نانوسراميک چيست؟

به نقل از خبرنامه انجمن سراميک ايران, سيد محسن محمودي سپهر

مقدمه :

زمان ظهور نانوسراميک‌ها را مي‌توان دهة 90 ميلادي دانست. در اين زمان بود که با توجه به خواص بسيار مطلوب پودرهاي نانوسراميکي، توجهاتي به سمت آنها جلب شد، اما روشهاي فرآوري آنها چندان آسان و مقرون به‌صرفه نبود. با پيدايش نانوتکنولوژي، نانوسراميک‌ها هرچه بيشتر اهميت خود را نشان دادند. در حقيقت نانوتکنولوژي با ديدگاهي که ارائه مي‌کند، تحليل بهتر پديده‌ها و دست‌يافتن به روشهاي بهتري براي توليد مواد را امکان‌پذير مي‌سازد.

شکل‌گرفتن علم و مهندسي نانو، منجر به درک بي‌سابقة اجزاي اوليه پاية تمام اجسام فيزيکي و کنترل آنها شده‌است و اين پديده به‌زودي روشي را که اغلب اجسام توسط آنها طراحي و ساخته مي‌شده‌اند، دگرگون مي‌سازد.

نانوتکنولوژي توانايي کار در سطح مولکولي و اتمي براي ايجاد ساختارهاي بزرگ مي‌باشد که ماهيت سازماندهي مولکولي جديدي خواهندداشت و داراي خواص فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي جديد و بهتري هستند. هدف، بهره‌برداري از اين خواص با کنترل ساختارها و دستگاهها در سطوح اتمي، مولکولي و سوپرمولکولي و دستيابي به روش کارآمد ساخت و استفاده از اين دستگاهها مي‌باشد. هدف ديگر، حفظ پايداري واسط‌ها و مجتمع‌نمودن نانوساختارها در مقياس ميکروني و ماکروسکوپي مي‌باشد.

هميشه با استفاده از رفتارهاي مشاهده‌شده در اندازه‌هاي بزرگ، نمي‌توان رفتارهاي جديد در مقياس نانو را پيش‌بيني کرد و تغييرات مهم رفتاري صرفا" به‌خاطر کاهش درجة بزرگي اتفاق نمي‌افتند، بلکه به دليل پديده‌هاي ذاتي و جديد آنها و تسلط‌يافتن در مقياس نانو بر محدوديتهايي نظير اندازه، پديده‌هاي واسطه‌ا‌ي و مکانيک کوانتومي مي‌باشند.

نانوسراميک‌ها :

نانوسراميک‌ها، سراميک‌هايي هستند که در ساخت آنها از اجزاي اوليه در مقياس نانو (مانند نانوذرات، نانوتيوپ‌ها و نانولايه‌ها) استفاده شده‌باشد، که هرکدام از اين اجزاي اوليه، خود از اتمها و مولکولها بدست آمده‌اند.

بعنوان مثال، نانوتيوپ يکي از اجزاي اوليه‌ا‌ي است که ساختار اولية کربن c₆₀ را تشکيل مي‌دهد. به‌طور کلي فلوچارت سازماندهي نانوسراميک به شکل زير مي‌باشد :  

بنابراين مسير تکامل نانوسراميک‌ها را مي‌توان در سه مرحله خلاصه کرد :

مرحلة 1 : سنتز اجراي اوليه
مرحلة 2 : ساخت ساختارهاي نانو با استفاده از اين اجزاء و کنترل خواص
مرحلة 3 : ساخت محصول نهايي با استفاده از نانوسراميک بدست‌آمده از مرحلة دوم
ويژگيها :

ويژگيهاي نانوسراميک‌ها را مي‌توان از دو ديدگاه بررسي کرد. يکي ويژگي نانوساختارهاي سراميکي، و ديگري ويژگي محصولات بدست‌آمده است.

ويژگيهاي نانوساختارهاي سراميکي :

کوچک، سبک، داراي خواص جديد، چندکارکردي، هوشمند و داراي سازماندهي مرتبه‌ا‌ي.

ويژگيهاي محصولات نانوسراميکي :

-          خواص مکانيکي بهتر: سختي و استحکام بالاتر و انعطاف‌پذيري که ويژگي منحصربه‌فردي براي سراميک‌هاست.

-          داشتن نسبت سطح به حجم بالا که باعث کنترل دقيق بر سطح مي‌شود.

-          دماي زينتر پايين‌تر که باعث توليد اقتصادي و کاهش هزينه‌ها مي‌گردد.

-          خواص الکتريکي، مغناطيسي و نوري مطلوب‌تر: قابليت ابررسانايي در دماهاي بالاتر و قابليت عبور نور بهتر.

-          خواص بايويي بهتر (سازگار با بدن).

کاربردها :

نانوتکنولوژي باعث ايجاد تحول چشمگيري در صنعت سراميک گشته‌است. در اين ميان نانوسراميک‌ها، خود باعث ايجاد تحول عظيمي در تکنولوژي‌هاي امروزي مانند الکترونيک، کامپيوتر، ارتباطات، صنايع حمل‌ونقل، صنايع هواپيمايي و نظامي و … خواهندشد. برخي کاربردهاي حال و آيندة نانوسراميک‌ها در جدول زير آمده‌است.

منبع:http://www.nano.ir/paper.php?PaperCode=110