روش‌های تهیه‌ی ذرات نانومتری

خانه / تکنولوژی نانو / روش‌های تهیه‌ی ذرات نانومتری

روش‌های تهیه‌ی ذرات نانومتری

روش‌های تهیه‌ی ذرات نانومتریReviewed by رضا فرضی on Aug 20Rating: 5.0روش‌های تهیه‌ی ذرات نانومتریروش‌های تهیه‌ی ذرات نانومتری

نانو ذرات را می‌توان به روش‌های مختلفی تهیه کرد. روش‌های متفاوت به‌منظور به دست آوردن خواص ویژه بهینه مواد استفاده می‌شوند. این خواص شامل سایز (قطر، طول و حجم)، توزیع اندازه‌ی ذرات، تقارن خواص سطحی، پوشش‌های سطحی، خلوص، کاربری راحت، بهره و مناسب بودن برای تولید انبوه می‌باشند. روش‌های استفاده‌شده برای اهداف تجاری یا تولید نانو ذرات به چهار گروه عمده تقسیم می‌شوند که عبارت‌اند از:

  1. پروسه‌های سنتز فاز گازی شامل تولید با پیرولیز شعله، تبخیر در دمای بالا و پلاسما
  2. رسوب‌دهی فاز بخار
  3. روش‌های فاز مایع یا کلوئید که در آن واکنش‌های شیمیایی در حلال، باعث تشکیل کلوئید می‌شود.
  4. پروسه‌های مکانیکی شامل خردایش (ساییدگی)، آسیاب کردن و آلیاژسازی

 روش‌های سنتز فاز گازی

فرایند‌های فاز گازی را می‌توان برای تولید گستره وسیعی از مواد به کار برد. اغلب روش‌های سنتز نانوذره در فاز گازی بر اساس هسته‌زایی همگون بخار فوق اشباع و به دنبال آن رشد ذره به‌وسیله‌ی متراکم‌شدن، لخته شدن و به تله افتادن صورت می‌گیرد. روش‌های مختلفی برای تهیه‌ی بخار فوق اشباع مورد استفاده قرار می‌گیرد که تا حدی خواص ماده استفاده‌شده و ترکیب موادی که باید تولید شوند را دارد که مواد حد واسط نامیده می‌شوند. در کل، تشکیل بخار در درون راکتور و تشکیل اثر وسل که در دمای بالا انجام می‌شود مستقیم‌ترین روش برای دست یافتن به بالاترین اشباعیت، حرارت دادن جامد و بخار کردن آن به درون زمینه‌ی گازی است. این روش به‌ویژه برای تهیه‌ی نانو ذرات فلزی بسیار مناسب می‌باشد. با استفاده از گازهای فعال مثل اکسیژن، اکسیدها و سایر ترکیبات مواد تبخیر شده را می‌توان تولید کرد. این روش همچنین برای تهیه‌ی کامپوزیت‌های نانو ذرات و کنترل مورفولوژی نانوذره‌ی تک جزئی استفاده می‌شود.

مواد حد واسط به‌صورت جامد، پودر، مایع یا گاز وارد راکتور می‌شوند. در بعضی موارد، حد واسط نانو ذرات تولید‌شده توسط فرایند‌های مجزا هستند. در راکتور، حد واسط‌ها حرارت داده‌شده و با گاز حاصل مخلوط می‌شوند. بخار فوق اشباع به‌وسیله‌ی سرد کردن یا واکنش شیمیایی یا مخلوطی از این دو روش تولید می‌شود. سرد کردن ممکن است به‌وسیله‌ی انبساط، مخلوط شدن با گاز خنک‌کننده یا با انتقال حرارتی محیط احاطه‌کننده آن تحت تأثیر قرار گیرد. واکنش‌های شیمیایی مورداستفاده اغلب واکنش‌های تخریب می‌باشند. فرایند هسته‌زایی بخار فوق اشباع به‌وسیله‌ی تشکیل ذرات بسیار ریز از فاز مولکولی آغاز می‌شود. این هسته‌ها بعداً رشد می‌کنند، مکانیزم‌های رشد سطحی به‌وسیله‌ی تصادم و لخته شدن انجام می‌شود. برخوردهای بیشتر می‌تواند نتیجه‌اش تشکیل لخته شدن با کناره‌های شل یا زنجیر مانند یا فرم‌های دانه‌دار شود. جزییات کلی این فرایند به مقدار مواد گازی شکل متراکم‌شدن موجود، خواص ترمودینامیکی و شیمیایی، همچنین به شرایط واکنش وابسته می‌باشد.

 روش‌های رسوب‌دهی فاز بخار

روش‌های شیمیایی رسوب‌دهی فاز بخار (CVD) بر پایه‌ی روش‌های ایجاد‌شده برای نیمه‌رساناها بنا شده است. این سیستم‌ها به‌طورمعمول برای رسوب دادن فیلم‌های نازک سیلیکون و سایر نیمه‌رساناها در قرص (تراشه) به کار می‌رود. بخار به‌وسیله‌ی پیرولیز، احیا، اکسیداسیون و نیتراسیون در اتاقک واکنش تولید می‌شود. رشد فیلم رسوب داده، در چندین مرحله، با آغاز تشکیل هسته به‌عنوان اولین اتم‌های رسوب داده در روی سطح شروع می‌شود. این اولین اتم‌ها تشکیل جزایری را می‌دهند که بسط یافته و به هم می‌پیوندند تا یک فیلم پیوسته را بدهند. بعد از این‌که این فیلم گذرا تشکیل شد، رشد به‌طور پیوسته تا گسترش لایه‌ی ضخیم فیلم ادامه می‌یابد. ناحیه‌های رشد روی قرص (تراشه) به‌وسیله‌ی پروسه‌های الگو (که به‌عنوان فتولیتوگرافی یا فتوماسکینگ شناخته‌شده‌اند) که در آن الگوها رسوب داده‌شده که به‌صورت قلم‌زده شده روی لایه‌های سطح قرص (تراشه) می‌باشد، کنترل می‌شود.

روش‌های CVD برای تولید تعداد زیادی از مواد شامل TiO2، ZnO و SiC استفاده شده‌اند. اما مهم‌ترین کاربرد آن در سنتز نانولوله‌های کربنی است، جایی که CVD به‌عنوان یکی از مؤثرترین روش‌ها برای تولید در مقیاس صنعتی قابل‌قبول است.

 روش‌های کلوئیدی

گروه اصلی بعدی روش‌های کلوئیدی هستند. آن‌ها به‌طور رایج بر فرایندهای رسوب‌دهی شیمیایی مرطوب معروف هستند که محلول‌های یون‌های مختلف مخلوط شده تحت شرایط کنترل‌شده‌ی دمایی و فشار رسوبات نامحلول تشکیل دهند. روش‌های کلوئیدی روش‌های ساده‌ای برای سنتز نانو ذرات فراهم آورده‌اند. این روش قادر است که تولید نسبتاً مستقیمی با کمیت مناسب برای نانو ذرات فلزی با قیمت عالی فراهم آورد. در مقایسه با سایر روش‌ها اخیراً توجهات بیشتر به‌سوی تولید ذرات تک پاشیده، با شکل ذرات مشخص معطوف شده است. نانو مواد تولیدشده توسط فرایندهای کلوئیدی شامل فلزات، اکسیدهای فلزی، مواد آلی و دارویی می‌باشند.

از زیرشاخه‌های مهم و سریعاً درحال‌توسعه‌ی روش‌های کلوئیدی، روش‌های سنو شیمیایی هستند که از امواج صوتی برای کنترل فرایند استفاده می‌کنند. در این فرایند، حد واسط‌های مولکولی، تحت واکنش‌های شیمیایی که ناشی از به کار بردن امواج اولتراسونیک هستند قرار می‌گیرند. رویداد اصلی در سنو شیمی ایجاد، رشد و ترکیدن سریع حباب‌هایی است که در مایع ایجاد شده است. دمای بالا و سرعت سرد کردن سریع نیز در ترکیدن حباب‌ها و مراکز هسته‌زایی تشکیل‌شده که رشد را توسط ترکیدن سریع محدود می‌کند، مشارکت دارند. این روش برای تولید رنج گسترده‌ای از نانو ذرات شامل کالکوژن‌ها، فلزات و آلیاژها شامل طلا، کبالت، نیکل همچنین نانولوله‌های کربن و تیتانیوم به کار می‌رود.

 روش‌های خردایش (ساییدگی)

گروه پایانی روش‌های خردایش مکانیکی هستند. در مقابل سه گروه قبلی، که در آن‌ها از روش پایین به بالا از مولکول‌های منحصربه‌فرد استفاده‌شده، در روش‌های خردایش، نانو ذرات از ذرات بزرگ‌تر به‌طرف پایین (اندازه کوچک‌تر) تولید می‌شوند. کاهش سایز به‌وسیله‌ی ساییدن و آسیاب کردن یکی از فرایندهای صنعتی معروف می‌باشد که برای تولید گسترده انواع ریزتر مواد شامل فلزات استفاده می‌شوند.سرعت‌های تولید مواد می‌تواند به‌صورت نوتاژ در ساعت سفارش داده شود. تولید مواد با ریزترین درجه قبلاً به‌عنوان میکرونیزه کردن نامیده می‌شد. تولید ذرات در سایز نانومتری با روش ساییدن به‌صورت اولترافاین یا نانوسایز مطرح می‌شود. این پروسه شامل آسیاب کردن در محیط آسیاب دارای برش بالا می‌باشد. به علت افزایش برهمکنش‌های ذره – ذره در این فرایند، ضروری است که تعلیق به‌وسیله‌ی تنظیم دقیق PH جهت جلوگیری از ترکیب مجدد آن‌ها انجام شود.

رضا فرضی
رضا فرضی
رضا فرضی هستم متولد 71 در شهرستان دیر استان بوشهر، فارغ التحصیل مقطع کارشناسی رشته مهندسی شیمی دانشگاه خلیج فارس بوشهر.
Recent Posts
نظرات
  • سئو سایت

    بابت مطالب مفید سایت تون متشکرم .
    عالی بود .

ارسال نظر


*

Protected by WP Anti Spam

تماس با ما

پیغام خود را بگذارید تا در سریع ترین زمان پاسخگوی شما باشیم.

قابل خواندن نیست ؟ تغییر دهید.. captcha txt

متن خود را برای جستجو وارد نماید

mainthermo