيله مواد زيستي و مواد الكتريكي را با هم در اين زمينه، اگر شما نوشتن بوسيله مواد زيستي و مواد الكتريكي را با هم ). ). دهددهد ترآيبات نوري را مي ترآيبات نوري را مي

هاي بـالقوه هاي بـالقوه ها يا پروتئينهاي مختلف با آاربردها يا پروتئينهاي مختلف با آاربرد باديبادي ، آنتي، آنتيDNA زيستي مانند زيستي مانند توانيد از مواد توانيد از مواد ادغام آنيد، مي ادغام آنيد، مي

توانيد در روي نوشته خود، ساختاري سـه توانيد در روي نوشته خود، ساختاري سـه عالوه بر اين شما مي عالوه بر اين شما مي . . درآشف و آناليز زيستي استفاده آنيد درآشف و آناليز زيستي استفاده آنيد

..بعدي ايجاد آنيدبعدي ايجاد آنيد

DPN تصوير شماتيک

اما اين موضوع الزاما به معنـي اما اين موضوع الزامًا به معنـي . . دارددارد هاي بزرگيهاي بزرگي از اين رو تواناييهاي اين روش، مهم بوده و ظاهرا قابليتاز اين رو تواناييهاي اين روش، مهم بوده و ظاهرًا قابليت

.نيستنيست وجود آاربردهاي عملي يا تجاري براي آنوجود آاربردهاي عملي يا تجاري براي آن

روش سنتز سيال فوق بحراني •

هاي مختلف وجود دارد، لذا توجـه فراوانـي روي هاي مختلف وجود دارد، لذا توجـه فراوانـي روي نهنهتوجه به اينكه آاربردهاي زيادي براي نانوپودرها در زمي توجه به اينكه آاربردهاي زيادي براي نانوپودرها در زمي

ــه اســت روشروش ــز يافت ــا تمرک ــد نانوپودره ــاي تولي ــه اســت ه ــز يافت ــا تمرک ــد نانوپودره ــاي تولي ــدازه ذرات شــامل روشروش. . ه ــاهش ان ــراي آ ــج ب ــاي راي ــدازه ذرات شــامل ه ــاهش ان ــراي آ ــج ب ــاي راي ه

٣١

ها داراي معايبي نظير تغيير ها داراي معايبي نظير تغيير آاري، خشك آردن پاششي و تبخير حالل است؛ هرکدام از اين روش آاري، خشك آردن پاششي و تبخير حالل است؛ هرکدام از اين روش آسيابآسياب

وزيـع گـسترده انـدازه ذرات مـصرف زيـاد حـالل، و مـشکالت وزيـع گـسترده انـدازه ذرات مـصرف زيـاد حـالل، و مـشکالت کيفيت به علت اثرات حرارتي يا شـيميايي، ت کيفيت به علت اثرات حرارتي يا شـيميايي، ت

تواند از لحـاظ حرارتـي موجـب تخريـب تواند از لحـاظ حرارتـي موجـب تخريـب براي مثال فرايند خشك آردن پاششي ميبراي مثال فرايند خشك آردن پاششي مي. . شندشند زدودن حالل مي زدودن حالل مي

هـاي هـاي آـاري، توزيـع گـسترده اي از انـدازه پودرهـا حاصـل شـود و در روش آـاري، توزيـع گـسترده اي از انـدازه پودرهـا حاصـل شـود و در روش ترآيت شود، يا در فرايند آسياب ترآيت شود، يا در فرايند آسياب

بنابراين ترآيت خاص مثل مواد منفجره، بنابراين ترآيت خاص مثل مواد منفجره، . . مانده مشكل شد مانده مشكل شد هاي قي هاي قي للامولسيون، زدودن حال امولسيون، زدودن حال / / تبخير حالل تبخير حالل

تواننـد در چنـين فراينـدهايي بـه تواننـد در چنـين فراينـدهايي بـه ها به دليل حساس بودن نمـي ها به دليل حساس بودن نمـي ها و رنگ ها و رنگ هاي شيميايي، پيگمنت هاي شيميايي، پيگمنت واسطهواسطه

اخيرا سياالت فوق بحراني يا گازهاي فشرده بعنوان يك محيط مناسب براي آريستاليزاسيون و اخيرًا سياالت فوق بحراني يا گازهاي فشرده بعنوان يك محيط مناسب براي آريستاليزاسيون و . . آار روند آار روند

شـند شـند سياالت فوق بحراني داراي خواص شبه گازي و شبه مـايع مـي سياالت فوق بحراني داراي خواص شبه گازي و شبه مـايع مـي . . انداند درها پيشنهاد شده درها پيشنهاد شده توليد نانوپو توليد نانوپو

آنندگي نيز ندراند و موجب آنترل دقيق فرآيند آريستاليزاسيون شـده و آنندگي نيز ندراند و موجب آنترل دقيق فرآيند آريستاليزاسيون شـده و آه عالوه بر ارزان بودن، اثر آلوده آه عالوه بر ارزان بودن، اثر آلوده

در ايـن بخـش بـه در ايـن بخـش بـه . . ردردآوآو و توزيع اندازه ذرات مناسب را فراهم مـي و توزيع اندازه ذرات مناسب را فراهم مـي توانايي توليد ذرات بسيار ريز مورفولوژي توانايي توليد ذرات بسيار ريز مورفولوژي

توضيح فرآيندهاي مختلف توليد نانوپودرها بر پايه سيال فوق بحراني اعم از انبساط سـريع محلـول فـوق توضيح فرآيندهاي مختلف توليد نانوپودرها بر پايه سيال فوق بحراني اعم از انبساط سـريع محلـول فـوق

، آـاهش ، آـاهش ))PGSS((، ذرات حاصـل از محلـول اشـع گـازي ، ذرات حاصـل از محلـول اشـع گـازي ))SAS((حـالل فـوق بحرانـي حـالل فـوق بحرانـي ، آنتي ، آنتي ))RESS((بحراني بحراني

مختـصري درره پارامترهـاي مختـصري درره پارامترهـاي همچنين توضـيح همچنين توضـيح . . پردازيمپردازيم ميمي) ) DELOS((فشار محلول آلي مايع منبسط شده فشار محلول آلي مايع منبسط شده

..هاي خاص هر روش آورده شده استهاي خاص هر روش آورده شده است مهم و مؤثر بر روي محصول نهايي و مزيتمهم و مؤثر بر روي محصول نهايي و مزيت

هاي توليد نانو و بحراني و ساير روش هاي بر پايه سيال فوق مقايسه اندازه ذرات حاصل از روش

ميکروذرات

)ميکرومتر(اندازه ذره

تکنيک500-1000150- 500

50-

150

10-

50

<

10 < 1

Cutting mills Yes Yes No No No No

Crusher Yes No No No No No

Universal and pin mills Yes Yes Yes Yes No No

Hammer mill Yes Yes Yes Yes No No

Mechanical mills with internal classifier No Yes Yes Yes No No

High-compression roller mills and table roller millsNo No No Yes YesNo

Jet mills No No No Yes YesNo

Dry-media mills No No No Yes YesNo

Wet-media mills No No No No YesYes

Recrystallization from solutions Yes Yes Yes Yes YesYes

Spray drying -- -- -- -- YesYes

Supercritical fluid Yes Yes Yes Yes YesYes

٣٢

بـه عنـوان بـه عنـوان . . يك سيال فوق بحراني ترآيبي است آه در دما و فشار التـر از نقطـه بحرانـي خـود قـرار دارد يك سيال فوق بحراني ترآيبي است آه در دما و فشار التـر از نقطـه بحرانـي خـود قـرار دارد

اآـسيد شـد آـه عـالوه بـر ارزان بـودن، اثـر اآـسيد شـد آـه عـالوه بـر ارزان بـودن، اثـر توانـد آـربن دي توانـد آـربن دي مثال سيال فوق بحراني مـورد اسـتفاده مـي مثال سيال فوق بحراني مـورد اسـتفاده مـي

در يك دستگاه صنعتي در يك دستگاه صنعتي ) ) , TC= 31. 1˚C PC= 73. 9bar((آنندگي نيز ندارد و پارامترهاي بحراني آن آنندگي نيز ندارد و پارامترهاي بحراني آن آلودهآلوده

..به سادگي قابل حصول استبه سادگي قابل حصول است

از نظر از نظر (( ريز و يكسان ريز و يكسان استفاده از سيال فوق بحراني، آنترل دقيق فرايند تبلور و توانايي توليد ذرات بسيار استفاده از سيال فوق بحراني، آنترل دقيق فرايند تبلور و توانايي توليد ذرات بسيار

همچنـين وجـود خواصـي نظيـر نفـوذ شـبه گـازي آن و همچنـين وجـود خواصـي نظيـر نفـوذ شـبه گـازي آن و . . آوردآورد هاي مناسب را فراهم مي هاي مناسب را فراهم مي مورفولوژيمورفولوژي) ) اندازهاندازه

بـه طـورآلي ايـن بـه طـورآلي ايـن . . ذف کامل آن در انتهاي فرايند، عث جلب توجه زياد به سـمت آن شـده اسـت ذف کامل آن در انتهاي فرايند، عث جلب توجه زياد به سـمت آن شـده اسـت امکان ح امکان ح

حـالل و کمـک حـالل حـالل و کمـک حـالل شـونده، و آنتـي شـونده، و آنتـي هاي توليد نانوپودرها، در سه حالت جسم حل هاي توليد نانوپودرها، در سه حالت جسم حل ها در تكنولوژي ها در تكنولوژي سيالسيال

هـاي موجـود را هـاي موجـود را هاي بر پايه سيال فوق بحرانـي و سـاير روش هاي بر پايه سيال فوق بحرانـي و سـاير روش در زير مقايسه بين روش در زير مقايسه بين روش . . شوندشوند مصرف مي مصرف مي

. . دهددهد براي توليد نانو و ميکروذرات، از نظر اندازه نشان ميبراي توليد نانو و ميکروذرات، از نظر اندازه نشان مي

::هاي توليد نانوپودرها بر پايه سيال فوق بحراني عرتند ازهاي توليد نانوپودرها بر پايه سيال فوق بحراني عرتند از روشروش

)RESS(انبساط سريع سيال فوق بحراني •

يك تكنيك آريستاليزاسيون اسـت آـه از خـواص يـك سـيال يك تكنيك آريستاليزاسيون اسـت آـه از خـواص يـك سـيال ) ) RESS((انبساط سريع سياالت فوق بحراني انبساط سريع سياالت فوق بحراني

..کندکند ه عنوان يك حالل براي تسهيل توليد نانوپودر استفاده ميه عنوان يك حالل براي تسهيل توليد نانوپودر استفاده مي ب بCO٢٢فوق بحراني مثل فوق بحراني مثل

)RESS(شماتيک فرايند انبساط سريع سيال فوق بحراني

ال به منظور دستيابي به سيال فوق بحراني آغاز ال به منظور دستيابي به سيال فوق بحراني آغاز بابا مايع دما و فشار مايع دما و فشار CO2 از طريق وارد آردن از طريق وارد آردن RESSفرايند فرايند

در ايـن سيـستم، سـرعت در ايـن سيـستم، سـرعت . . شـود شـود مخلوط مي مخلوط مي شوندهشونده بحراني سپس در اتوآالو حل بحراني سپس در اتوآالو حل سيال فوق سيال فوق . . شودشود ميمي

مرحلـه بعـدي مـستلزم آـاهش فـشار مرحلـه بعـدي مـستلزم آـاهش فـشار . . جريان تا زماني مهم است آه تعادل ترموديناميكي برقـرار نـشد جريان تا زماني مهم است آه تعادل ترموديناميكي برقـرار نـشد

زايـي زايـي اين آاهش سريع فشار موجب هسته اين آاهش سريع فشار موجب هسته . . مخلوط از فشار ال به فشار اتمسفري به وسيله نازل است مخلوط از فشار ال به فشار اتمسفري به وسيله نازل است

گيـرد، گيـرد، گازي در شـرايط محـيط قـرار مـي گازي در شـرايط محـيط قـرار مـي CO2زماني آه زماني آه . . شودشود ميمي) ) به وسيله آاهش قدرت انحالل حالل به وسيله آاهش قدرت انحالل حالل ((

از طريق يك دريچه به بيـرون از طريق يك دريچه به بيـرون CO2سپس سپس . . شوندشوند آنند و در يك مخزن جمع مي آنند و در يك مخزن جمع مي شونده رسوب مي شونده رسوب مي مواد حل مواد حل

ها هر دو به ساختار ها هر دو به ساختار مورفولوژي نانوپودرها و کريستال مورفولوژي نانوپودرها و کريستال . . شودشود از محفظه منتقل، و نهايتا تصفيه و زيافت مي از محفظه منتقل، و نهايتًا تصفيه و زيافت مي

از جملـه از جملـه . . وابـسته اسـت وابـسته اسـت . . ) . . ) دما، افـت فـشار، هندسـه نـازل و دما، افـت فـشار، هندسـه نـازل و ( (RESSماده و پارامترهاي حاآم بر فرايند ماده و پارامترهاي حاآم بر فرايند

متيـل متـاآريالت متيـل متـاآريالت آـاپروالآتون و پلـي آـاپروالآتون و پلـي توان به توليـد ريـز ذرات پليمـري نظيـر پلـي توان به توليـد ريـز ذرات پليمـري نظيـر پلـي مطالعات انجام شده مي مطالعات انجام شده مي

، توليد نانوپودرهـاي سـراميکي از ، توليد نانوپودرهـاي سـراميکي از Sunتوسط توسط ) ) سولفيد آادميم سولفيد آادميم ( (CdS، توليد نانوذرات ، توليد نانوذرات Shine و و Leleتوسط توسط

هرچنـد ايـن فراينـد در هرچنـد ايـن فراينـد در . . داراي مزايـاي متعـددي اسـت داراي مزايـاي متعـددي اسـت RESSفراينـد فراينـد . . سيليس اشاره نمود سيليس اشاره نمود جمله آلومينا و جمله آلومينا و

مزيت ديگـر ايـن فراينـد نبـود خطـرات مزيت ديگـر ايـن فراينـد نبـود خطـرات . . افتد اما دماي مورد نياز نسبتا پايين است افتد اما دماي مورد نياز نسبتًا پايين است ال اتفاق مي ال اتفاق مي بابافشارهاي فشارهاي

٣٣

توزيـع توزيـع ترين مزيت آن قابليت ساخت ذرات بسيارآوچك در مقياس ميكـرو و نـانو ترين مزيت آن قابليت ساخت ذرات بسيارآوچك در مقياس ميكـرو و نـانو البته بزرگ البته بزرگ . . محيطي است محيطي است

مـاده بـه مـاده بـه //توان بـه نـسبت الي گـاز توان بـه نـسبت الي گـاز از معايب اصلي فرايند مي از معايب اصلي فرايند مي . . اندازه ذرات مناسب و عاري از حالل است اندازه ذرات مناسب و عاري از حالل است

واسطه حالليت پايين ماده، نياز به فشار ال و مشکل جدايش ذرات زيرميکـرون از حجـم بزرگـي از گـاز در واسطه حالليت پايين ماده، نياز به فشار ال و مشکل جدايش ذرات زيرميکـرون از حجـم بزرگـي از گـاز در

..مقياس صنعتي اشاره آردمقياس صنعتي اشاره آرد

RESS توليد شده بوسيله روش β_Sitosterol و Griseofulvin ذرات SEMتصاوير

) ) SAS((حالل فوق بحرانيحالل فوق بحراني فرايند آنتيفرايند آنتي •

حـالل بـراي توليـد ميكروپودرهـا و حـالل بـراي توليـد ميكروپودرهـا و آنتـي آنتـي / / هـاي دوتـايي حـالل هـاي دوتـايي حـالل حالل فـوق بحرانـي از سيـستم حالل فـوق بحرانـي از سيـستم فرايند آنتي فرايند آنتي

بـه عنـوان يـك آنتـي بـه عنـوان يـك آنتـي ) ) ٢٢COبـه طـور مثـال بـه طـور مثـال ((در اين روش، سيال فوق بحراني در اين روش، سيال فوق بحراني . . آندآند نانوپودرها استفاده مي نانوپودرها استفاده مي

دو تكنيـك اساسـي بـراي ايـن فراينـد دو تكنيـك اساسـي بـراي ايـن فراينـد . . شـود شـود شونده مـي شونده مـي ه، باعث متبلور شدن جسم حل ه، باعث متبلور شدن جسم حل حالل عمل آرد حالل عمل آرد

..شوندشوند وجود دارد آه در ذيل شرح ميوجود دارد آه در ذيل شرح مي

با استفاده از اسيد فرميك بعنوان حاللSAS نايلون توليد شده بوسيله روش SEMتصوير

عمليات ناپيوستهعمليات ناپيوسته -١١جامدات جامدات . . شودشود بب ترسيب جامدات مي بب ترسيب جامدات مي در اين تكنيك يك سيال فوق بحراني، به عنوان آنتي حالل س در اين تكنيك يك سيال فوق بحراني، به عنوان آنتي حالل س

افـزايش سـريع افـزايش سـريع . . شودشود شوند و يك سيال براي ترسيب ذرات جامد افزوده مي شوند و يك سيال براي ترسيب ذرات جامد افزوده مي ابتدا در يك مايع حل مي ابتدا در يك مايع حل مي

شود آه مخلـوط شود آه مخلـوط سيال، موجب آاهش ناگهاني دانسيته مايع و انبساط حجمي آن شده، باعث مي سيال، موجب آاهش ناگهاني دانسيته مايع و انبساط حجمي آن شده، باعث مي

كـرو يـا نـانومتري رسـوب آنـد كـرو يـا نـانومتري رسـوب آنـد شونده بـه صـورت ذرات مي شونده بـه صـورت ذرات مي مايع به حالت فوق اشباع برسد و ماده حل مايع به حالت فوق اشباع برسد و ماده حل

مزيت اين تكنيك آنترل اندازه ذرات از طريق سرعت تزريق آنتي حالل، غلظت اوليه مـواد مزيت اين تكنيك آنترل اندازه ذرات از طريق سرعت تزريق آنتي حالل، غلظت اوليه مـواد ) . ) . ٢٢شكلشكل((

٣۴

در فرايند ناپيوسته، پروفيل انبساط حجمي مايع تابعي از دما، پروفيل فشار، در فرايند ناپيوسته، پروفيل انبساط حجمي مايع تابعي از دما، پروفيل فشار، . . در محلول، و دما استدر محلول، و دما است

..نوع حالل و آنتي حالل، و قدرت همزن استنوع حالل و آنتي حالل، و قدرت همزن است

حالل فوق بحراني ايند ناپيوسته آنتيشماتيک فر

عمليات نيمه پيوسته يا پيوسته عمليات نيمه پيوسته يا پيوسته -٢٢

آنتـي حـالل آنتـي حـالل هاي آنتي حالل ناپيوسته، به دليل حذف شـدن فـاز مـايع تكنيـك هاي آنتي حالل ناپيوسته، به دليل حذف شـدن فـاز مـايع تكنيـك به طور آامل در تكنيك به طور آامل در تكنيك

هـاي اسـتخراج هـاي اسـتخراج حـالل پيوسـته مـثال سيـستم حـالل پيوسـته مـثًال سيـستم هاي آنتـي هاي آنتـي در تكنيكدر تكنيك. . پيوسته توسعه داده شده است پيوسته توسعه داده شده است

فازهاي مـايع و فـوق بحرانـي بـه طـور پيوسـته بـه داخـل يـك محفظـه وارد فازهاي مـايع و فـوق بحرانـي بـه طـور پيوسـته بـه داخـل يـك محفظـه وارد ، ، ) ) ASES((حالل آئروسل حالل آئروسل

متر، با يك مقدار مازاد از سيال فـوق بحرانـي متر، با يك مقدار مازاد از سيال فـوق بحرانـي قطرات مايع خيلي آوچك، در ابعاد زير ميلي قطرات مايع خيلي آوچك، در ابعاد زير ميلي . . شوندشوند ميمي

براي توليد قطرات مـايع براي توليد قطرات مـايع . . حالل پيوسته نشان داده شده است حالل پيوسته نشان داده شده است شماتيک فرايند آنتي شماتيک فرايند آنتي ..آنندآنند برخورد مي برخورد مي

. . شـود شـود بيـشتر از فـشار آـاري محفظـه تبلـور پمـپ مـي بيـشتر از فـشار آـاري محفظـه تبلـور پمـپ مـي bar 20لول مايع در فشار لول مايع در فشار آوچك در نازل، محآوچك در نازل، مح

حــالل حــالل در فراينـد آنتـي در فراينـد آنتـي . . ميكــرون قابـل تغييـر اسـت ميكــرون قابـل تغييـر اسـت ٢٥٠٢٥٠ تـا تـا ١١. . ٠٠محـدوده انـدازه ذرات توليـد شـده از محـدوده انـدازه ذرات توليـد شـده از

هـاي مـايع و سـيال فـوق هـاي مـايع و سـيال فـوق پيوسته، اثر متغيرهاي دما، فشار، غلظت محلـول تزريقـي، طبيعـت حـالل پيوسته، اثر متغيرهاي دما، فشار، غلظت محلـول تزريقـي، طبيعـت حـالل

ــواص فيزي ــر خـــــ ــي بـــــ ــواص فيزي بحرانـــــ ــر خـــــ ــي بـــــ ــي بحرانـــــ ــه مـــــ ــي و بهينـــــ ــصول، بررســـــ ــي محـــــ ــي كـــــ ــه مـــــ ــي و بهينـــــ ــصول، بررســـــ ــي محـــــ ــود كـــــ ــودشـــــ . . شـــــ

هــا، ابررســاناها، پليمرهــا، نانواســفرها يــا هــا، ابررســاناها، پليمرهــا، نانواســفرها يــا بــراي توليــد ترآيبــات منفجــره، آاتاليــست بــراي توليــد ترآيبــات منفجــره، آاتاليــست SASاز فراينــد از فراينــد

ــا قطرهــاي ــا قطرهــاي ميكرواســفرها، ميكروفيبرهــاي ب بيــشتر و برخــي ترآيبــات دارويــي اســتفاده بيــشتر و برخــي ترآيبــات دارويــي اســتفاده µm ٠٫٠١٠٫٠١ميكرواســفرها، ميكروفيبرهــاي ب

را بـا اسـتفاده از را بـا اسـتفاده از µm ١٠١٠-٥٥ قطـر قطـر توانـست ذرات تريامـسينولون بـا توانـست ذرات تريامـسينولون بـا Schmid ١٩٨٨١٩٨٨در سـال در سـال . . شودشود ميمي

بـراي تبلـور و بـراي تبلـور و SAS و همكارانش توانستند از فراينـد و همكارانش توانستند از فراينـد Krukonis، ، ١٩٩٢١٩٩٢در سال در سال . . توليد آند توليد آند THFحالل حالل

.. استفاده آنند استفاده آنندHMX و و RDXجداسازي دو ماده منفجره جداسازي دو ماده منفجره

٣۵

حالل فوق بحراني شماتيک فرايند پيوسته آنتي

))PGSS((توليد ذره از طريق فرايند محلول اشباع گازي توليد ذره از طريق فرايند محلول اشباع گازي -٣٣

در توليد ذره از طريق فرايند محلول اشباع گازي، از يـك سـيال فـوق بحرانـي، بـه عنـوان يـك جـسم در توليد ذره از طريق فرايند محلول اشباع گازي، از يـك سـيال فـوق بحرانـي، بـه عنـوان يـك جـسم

بـراي سـاخت نـانوذرات بـا بـراي سـاخت نـانوذراِت بـا PGSSفرايند فرايند . . شودشود شونده براي ايجاد تبلور در يك محلول استفاده مي شونده براي ايجاد تبلور در يك محلول استفاده مي حلحل

افـت ناگهـاني افـت ناگهـاني ،،PGSSنيـروي محرآـه فراينـد نيـروي محرآـه فراينـد ..شـود شـود توانايي آنترل توزيع اندازه ذرات به آار بـرده مـي توانايي آنترل توزيع اندازه ذرات به آار بـرده مـي

با اين عمل، محلول از فشار آاري به شـرايط اتمـسفري با اين عمل، محلول از فشار آاري به شـرايط اتمـسفري . . دماي محلول تا زير نقطه ذوب حالل است دماي محلول تا زير نقطه ذوب حالل است

سرمايش سـريع سرمايش سـريع . . توان اثر ژول ـ تامسون را مشاهده آرد توان اثر ژول ـ تامسون را مشاهده آرد دهد، آه در نتيجه آن ميدهد، آه در نتيجه آن مي تغيير وضعيت ميتغيير وضعيت مي

. . آيـد آيـد مـي مـي زايي هموژن بـراي تـشكيل ذرات بـه وجـود زايي هموژن بـراي تـشكيل ذرات بـه وجـود محلول موجب تبلور جسم محلول شده، هسته محلول موجب تبلور جسم محلول شده، هسته

در اين فرايند، محلـولي از ذوب آـردن محـصول در اين فرايند، محلـولي از ذوب آـردن محـصول ) . ) . ٤٤شكلشكل((اي است اي است يك فرايند دو مرحله يك فرايند دو مرحله PGSSفرايند فرايند

در در SCFاين شـرايط موجـب افـزايش حالليـت اين شـرايط موجـب افـزايش حالليـت . . شودشود مورد نظر، تحت اثر سيال فوق بحراني ايجاد مي مورد نظر، تحت اثر سيال فوق بحراني ايجاد مي

مرحلـه مرحلـه در ايـن در ايـن . . آيـد آيـد شود، به طوري آه يك محلول اشباع گازي به دست مي شود، به طوري آه يك محلول اشباع گازي به دست مي محلول مايع حاصل مي محلول مايع حاصل مي

يـك فيلتـر در يـك فيلتـر در . . شـود شـود رسد و سپس تا شرايط اتمـسفر منبـسط مـي رسد و سپس تا شرايط اتمـسفر منبـسط مـي محلول به تعادل و يكنواختي مي محلول به تعادل و يكنواختي مي

محصول به دليل عاري بودن از حالل نيـاز محصول به دليل عاري بودن از حالل نيـاز . . آندآند آوري مي آوري مي محفظه انبساط، پودرهاي توليد شده را جمع محفظه انبساط، پودرهاي توليد شده را جمع

ثـرات ثـرات و همكـاران ا و همكـاران ا Rodrigues .. را در صـورت نيـاز برگـشت داد را در صـورت نيـاز برگـشت داد SCFتـوان تـوان وشو نـدارد و مـي وشو نـدارد و مـي به شست به شست

١٨١٨Mpa-١٦١٦در فـشارهاي بـاالتر، در فـشارهاي بـاالتر، . . انـد انـد چشمگير تغييرات فشار بر روي مورفولوژي ذرات را نـشان داده چشمگير تغييرات فشار بر روي مورفولوژي ذرات را نـشان داده

آنـد، آنـد، افـت مـي افـت مـي Mpa ١٤١٤-١٢١٢وقتـي فـشار بـه وقتـي فـشار بـه . . مورفولوژي ذرات حاصل بـه صـورت آـروي خواهـد بـود مورفولوژي ذرات حاصل بـه صـورت آـروي خواهـد بـود

هـاي سـطح هـاي سـطح تـر هـستند و برجـستگي تـر هـستند و برجـستگي ذرات حاصل پهن ذرات حاصل پهن . . آندآند مورفولوژي به طور چشمگيري تغيير مي مورفولوژي به طور چشمگيري تغيير مي

فـشار، تمايـل بـه فـشار، تمايـل بـه ها ميخـي شـكل هـستند و در نتيجـه افـت ها ميخـي شـكل هـستند و در نتيجـه افـت اين برجستگي اين برجستگي . . يابديابد گسترش مي گسترش مي آنهاآنها

ايـن شـكل ايـن شـكل ..اين پديده در تصوير ميكروسكوپ الكتروني نـشان داده شـده اسـت اين پديده در تصوير ميكروسكوپ الكتروني نـشان داده شـده اسـت . . تر شدن دارند تر شدن دارند بزرگبزرگ

ايـن ايـن . . شـود شـود دهد آه آـاهش فـشار باعـث افـزايش تجمـع و انباشـتگي ذرات مـي دهد آه آـاهش فـشار باعـث افـزايش تجمـع و انباشـتگي ذرات مـي همچنين نشان مي همچنين نشان مي

در فـشارهاي در فـشارهاي . . زايـي باشـد زايـي باشـد توانـد بـه واسـطه تفـاوت در شـروع هـسته توانـد بـه واسـطه تفـاوت در شـروع هـسته ها مـي ها مـي ژيژي در مورفولو در مورفولو اختالفاختالف

شـود ايـن امـر شـود ايـن امـر زايي در فرايند انبساط سريع سياالت فوق بحرانـي زودتـر شـروع مـي زايي در فرايند انبساط سريع سياالت فوق بحرانـي زودتـر شـروع مـي تر، هسته تر، هسته پايينپايين

موجب به وجود آمدن ساختارهايي رشته مانند خواهد شد؛ جهت به دست آوردن ذرات آـروي، نيـاز موجب به وجود آمدن ساختارهايي رشته مانند خواهد شد؛ جهت به دست آوردن ذرات آـروي، نيـاز

اگرچـه تغييـر اگرچـه تغييـر . . شودشود زايي در فرايند انبساط ديرتر شروع مي زايي در فرايند انبساط ديرتر شروع مي بنابراين هسته بنابراين هسته ..به فشارهاي باالتر است به فشارهاي باالتر است

. . فشار تأثير قابل توجهي در مورفولوژي ذرات دارد، اما هيچ اثري روي اندازه يا توزيع اندازه ذرات نداردفشار تأثير قابل توجهي در مورفولوژي ذرات دارد، اما هيچ اثري روي اندازه يا توزيع اندازه ذرات ندارد

٣۶

يـل يـل تـر گـاز بـه دل تـر گـاز بـه دل ، مصرف پـايين ، مصرف پـايين RESSتر در مقايسه با تر در مقايسه با ، نياز آن به فشار پايين ، نياز آن به فشار پايين PGSSمزيت مهم فرايند مزيت مهم فرايند

هـاي هـاي اسـت آـه هزينـه اسـت آـه هزينـه هاي کمتر گاز در مايع، و توانايي تشكيل نانوپودرها بدون نياز به حالل هاي کمتر گاز در مايع، و توانايي تشكيل نانوپودرها بدون نياز به حالل نسبتنسبت

هـاي شـيميايي گـران، آـاهش هـاي شـيميايي گـران، آـاهش اوال اينكـه نيـاز بـه حـالل اوًال اينكـه نيـاز بـه حـالل : : دهـد دهـد عملياتي را در دو حالت آـاهش مـي عملياتي را در دو حالت آـاهش مـي

و نيـازي بـه و نيـازي بـه ها، محصول از خلـوص بـااليي برخـوردار اسـت ها، محصول از خلـوص بـااليي برخـوردار اسـت يابد؛ ثانيا به دليل به آار نگرفتن حالل يابد؛ ثانيًا به دليل به آار نگرفتن حالل ميمي

ها يـا ذرات ها يـا ذرات ، توانايي تشكيل نانوآامپوزيت ، توانايي تشكيل نانوآامپوزيت PGSSاز ديگر مزاياي فرايند از ديگر مزاياي فرايند . . مانده حالل نيست مانده حالل نيست حذف باقي حذف باقي

است آـه بايـستي در داخـل يـك است آـه بايـستي در داخـل يـك SCF، نياز به يك ، نياز به يك PGSSيكي از عيوب فرايند يكي از عيوب فرايند . . انكپسوله شده است انكپسوله شده است

داخـل چنـدين داخـل چنـدين ، ، SCF در مـشكالت مربـوط بـه حـل آـردن يـك در مـشكالت مربـوط بـه حـل آـردن يـك PGSSعيب ديگر فرايند عيب ديگر فرايند . . حالل حل شود حالل حل شود

اين عيب در هنگام توليد نانوذرات آامپوزيتي يـا توليـد ذرات اين عيب در هنگام توليد نانوذرات آامپوزيتي يـا توليـد ذرات . . است است SCFهاي متفاوت هاي متفاوت حالل با حالليت حالل با حالليت

..انكپسوله شده مهم خواهد بودانكپسوله شده مهم خواهد بود

توليد ذره از طريق فرايند محلول اشباع گازي شماتيک

در PGSSسط فرايند تشکيل شده توTheophilline/HPOتصاوير ميکروسکوپ الکتروني ذرات کامپوزيتي

a: 18 مگاپاسکال و b: 14مگاپاسکال

) ) DELOS((آاهش فشار محلول آلي مايع منبسط شده آاهش فشار محلول آلي مايع منبسط شده -٤٤

برخالف هر روش ديگر، روش آاهش فشار محلول آلي مايع منبسط شده، فرايندي است آـه بـراي برخالف هر روش ديگر، روش آاهش فشار محلول آلي مايع منبسط شده، فرايندي است آـه بـراي

DELOSد د فراينـ فراينـ . . آنـد آنـد تشكيل نانوپودرها از يك سيال فوق بحراني به عنوان آمك حالل اسـتفاده مـي تشكيل نانوپودرها از يك سيال فوق بحراني به عنوان آمك حالل اسـتفاده مـي

هـا و ذرات دارويـي هـا و ذرات دارويـي هاي آلي و مخصوصا براي توليد پليمرهـا، رنـگ هاي آلي و مخصوصًا براي توليد پليمرهـا، رنـگ هاي آلي در حالل هاي آلي در حالل شوندهشونده براي حل براي حل

افتـد آـه افتـد آـه اين اتفـاق وقتـي مـي اين اتفـاق وقتـي مـي . . نيروي محرآه اين فرايند، افت شديد و سريع دما است نيروي محرآه اين فرايند، افت شديد و سريع دما است . . مفيد است مفيد است

تم قبـل از تم قبـل از به ليل اينكه سيسبه ليل اينكه سيس. . محلول فشرده شده از فشار عملياتي تا فشار اتمسفر منبسط شود محلول فشرده شده از فشار عملياتي تا فشار اتمسفر منبسط شود

آنـد، لـذا افـت فـشار و دمـا در سراسـر محلـول آنـد، لـذا افـت فـشار و دمـا در سراسـر محلـول شروع انبساط بـراي رسـيدن بـه تعـادل تـالش مـي شروع انبساط بـراي رسـيدن بـه تعـادل تـالش مـي

٣٧

اين افت سريع دما به علت آـاهش ظرفيـت اشـباع محلـول، باعـث تبلـور ذرات حـل اين افت سريع دما به علت آـاهش ظرفيـت اشـباع محلـول، باعـث تبلـور ذرات حـل . . يكنواخت است يكنواخت است

..شودشود شده ميشده مي

DELOSشماتيک فرايند

مرحلـه اول عبـارت از انحـالل مـاده مرحلـه اول عبـارت از انحـالل مـاده . . دهـد دهـد نشان مـي نشان مـي DELOSاي ساده اي ساده شكل فوق فرايند سه مرحله شكل فوق فرايند سه مرحله

انجام اين مرحله در درون يك محفظـه مقـاوم بـه فـشار صـورت انجام اين مرحله در درون يك محفظـه مقـاوم بـه فـشار صـورت . . شونده در داخل حالل آلي است شونده در داخل حالل آلي است حلحل

وقتي مرحله اول وقتي مرحله اول . . شودشود اين محفظه براي به دست آوردن دماي عملياتي مورد نياز گرم مي اين محفظه براي به دست آوردن دماي عملياتي مورد نياز گرم مي . . گيردگيرد ميمي

د تا فشار عملياتي مـورد نيـاز د تا فشار عملياتي مـورد نيـاز شوشو گرم شده داخل حالل حل مي گرم شده داخل حالل حل مي آامل شد، سيال فوق بحراني پيش آامل شد، سيال فوق بحراني پيش

شود تا به تعادل و دماي آار شود تا به تعادل و دماي آار در اين حال زمان آافي براي محلول سه جزئي فراهم مي در اين حال زمان آافي براي محلول سه جزئي فراهم مي . . حاصل شود حاصل شود

نيتـروژن خـالص در نيتـروژن خـالص در . . شـود شـود بعد از رسيدن به تعادل، محلـول در فـشار اتمـسفري منبـسط مـي بعد از رسيدن به تعادل، محلـول در فـشار اتمـسفري منبـسط مـي . . برسدبرسد

يـك فيلتـر در يـك فيلتـر در . . حفـظ آنـد حفـظ آنـد شود تا فشار عمليـاتي را در مـدت انبـساط شود تا فشار عمليـاتي را در مـدت انبـساط داخل محفظه محلول پمپ مي داخل محفظه محلول پمپ مي

تواننـد بـا تواننـد بـا پودرهاي حاصـل مـي پودرهاي حاصـل مـي . . آندآند شده را جمع شده را جمع گيرد تا پودرهاي حل گيرد تا پودرهاي حل باالي محفظه انبساط قرار مي باالي محفظه انبساط قرار مي

هاي مورد استفاده در اين فرايند نيز هاي مورد استفاده در اين فرايند نيز وشو شوند و حاللوشو شوند و حالل استفاده از سيال فوق بحراني خالص شستاستفاده از سيال فوق بحراني خالص شست

. . به آساني جدا و در صورت نياز برگشت داده شوندبه آساني جدا و در صورت نياز برگشت داده شوند

تواند از تواند از به يك افت دماي بزرگ وابسته است، بازده روش مي به يك افت دماي بزرگ وابسته است، بازده روش مي DELOSند تبلور از طريق ند تبلور از طريق زماني آه فراي زماني آه فراي

بـا وجـود ايـن، مـشکل بـا وجـود ايـن، مـشکل . . طريق افـزايش مقـداري از سـيال فـوق بحرانـي مـورد اسـتفاده، زيـاد شـود طريق افـزايش مقـداري از سـيال فـوق بحرانـي مـورد اسـتفاده، زيـاد شـود

اگـر ايـن محـدوديت بـروز آنـد، اگـر ايـن محـدوديت بـروز آنـد، . . محدوديت در مقدار مورد استفاده از سيال فـوق بحرانـي وجـود دارد محدوديت در مقدار مورد استفاده از سيال فـوق بحرانـي وجـود دارد

وقتـي وقتـي . . افتـد افتـد اتفـاق مـي اتفـاق مـي SASناپذير خواهد بود و در عوض تبلـور از طريـق فراينـد ناپذير خواهد بود و در عوض تبلـور از طريـق فراينـد امكانامكان DELOSفرايند فرايند

رسـد، انـدازه ذرات و توزيـع انـدازه ذرات بـه رسـد، انـدازه ذرات و توزيـع انـدازه ذرات بـه غلظت سيال فوق بحراني بـه غلظـت محدودآننـده مـي غلظت سيال فوق بحراني بـه غلظـت محدودآننـده مـي

از از . . پذير است پذير است بنابراين آنترل اندازه ذرات از طريق آنترل غلظت سيال بحراني امكان بنابراين آنترل اندازه ذرات از طريق آنترل غلظت سيال بحراني امكان . . رسدرسد حداقل مي حداقل مي

ــاآرو قابـــل دســـت طريـــق طريـــق ــرو و مـ ــانو، ميكـ ــاآرو قابـــل دســـت ايـــن روش ذراتـــي در مقيـــاس نـ ــرو و مـ ــانو، ميكـ ــود ايـــن روش ذراتـــي در مقيـــاس نـ ــد بـ ــابي خواهنـ ــود يـ ــد بـ ــابي خواهنـ . . يـ

هاي نـوين جهـت توليـد ذرات ريـز در مقيـاس نـانو يـا ميکـرو، باعـث مرتفـع سـاختن هاي نـوين جهـت توليـد ذرات ريـز در مقيـاس نـانو يـا ميکـرو، باعـث مرتفـع سـاختن استفاده از روش استفاده از روش

همچنـين بـا بـه همچنـين بـا بـه . . شـود شـود هاي قديمي شده، منجر به توزيع اندازه ذرات کنترل شده مي هاي قديمي شده، منجر به توزيع اندازه ذرات کنترل شده مي مشکالت روش مشکالت روش

پايه سيال فـوق بحرانـي، خلـوص بـااليي از بلورهـاي تـشکيل شـده و شـکل پايه سيال فـوق بحرانـي، خلـوص بـااليي از بلورهـاي تـشکيل شـده و شـکل هاي بر هاي بر آارگيري روش آارگيري روش

. . آيدآيد هندسي مطلوب بدست ميهندسي مطلوب بدست مي

٣٨

روشهاي توليد صنعتي جامدات ريز در حد ميكرو و نانو با آنترل توزيع اندازه ذرات اهميت فراوانـي در روشهاي توليد صنعتي جامدات ريز در حد ميكرو و نانو با آنترل توزيع اندازه ذرات اهميت فراوانـي در

روشـهاي روشـهاي در روشـهاي قـديمي اسـتفاده از در روشـهاي قـديمي اسـتفاده از . . صنايع مختلف از جمله صنايع شـيميايي و دارويـي دارد صنايع مختلف از جمله صنايع شـيميايي و دارويـي دارد

هـر آـدام از روشـهاي ذآـر شـده هـر آـدام از روشـهاي ذآـر شـده . . مكانيكي جهت آاهش اندازه ذرات بيشتر مورد توجه بـوده اسـت مكانيكي جهت آاهش اندازه ذرات بيشتر مورد توجه بـوده اسـت

قديمي داراي معايبي نظير تغيير آيفيت بعلـت اثـرات گرمـايي و يـا شـيميايي، مـصرف زيـاد حـالل و قديمي داراي معايبي نظير تغيير آيفيت بعلـت اثـرات گرمـايي و يـا شـيميايي، مـصرف زيـاد حـالل و

همچنين مشكالت زدودن حالل همراه آريستال بخصوص در توليد قرصها و تغيير آيفيـت مـواد بعلـت همچنين مشكالت زدودن حالل همراه آريستال بخصوص در توليد قرصها و تغيير آيفيـت مـواد بعلـت

بنابراين براي مرتفع ساختن مشكالت فوق نياز به استفاده از روشهاي نوين بنابراين براي مرتفع ساختن مشكالت فوق نياز به استفاده از روشهاي نوين . . تغييرات دما مي باشد تغييرات دما مي باشد

جهت توليد ذرات ريز در مقياس ميكـرو يـا نـانو بـا توزيـع انـدازه ذرات آنتـرل شـده وهمچنـين آيفيـت جهت توليد ذرات ريز در مقياس ميكـرو يـا نـانو بـا توزيـع انـدازه ذرات آنتـرل شـده وهمچنـين آيفيـت

بعـالوه امـروزه رعايـت بعـالوه امـروزه رعايـت ..آريستالهاي تشكيل شده از نظر خلـوص و شـكل هندسـي آنهـا مـي باشـد آريستالهاي تشكيل شده از نظر خلـوص و شـكل هندسـي آنهـا مـي باشـد

وانين زيست محيطي و بهبود آيفيت توليـد مـواد مختلـف موجـب اسـتفاده روز افـزون از فناوريهـاي وانين زيست محيطي و بهبود آيفيت توليـد مـواد مختلـف موجـب اسـتفاده روز افـزون از فناوريهـاي قق

بنابراين شناخت صحيح فرايندهاي فوق بحراني و پارامترهـاي مـوثر در فراينـدهاي بنابراين شناخت صحيح فرايندهاي فوق بحراني و پارامترهـاي مـوثر در فراينـدهاي . . نوين شده است نوين شده است

ذآر شده جهت توليد ذرات در مقياس ميكرو يا نانو با هندسـه مناسـب و تـرخ آنتـرل شـده ضـروري ذآر شده جهت توليد ذرات در مقياس ميكرو يا نانو با هندسـه مناسـب و تـرخ آنتـرل شـده ضـروري

..باشدباشدمي مي

روش سل ژلروش سل ژل •

ها، فيبرها، ذرات يـا ها، فيبرها، ذرات يـا اشياء، فيلماشياء، فيلم ژل انجام فرايندهاي شيميايي در دماي پايين براي توليدژل انجام فرايندهاي شيميايي در دماي پايين براي توليد هدف روش سلهدف روش سل

تواننـد بعـد از يـك مرحلـه فراينـد تكميلـي بـه تواننـد بعـد از يـك مرحلـه فراينـد تكميلـي بـه مـي مـي باشد آهباشد آه هايي با شكل و سطح مناسب ميهايي با شكل و سطح مناسب مي آامپوزيتآامپوزيت

شود آـه سـاختار شود آـه سـاختار اخت موادي مياخت موادي ميها منجر به سها منجر به س سراميكسراميك فرايندهاي سنتيفرايندهاي سنتي. . صورت تجاري مصرف شوندصورت تجاري مصرف شوند

توان ساختار ميكرو محصوالت را در توان ساختار ميكرو محصوالت را در بوسيله فرايند سل ژل ميبوسيله فرايند سل ژل مي. . دارنددارند ميكرومتر ميكرومتر١٠٠١٠٠ تا تا ١١ميكرو در محدوده ميكرو در محدوده

ايـن مـواد اغلـب ايـن مـواد اغلـب . . آوردآورد باشـد بدسـت مـي باشـد بدسـت مـي نانومتر آه ساختاري در مرتبه مولكولي مـي نانومتر آه ساختاري در مرتبه مولكولي مـي ١٠٠١٠٠ تا تا ١١محدوده محدوده

علـم علـم ر چـه مبـداء فراينـدهاي سـراميك بـر پايـه ر چـه مبـداء فراينـدهاي سـراميك بـر پايـه اگـ اگـ . . هاي فيزيكي و شـيميايي يكنـواختي دارنـد هاي فيزيكي و شـيميايي يكنـواختي دارنـد مشخصهمشخصه

سـاختار مولكـولي سـاختار مولكـولي شود ولي مفهوم آنتـرل شـكل و شود ولي مفهوم آنتـرل شـكل و سال قبل از ميالد مربوط مي سال قبل از ميالد مربوط مي٤٠٠٠٤٠٠٠شيمي به تاريخ شيمي به تاريخ

مطالعــات بــرگمن بــر روي مطالعــات بــرگمن بــر روي هــا بوســيله اســتفاده از شــيمي ســل ژل احتمــاال بــههــا بوســيله اســتفاده از شــيمي ســل ژل احتمــاًال بــه هــا و شيــشههــا و شيــشه ســراميكســراميك

مربـوط مربـوط ١٨٦٤١٨٦٤ و و ١٨٤٧١٨٤٧سيليكا در سـال سيليكا در سـال روي ژلروي ژل، مطالعات ابلمن، گراهام ، مطالعات ابلمن، گراهام ١٧٧٩١٧٧٩هاي آبي در سال هاي آبي در سال شيشهشيشه

ــسمت عمــده . . شــودشــود مــيمــي ــه ق ــسمت عمــده البت ــه ق ــم البت ــار در عل ــم اي از آ ــار در عل ــدها، در اواســط دهــه اي از آ ــدها، در اواســط دهــه آلوئي . انجــام گرفــت انجــام گرفــت ١٨٠٠١٨٠٠آلوئي

.آشيده استآشيده است شكل زير فناوري سل ژل را به تصويرشكل زير فناوري سل ژل را به تصوير

ژل فناوري سل

٣٩

:ژلژل فرآيند سلفرآيند سل •

هـستند آـه بـه علـت آـوچكي بـيش از حـد هـستند آـه بـه علـت آـوچكي بـيش از حـد 100nm-1 ها ذرات آلوئيدي پراآنده در محلول به ابعـاد ها ذرات آلوئيدي پراآنده در محلول به ابعـاد سلسل

مانند و ژل نيز عبارتست از يك شـبكه جامـد و مانند و ژل نيز عبارتست از يك شـبكه جامـد و حالت معلق باقي ميحالت معلق باقي مي بوسيله حرآت براوني در محلول بهبوسيله حرآت براوني در محلول به

ومتر و زنجيرهاي پليمري آه طول متوسط آنها بزرگتر از يكومتر و زنجيرهاي پليمري آه طول متوسط آنها بزرگتر از يكمنافذي به ابعاد زير ميكرمنافذي به ابعاد زير ميكر اي بااي با به هم پيوستهبه هم پيوسته

محلـول محلـول هاي شـيميائي در هاي شـيميائي در ژل سنتز شبكه معدني توسط واآنشژل سنتز شبكه معدني توسط واآنش-در حقيقت فرايند سلدر حقيقت فرايند سل. . ميكرومتر استميكرومتر است

فراينـد آريـستاله فراينـد آريـستاله در مقابـل در مقابـل ) ) در مراحل اوليهدر مراحل اوليه((شكل شكل و در دماي پائين است آه به دليل تشكيل شبكه بيو در دماي پائين است آه به دليل تشكيل شبكه بي

اصـطالحات آليـدي و رايـج در فراينـد اصـطالحات آليـدي و رايـج در فراينـد اينجا الزم اسـت آـه دربـاره بعـضي از اينجا الزم اسـت آـه دربـاره بعـضي از در در . . شدن در محلول قرار داردشدن در محلول قرار دارد

.توضيح داده شودتوضيح داده شود

:انواع ژلهاانواع ژلها •

:هيدروژلهيدروژل -١١

آه حفرات آن آه حفرات آن شودشود آنند، اصطالح هيدروژل به ژلي اطالق ميآنند، اصطالح هيدروژل به ژلي اطالق مي ها را عموما در محيط آبي تهيه ميها را عمومًا در محيط آبي تهيه مي ژلژل

.شودشود ميمي نيز گفتهنيز گفته Equagel اند البته گاهي اوقات به آناند البته گاهي اوقات به آن توسط آب پرشدهتوسط آب پرشده

:الكوژلالكوژل - ٢٢

داراي داراي آينـد آينـد آردن الكوژل بدست ميآردن الكوژل بدست مي ژلي آه حفرات آن توسط الكل پرشده باشد ژلهائي آه از خشكژلي آه حفرات آن توسط الكل پرشده باشد ژلهائي آه از خشك

در هنگـام در هنگـام شـود و شكـستگي آمتـري در سـاختار شـود و شكـستگي آمتـري در سـاختار حفرات بيشتر و ساختار ژلي آبي تقريبا حفظ ميحفرات بيشتر و ساختار ژلي آبي تقريبًا حفظ مي

.افتدافتد آردن اتفاق ميآردن اتفاق مي خشكخشك

::گزروژلگزروژل -٣٣

اي آه ساختار آمي اي آه ساختار آمي گونهگونه ت ژل خارج شده باشد بهت ژل خارج شده باشد بهشود آه تمام مايع داخل حفراشود آه تمام مايع داخل حفرا به ژلي گفته ميبه ژلي گفته مي

در در . . هيدروژل در آن مـشهود اسـت هيدروژل در آن مـشهود اسـت و چروآيدگي نسبت به وضعيتو چروآيدگي نسبت به وضعيت. . تر شده باشدتر شده باشد تر و فشردهتر و فشرده متراآممتراآم

.ضمن سطح ويژه آن آاهش يافته استضمن سطح ويژه آن آاهش يافته است

:آئروژلآئروژل -٤٤

اي آـه اي آـه آه محلول داخل ژل خـارج شـده اسـت بـه گونـه آه محلول داخل ژل خـارج شـده اسـت بـه گونـه بدين ترتيببدين ترتيب. . در واقع نوعي ژل خشك استدر واقع نوعي ژل خشك است

ايـن نـوع ژل عمومـا بـدين صـورت تهيـه ايـن نـوع ژل عمومـًا بـدين صـورت تهيـه . . ايجاد نـشده اسـت ايجاد نـشده اسـت دگي يا تغييري در ساختار ژلدگي يا تغييري در ساختار ژلهيچ فشرهيچ فشر

دهند بنابراين هيچ تعادلي بين مايع و بخار وجود دهند بنابراين هيچ تعادلي بين مايع و بخار وجود حالل حرارت ميحالل حرارت مي شود آه ژل را تا دماي بحرانيشود آه ژل را تا دماي بحراني ميمي

شـكل زيـر بيـانگر شـكل زيـر بيـانگر . . آيـد آيـد ويژه باال با حفظ ساختار در حالـت هيـدروژل بدسـت مـي ويژه باال با حفظ ساختار در حالـت هيـدروژل بدسـت مـي و ژل با سطحو ژل با سطح. . نداردندارد

. ژل استژل است الت مختلفالت مختلفحاحا

۴٠

انواع مختلف ژل سيلسي

a) هيدروژل b) گزروژل c) آئروژل d) گزروژل با دانسيته متوسط

:انواع فرايند سل ژل عبارتند از

ديفرايند در مسير الكوآسي -١

آلوئيديآلوئيدي فرايند در مسيرفرايند در مسير -٢٢

:مسير الكوآسيديمسير الكوآسيدي -١١

هاي آاتاليـست و هاي آاتاليـست و ها، پايهها، پايه ژل در تهيه مواد معدني اعم از شيشهژل در تهيه مواد معدني اعم از شيشه-فرايند سلفرايند سل مهمترين و متداولترين روشمهمترين و متداولترين روش

اين روش براساس شـيمي الكوآـسيدها بنـا نهـاده اين روش براساس شـيمي الكوآـسيدها بنـا نهـاده . . باشدباشد پيشرفته مسير الكوآسيدي ميپيشرفته مسير الكوآسيدي مي سراميكهايسراميكهاي

.استاست شدهشده

شـود تـشكيل شـود تـشكيل بـرده مـي بـرده مـي الكوآسيد حل شده در آب آه به عنوان يك حالل بكـار الكوآسيد حل شده در آب آه به عنوان يك حالل بكـار در اينجا سل از پيشماده در اينجا سل از پيشماده

آـردن تحـت آـردن تحـت شده آه طي خشكشده آه طي خشك در نتيجه هيدروليز و تراآم اين پيشماده، سل به ژل تبديلدر نتيجه هيدروليز و تراآم اين پيشماده، سل به ژل تبديل. . شده استشده است

هـاي اساسـي آـه تبـديل هـاي اساسـي آـه تبـديل واآـنش واآـنش معـادالت زيـر معـادالت زيـر . . شـود شـود شرايط خاصي شبكه معـدني از آن تـشكيل مـي شرايط خاصي شبكه معـدني از آن تـشكيل مـي

ــيش ــيشپ ــه ژل پ ــه ژل مــاده الكوآــسيد را ب ــه شــبكه معــدني ممكــن مــاده الكوآــسيد را ب ــًا ب ــه شــبكه معــدني ممكــن و نهايت ــا ب ــشان مــي مــيمــي و نهايت ــشان مــي ســازند را ن .دهــددهــد ســازند را ن

.شوندشوند معدني آه در الكل محلولند تبديل ميمعدني آه در الكل محلولند تبديل مي هايهاي ماده الكوآسيد به گونهماده الكوآسيد به گونه در واآنش هيدروليز پيشدر واآنش هيدروليز پيش

۴١

پليمري معدني شـامل پيونـدهاي پليمري معدني شـامل پيونـدهاي دهند و شبكهدهند و شبكه هاي فعال شده باهم واآنش ميهاي فعال شده باهم واآنش مي م گونهم گونهدر واآنش تراآدر واآنش تراآ

M-O-M ) با يك نـوع الكوآـسيد با يك نـوع الكوآـسيد ( ( يـا يـا M- O - M´ ) در محلـول شـروع بـه تـشكيل در محلـول شـروع بـه تـشكيل ) ) الكوآـسيد الكوآـسيد بـا چنـد نـوع بـا چنـد نـوع

:آندآند ميمي

يك R و. و غيره باشد Co و Ni و Cu و Si ،Al ،Ti ،Zn ،Sn ،Pb ،Ta تواند مي M آه در اين واآنش

.باشد مي… و گروه آلكيل مانند متيل، اتيل، ايزوپروپيل، بوتيل

:مسير آلوئيديمسير آلوئيدي -٢٢

ني و غيريـوني در يـك ني و غيريـوني در يـك هـاي يـو هـاي يـو براي توليـد ذرات آلوئيـدي از گونـه براي توليـد ذرات آلوئيـدي از گونـه در اين مسير از اصول شيمي آلوئيدهادر اين مسير از اصول شيمي آلوئيدها

پراآنـده پراآنـده ) ) معمـوال آب معمـوًال آب ((در اين روش سـل از ذرات آلوئيـدي آـه در يـك مـايع در اين روش سـل از ذرات آلوئيـدي آـه در يـك مـايع . . شودشود ميمي محيط آبي استفادهمحيط آبي استفاده

بـه بـه وقتي ويسكوزيته اين سل، با ازدست دادن جزئي از مـايع افـزايش يابـد وقتي ويسكوزيته اين سل، با ازدست دادن جزئي از مـايع افـزايش يابـد . . تشكيل يافته استتشكيل يافته است انداند شدهشده

شدن محلـول شدن محلـول آرايش ذرات مجزا و ژلآرايش ذرات مجزا و ژلبنابراين دراين روش شبكه معدني از بنابراين دراين روش شبكه معدني از . . شودشود يك ژل سخت تبديل مييك ژل سخت تبديل مي

.آيدآيد اين ذرات بوجود مياين ذرات بوجود مي

و و . . مسير الكوآسيد بيشتر مـورد توجـه قـرار گرفتـه اسـت مسير الكوآسيد بيشتر مـورد توجـه قـرار گرفتـه اسـت ژل امروزهژل امروزه-از دو مسير ذآر شده در فرايند سلاز دو مسير ذآر شده در فرايند سل

زيـرا زيـرا . . زمينه با اسـتفاده از الكوآـسيدها بـه عنـوان پيـشماده بـوده اسـت زمينه با اسـتفاده از الكوآـسيدها بـه عنـوان پيـشماده بـوده اسـت اآثر آارهاي انجام شده در ايناآثر آارهاي انجام شده در اين

بـراي مونومرهـاي معـدني هـستد و همچنـين در مـسير الكوآـسيد، بوسـيله بـراي مونومرهـاي معـدني هـستد و همچنـين در مـسير الكوآـسيد، بوسـيله مناسـبي مناسـبي الكوآسيد منبعالكوآسيد منبع

توان سـرعت واآنـشهاي آلـي را توان سـرعت واآنـشهاي آلـي را شيميائي مثال با آنترل سرعت واآنش ئيدروليز و تراآم ميشيميائي مثًال با آنترل سرعت واآنش ئيدروليز و تراآم مي روشهايروشهاي

آلوئيدي مثل آلوئيدي مثل هاي شيميهاي شيمي ژل براساس الكوآسيد آسانتر از پديدهژل براساس الكوآسيد آسانتر از پديده-بنابراين شيمي فرايند سلبنابراين شيمي فرايند سل. . آنترل آردآنترل آرد

برآن مسير الكوآسيد برآن مسير الكوآسيد عالوهعالوه. . هاي جذب شده روي سطح ذرات قابل آنترل استهاي جذب شده روي سطح ذرات قابل آنترل است نهنهبارهاي سطحي يا گوبارهاي سطحي يا گو

..سازدسازد را ميسر ميرا ميسر مي ترتر امكان تهيه محصوالت با درجه خلوص و همگني باال در دماي پائينامكان تهيه محصوالت با درجه خلوص و همگني باال در دماي پائين

:ژلژل-مراحل فرايند سلمراحل فرايند سل •

بـه چنـد مرحلـه متـوالي تقـسيم بـه چنـد مرحلـه متـوالي تقـسيم هـاي الكوآـسيد هـاي الكوآـسيد فرايند سل ژل بـراي تهيـه مـواد گونـاگون از پيـشماده فرايند سل ژل بـراي تهيـه مـواد گونـاگون از پيـشماده

:استاست اين مراحل به قرار زيراين مراحل به قرار زير. . آندآند عمل ميعمل مي هر مرحله به عنوان پلي بين مرحله قبل و بعد خودهر مرحله به عنوان پلي بين مرحله قبل و بعد خود. . شودشود ميمي

(mixing) ها مخلوط آردن پيش ماده -١

(forming) دهي شكل -٢

(gelation) شدن ژل -٣

(aging) آهنه شدن -۴

(drying) خشك آردن -۵

( dehydration or chemical stablization) زدائي يا تثبيت شيميائي آب -۶

(densification and sintering) متراآم آردن -٧

۴٢

ژل-سل مراحل فرايند

شوند که براي به دست شوند که براي به دست هاي مختلفي را شامل ميهاي مختلفي را شامل مي هر کدام از اين رويکردهاي ساخت عناصر پايه، روش هر کدام از اين رويکردهاي ساخت عناصر پايه، روش

..ضميمه های سه تا هشت مراجعه کنيدضميمه های سه تا هشت مراجعه کنيدتوانيد به توانيد به وردن اطالعات کامل در اين زمينه ميوردن اطالعات کامل در اين زمينه ميآآ

کاربرد های فناوری نانو

هـاي هـاي هر کدام از اين عناصر پايه، ويژگيهر کدام از اين عناصر پايه، ويژگي. . گيردگيرد ت ميت مي نشأ نشأعناصر پايـه عناصر پايـه در حقيقت کاربرد فناوري نانو از کاربرد در حقيقت کاربرد فناوري نانو از کاربرد

مثال از جمله مثًال از جمله . . گرددگردد هاي مختلف، موجب ايجاد خواص جالبي ميهاي مختلف، موجب ايجاد خواص جالبي مي خاصي دارند که استفاده از آنها در زمينهخاصي دارند که استفاده از آنها در زمينه

نياز از تجديد، شناسـايي زود نياز از تجديد، شناسـايي زود توان به دارورساني هدفمند و ساده، بانداژهاي بي توان به دارورساني هدفمند و ساده، بانداژهاي بي کاربردهاي نانوذرات مي کاربردهاي نانوذرات مي

همچنــين همچنــين . . هــاي محــيط زيــست اشــاره کــرد هــاي محــيط زيــست اشــاره کــرد هــاي ســرطاني، و تجزيــه آالينــدههــاي ســرطاني، و تجزيــه آالينــده للضــرر ســلوضــرر ســلو هنگــام و بــيهنگــام و بــي

::توان ذکر کردتوان ذکر کرد باشند که موارد زير را ميباشند که موارد زير را مي هاي کربني داراي کاربردهاي متنوعي ميهاي کربني داراي کاربردهاي متنوعي مي نانولولهنانولوله

تصوير برداري زيستي دقيقتصوير برداري زيستي دقيق • •

حسگرهاي شيميايي و زيستي قابل اطمينان و داراي عمر طوالني حسگرهاي شيميايي و زيستي قابل اطمينان و داراي عمر طوالني • •

DNAسازي آامال اختصاصي سازي آامًال اختصاصي شناسايي و جداشناسايي و جدا • •

..پذيردپذيرد ها صورت ميها صورت مي درماني آه از طريق انتقال ژن به درون سلول توسط نانولولهدرماني آه از طريق انتقال ژن به درون سلول توسط نانولوله ژنژن • •

هاها از بين بردن باآترياز بين بردن باآتري • •

کـاربرد کـاربرد . . باشـند باشـند ها تنها مواردي از کاربردهاي بسيار زيادي هستند که براي عناصر پايه قابل تصور مي ها تنها مواردي از کاربردهاي بسيار زيادي هستند که براي عناصر پايه قابل تصور مي ايناين

..در ضميمه های نه و ده آمده استدر ضميمه های نه و ده آمده استف، ف، اين عناصر پايه در صنايع مختلاين عناصر پايه در صنايع مختل