دانلود پایان نامه

فرآیند ساخت نانوذرات از طریق روش آئروسل، به سه بخش تقسیم می شود:
ابتدا تبخیر ماده تودهای انجام می گیرد. در این مرحله یک گاز بی اثر بخار را با استفاده از جریان های همرفتی و اعمالی از منبع دور می کند. سپس مواد بخار در اثر سرد شدن با یکدگر برخورد کرده و متراکم می شوند و در نتیجه گاز حامل رقیق می شود. تبخیر مواد اولیه معمولا توسط گرمای حاصل از مقاومت الکتریکی در بوته مخصوص یا با استفاده از قوس الکتریکی صورت می گیرد. در روش قوس الکتریکی یا جرقه می ‌توان از الکترودها برای تبخیر جزیی و یا کلی مواد استفاده کرد و یا اینکه قوس الکتریکی را فقط برای گرم کردن بوته حاوی ماده اولیه به‌ کار برد. یک روش دیگر، تزریق پیش ماده به داخل شعله جت است که منجر به تبخیر و سپس تراکم ماده می شود. این روش به طور موفقیت آمیز به کار برده شده است. می ‌‌توان برای تبخیر مواد اولیه از باریکه‌ های پرانرژی، مانند باریکه یون پرانرژی نیز استفاده کرد.
مرحله تراکم و کلوخه شدن در فرآیند چگالش گاز بی اثر مهم‌ ترین مرحله است. در روش اولیه که ماده در یک محفظه کم فشار تبخیر می شد، توزیع وسیعی از اندازه دانه بدست می آمد و در نتیجه کاربرد این روش در فرآیندهایی که نیاز به اندازه ذرات یکنواخت بود کاهش می یافت. اما در روش های جدید می توان به تولید انبوه نانوذرات دست یافت. در روش های جدید از یک جریان اعمالی گاز بی اثر استفاده می شود تا کنترل بیشتری روی سرعت فرآیند سرد شدن و رشد وجود داشته باشد.
مرحله پایانی در روش IGC ، شامل فرآیند های تکمیلی مانند آنیل کردن، غیرفعال کردن و جمعآوری نانوذرات است. مشکلات بسیاری در این مرحله از تولید نانومواد رخ می دهد، مانند این مرحله مشکلات بسیاری را در پی دارد، مانند فراریت نانوذرات در محیط، زینتر وآگلومره شدن ذرات تولید شده. برای غلبه بر این مشکلات می‌توان سطح ذرات را پس از جمع آوری یا در حین فرآیند و قبل از جمع آوری، غیر فعال کرد. استفاده از این روش از آگلومره شدن ذرات نیز جلوگیری می کند[12].
1-4-1-5 ذوب در محیط فوق سرد
بیگت و همکارانش روشی مناسبتر از روش قبل با بازدهی بیشتر را برای تولید نانو ذرات توسعه دادهاند[13]. این روش ذوب درمحیط فوق سرد نامیده میشود و بیشتر برای تولید نانوذرات فلزی بکار میرود. مزیت اصلی این روش، توسط چگالش خود به خودی گازهای فلزی در یک واسطه تولید میشوند. بنابراین در این روش هم نیاز به تبخیر ماده منبع داریم. در این روش از فرکانس های رادیویی (RF) برای ذوب و تبخیر ماده استفاده میشود. در این روش ماده هدف (فلز) درون یک میدان مغناطیسی با فرکانس بالا قرار میگیرد. بنابراین فلز بصورت قطرهای ذوب میشود. کلید این روش آن است که بایستی فرکانس دستگاه طوری انتخاب شود که توانایی معلق کردن قطره مذاب تولیدی در فضا را داشته باشد. بنابراین قطره مذابی از فلز مورد نظر تولید شده و در میان کویل مغناطیسی دستگاه معلق باقی می ماند. بعد از مدت بسیار کوتاهی در اطراف این قطره مذاب یک لایه از بخار فلز تولید می شود. در این مرحله از پایین دستگاه، یک مایع برودتی (معمولا نیتروژن یا آرگون مایع ) با سرعت به طرف قطره مذاب حرکت میکند. در اثر برخورد مایع برودتی به قطره مذاب و لایه بخار اطراف آن، بخارها سریعا چگال شده و تبدیل به نانو ذرات مورد نظر میشوند. نانو ذرات تولیدی به واسطه حرکت مایع برودتی به بالا، به طرف یک فیلتر مخصوص حرکت میکنند و جداسازی می شوند. قابل ذکر است که نوع مایع برودتی مورد استفاده در این روش بستگی به فلز مورد نظر دارد.به عنوان مثال در مورد آلومینیم، استفاده از نیتروژن مایع احتمالا باعث تشکیل ذرات نیترید آلومینیم میشود. در این مورد باید از آرگون مایع استفاده شود.
1-4-1-6 آلیاژسازی مکانیکی
در این فرآیند واکنش حالت جامد بین سطوح پودرهای اولیه مواد واکنش دهنده در دمای اتاق، با آسیا کردن صورت میگیرد. این فرآیند عبارت است از تکرار جوش سرد، شکست و جوش دوباره مخلوط پودرهای خرد شده.
از آلیاژسازی مکانیکی برای تولید ترکیبات بین فلزی، مواد نانوساختار، مواد کامپوزیتی زمینه فلزی و سرامیکی، واکنش بین گاز و جامد، آلیاژهای آمورف استفاده میشود. انجام کار مکانیکی به صورت کار سرد بر روی ذرات پودر اولیه، باعث ذخیره شدن مقدار قابل توجهی انرژی میگردد، لذا سطح انرژی لازم برای وقوع واکنش تشکیل آلیاژ و در نتیجه دمای واکنش کاهش مییابد. پس ازآسیا محصول نهایی با کلسیناسیون در یک دمای متوسط به دست میآید. از بزر گترین مزایای آلیاژسازی مکانیکی، سنتز و به دست آوردن مواد نوینی است که در حالت عادی مثل ذوب و ریختگری، قابل ترکیب و آمیزش نیستند [1].
از عوامل موثر در نوع محصول به دست آمده میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
نوع آسیا (پرانرژی یا کم انرژی)
مواد مورد استفاده در قطعات آسیا (سرامیک، فولاد زنگ نزن، کاربید تنگستن)
نوع وسیله خرد کننده (گلوله یا میله)
اتمسفر آسیا (هوا، نیتروژن، گاز بی اثر)
محیط آسیا (خشک یا تر)
دما و زمان آسیا.
انواع آسیابها درشکل1-5 نمایش داده شدهاند.
شکل(1-5) انواع آسیاب های مختلف: (الف) گلوله ای-سیاره ای، (ب) گلوله ای ارتعاشی، (ج)گلوله ای غلتشی، (د)گلوله ای شافتی، (ه) گلوله ای مغناطیس[1]
1-4-2 روشهای پایین به بالا
سنتز به روش آبی-حرارتی و حلالی-حرارتی
روش پچینی