علم مواد

• نیکل
• تیتانیوم
• گوگرد
• تانتالم
• فلوئور
• نانو تکنولوژی
• نانو مواد و دسته بندی آن ها
• نانو پودر
• موليبدن

علم مواد

علم و مهندسی مواد به بررسی انواع ماده ها، ساختار آنها، خواص و کابردشان می پردازد. در علم مواد، ماده ها به طور جامع به سه بخش اصلی تقسیم بندی می شوند که عبارت اند از: فلزات، سرامیک ها و پلیمر ها. در اولين نگاه همه چيز اطراف ما را مواد تشکيل داده اند اما تا به حال به اين مساله فکر کرده ايم که مواد چيند و چطور آنها را مي شناسيم ، مي سازيم و به کار مي بريم؟

در علم مواد بخشي از ماده موجود در عالم و به طور دقيق، اجسامي که به علت خواص خود در سازه ها ، ماشينها،وسايل يا مصنوعات کاربرد دارند بررسي مي شوند مانند: فلزات ، سراميکها ، نيم رساناها، ابر رساناها، پليمرها(پلاستيکها) ،شيشه ها ، دي الکتريکها، فيبرها،چوب، ماسه، سنگ و پس واضح است که در مسير رشد دانش بشري، از اينکه علم و مهندسي مواد جاي خود را در بين ساير موضوعات مورد نياز يافته است و کوشش مي کند که توانايي بشر را گسترش دهد جاي تعجبي وجود ندارد به طور ساده مي توان گفت علم و مهندسي مواد مشتمل است ايجاد و کاربرد دانش مربوط به ترکيب شيميايي ، ساختار و تغيير شکل دادن مواد براي به دست آوردن خواص مورد نظر در کاربرد آنها، بنابر اين مي بينيم که علم و مهندسي مواد موضوع وسيعي است که از يک طرف به دنياي ميکروسکوپي اتمها و الکترونها مربوط مي شود و از طرف ديگر حالت جامد جسم را به دنياي ماکروسکوپي عمل و کاربرد مواد براي مقابله با مسايل اجتماعي مربوط مي کند گرچه اين علم در کشور ما ،ايران، قرنهاست که مورد استفاده قرار مي گيرد ولي متاسفانه پس از صنعتي شدن جهان و پيشرفت تکنولوژي ، اين علم آميخته با هنر در کشورمان رونق چنداني نداشته و بي توجهي زيادي نسبت به آن شده که متاسفانه هنوز هم ادامه دارد به گونه اي که گرچه کشور ما از کليه مواد خام غني مي باشد ولي براي تهيه مواد اوليه صنايع گوناگون که بعضاًداراي تکنولوژيهاي پيشرفته نيز مي باشند دچار مشکل هستيم .

-1نیکل

نیکل ، عنصرشیمیایی جدول تناوبی است که نماد Ni داشته و عدد اتمی آن ، 28 است. استفاده از نیکل ، قدمت باستانی داشته ، به 3500 سال قبل از میلاد مسیح باز می‌گردد. برنزهایی که از سوریه امروزی یافت شده‌اند، حاوی حدودا 2% نیکل بوده و دست‌نوشته‌های چینی اشاره بر این دارند که مس سفید در 1400 تا 1700 سال قبل از میلاد مسیح در مشرق زمین استفاده می‌شد. اما از آنجا که معادن نیکل و مس در آن روزگار به‌راحتی مورد اشتباه قرار می‌گرفتند، تمام دانستنیهای دقیقتر به دوران معاصر باز می‌گردد . کانی‌هایی که حاوی نیکل هستند، از جهت رنگ‌دهی به شیشه کاربرد داشتند و از ارزشی فراوان بر خوردار بودند. در سال 1751 شخصی به نام "Baron Axel Fredrik" تلاشهایی را برای استخراج مس از معدن نیکل انجام داد و که در نتیجه فلزی سفید بدست آورد که آن را نیکل نامید. اولین سکه خالص نیکلی در سال 1881 ساخته شد. پیدایش اکثر نیکلهای بدست آمده از دو نوع معدن بدست آمده‌اند، اولی خاکهای آجری رنگ بوده که مهمترین معدن سنگ نیکل هستند و دومی سولفید موجود در ماگمای زمین می‌باشد. منطقه Sudbury در Ontario کانادا 30% نیکل جهان را تولید می‌کند. معادن دیگر در روسیه استرالیا کوبا و اندونزی می‌باشند. با این وجود این باور وجود دارد که بیشتر نیکل موجود در زمین در هسته این سیاره تمرکز یافته است.

خصوصیات قابل توجه

نیکل یک فلز سفید نقره‌ای است که به‌خوبی جلا می‌گیرد. از گروه آهن‌ها است که سخت و قابل انعطاف بوده ، هادی جریان الکتریسیته می‌باشد و به‌راحتی با گوگرد و آرسنیک ترکیب می‌شود. با توجه به اینکه نیکل ، دوام زیادی در هوا داشته ، اکسیده نمی‌شود، برای تولید سکه‌های پول فلز کاری برنج و آهن و همچنین برای ساخت ابزار آلات شیمیایی در آلیاژهای خاص مانند نقره آلمانی کاربرد دارد و معمولا با کبالت همراه هست که هر دوی آنها در آهن‌های شهاب سنگی یافت می‌شوند. نیکل برای آلیاژهایی که بوجود می‌آورد، بسیار با ارزش می‌باشد.معمولترین حالت اکسیداسیون نیکل ، 2+ است و این در حالی است که نیکل 3+ و 1+ نیز به‌ندرت مشاهده می‌شوند.

کاربردها

تقریبا 65% نیکل مصرفی در دنیای غرب برای تولید لوازم فولاد ضد زنگ بکار می‌رود. 12% دیگر آن به مصرف آلیاژهای عالی می‌رسد. 23% باقی مانده نیز در مصارفی مانند تولید آلیاژ فلزات ، باطری‌های قابل شارژ ، کاتالیزورها ، سکه‌ها و ابزار ریخته‌گری و فلزکاری تقسیم می‌شود.

مصارف کلی نیکل به صورت زیر است:

·         فولاد ضد زنگ و دیگر آلیاژهای ضد زنگ.

·         فولاد نیکل برای تولید فلز سلاح‌ها و گاو صندوق‌ها کاربرد دارد.

·         آلیاژ آلنیکو برای تولید آهن‌ربا

·         فلز Mu که قابلیت نفوذ پذیری مغناطیسی بالایی داشته و برای صفحه نمایشهای مغناطیسی استفاده می‌شود.

·         آلیاژ کابلهای انتقال حافظه که در ساخت ربات‌ها کاربرد دارد.

·         باطری‌های قابل شارژ ، مانند باطریهای نیکل هیدروکسیدی و نیکل کادمیوم.

·         ضرب سکه. در ایالات متحده و کانادا ، نیکل برای سکه‌های 5 سنتی استفاده می‌شود که آنها نیز نیکل نامیده می‌شوند.

·         آبکاری الکتریکی

·         ظروف ضد حرارت برای استفاده در آزمایشگاه‌های شیمی

·         نیکل مشتق شده ، یک کاتالیزور است که برای هیدروژنه کردن روغن سبزیجات بکار می‌رود.

نقش بیولوژیکی

اکثر مواد هیدروژنی ، حاوی نیکل و مجموعه های گوگرد-آهنی هستند. هسته نیکل یک عنصر اصلی در تمام مواد هیدروژنی بوده که عملکرد آنها بیشتر اکسیداسیون است تا آزاد کردن هیدروژن. هسته نیکل به این دلیل وجود دارد که بتواند تغییرات ناشی از عمل اکسیداسیون را تحمل کند. همچنین شواهد چنان نشان می‌دهند که هسته نیکل قسمت فعال این آنزیمها هستند. همچنین منوکسید کربنهایی در عمل جدا سازی هیدروژن وجود دارند که حاوی نیکل هستند. درباره ساختار نیکل اطلاعات زیادی در دست نیست. چدن به آلیاژهایی از آهن و کربن که بین ۲ الی ۶/۶۷ درصد کربن داشته باشند، چدن گفته می‌شود .

-2تیتانیوم

تیتانیوم خالص تجاری و آلیاژهای تیتانیومی آلفا و شبه آلفا به طور کلی نشان داده اند که مقاومت خوبی در مقابل خوردگی دارند . آنها جزء این دسته از آلیاژهای تیتانیوم هستند که قابلیت جو شکاری دارند .تیتانیوم خالص معمولاً دارای مقداری اکسیژن آلیاژ شده با آن است که استحکام تیتانیوم خالص تحت تاثیر مقدار این عناصر بین نشینی ( اکسیژن و نیتروژن ) در ساختار تیتانیومی است . آلیاژهای آلفا معمولاً دارای مقدار بالایی از آلومینیوم هستند که موجب مقاومت به اکسایش این آلیاژ در دماهای بالا می شوند . ( آلیاژهای آلفا – بتا همچنین دارای یک عنصر آلیاژی اصلی هستند که آلومینیوم است اما اولین دلیل آن برای پایدار کردن فاز آلفا است ) .آلیاژهای آلفا را نمی توان برای افزایش خواص مکانیکی بالا تحت عملیات حرارتی قرار داد زیرا یک آلیاژ تک فاز به حساب می آید . اضافه کردن عناصر آلیاژی به تیتانیوم خالص قابلیت عملیات حرارتی برای این آلیاژها یا کار در دمای بالا را چون به صورت یک ساختار دو فازی حاصل شده اند ( آلفا – بتا ) ، ایجاد می کند. آلیاژهای بتا نیمه پایدار هستند ، به این منظور که تمایل به تغییر فاز برای یک حالت تعادلی یا بالانسی از ساختارها دارند . آلیاژهای بتا استحکامی به واسطه ، استحکام ذاتی شان ، ناشی از ساختار بتا و رسوب فاز آلفا و دیگر فازها از آلیاژها در طراحی فرآیندهای عملیاتی حرارتی به دست می آورند . با اهمیت ترین فایده و مزیت به دست آمده از ساختارهای بتا ، افزایش شکل پذیری آنها در ارتباط با دیگر ساختارهای هگزاگونال از جمله آلفا و آلفا – بتا است . تیتانیوم آلومیند از آلیاژهای متداول تیتانیومی متفاوت هستند زیرا آنها به طور اساسی ترکیباتی هستند که باعث افزایش استحکام و قابلیت شکل پذیری و دیگر خواص می شوند . تیتانیوم آلومیندی کاربردهای دمای بالاتر نسبت به آلیاژهای تیتانیومی دارند اما قیمت تمام شده بیشتر و به طور کل داکتیلیته و قابلیت فرم پذیری کمتری خواهند داشت .

 آلیاژهای تیتانیموم

تیتانیوم وآلیاژهای آن پتانسیل بالایی در خیلی از کاربردهای خاص دارند ولی بایستی قبل از طراحی و استفاده از آن ، برخی از واقعیتها را درمورد آن مطلع بوده و مد نظر داشت که بیشتر آن در ادامه آورده شده است . محصولات شکل داده شده تیتانیوم به راحتی در دسترس می باشند ولی ریخته گری شده آن محدودتر است . آلیاژهای شکل داده شده از فاکتورهای تجربی خوبی برخوردار می باشند . هر چند که آلیاژهای ریخته گری از لحاظ وزن و قیمت مقرون به صرفه هستند . ریخته گری تحت فشار ایزواستاتیک گرم می تواند محصولاتی در مقایسه با استحکام کاربردی محصولات شکل داده شده را برای بیشتر فلزات حاصل کند . آلیاژهای پودری خیلی بیشتر مورد قبول هستند . همچنین فرآیندهای پودر ( متالورژی پودر ) امکان ترکیب آلیاژهای نا متعارف تری را نسبت به هم می دهد . اگر در این فرآیند به واسطه بر هم کنش تیتانیوم با گازهای بین شبکه همچون N2 & O2 ، روشهای پیچیده بایستی اتخاذ شود . بنابراین آلیاژهای پودری تیتانیوم بایستی بسیار گران و پر هزینه در کاربردهای مختلف باشند سطح خواص آلیاژهای پودر ممکن است به حد انتظار ترکیبات شیمیایی نرسد . با این حال با متالورژی پودر این امکان وجود دارد که با بدست آوردن محصولی ترکیبی به شکل نهایی محصول مورد نظر امکان جبران قیمت تمام شده باشد و دلیلی بر اینکه حداقل یک پتانسیل برای هزینه های پایین تر هنگامی که در طی پروژه منظور می شود وجود داشته باشد .

آلیاژهای ریخته گری شده یا پودری تیتانیومی همیشه امکان انتخاب در کاربردهای سازه را دارا می باشند . اما بایستی برنامه ریزی برای این قبیل استفاده ها در همان مراحل اولیه طراحی مد نظر قرار گیرد نه اینکه تلاش شود تا مواد به دست آمده پودری یا ریخته گری شده در مراحل نهایی کار به جای مواد شکل داده شده قرار گیرند . این معقول به نظر می رسد که موقع انتخاب آلیاژهای تیتانیومی از عمومی ترین آلیاژِها استفاده شود مگر در مواقعی که خاصیت خاصی از این فلز مد نظر باشد تا یک آلیاژ خاص در نظر گرفته شود ( مثلاً Ti-6AL- 4v دارای خواص متعدد و زیادی است اما مصارف خاصی دارد ) .

Handbook ها و مراجع مربوط به مواد و از این قبیل کتابها برای طراحی بسیار با ارزش هستند . اما هیچ جانشینی را برای تماس با تأمین کننده و سازنده وجود ندارد . خواص و ویژگیهای از این قبیل شرایط فرم دهی غیر معمول و یا فرآیند غیر ایده آل ریخته گری را برای این فلز نبایستی عملیات سرد کردن و گرم کردن غیر معمولی را برای خواص در نظر گرفت . خواص مواد ریخته گری شده و پودری در محدوده پایین تر نسبت به آلیاژهای شکل داده شده قرار دارد . به طوری که خواص مشترک آنها به سختی به همدیگرقابل مقایسه هستند . اما داده های بدست آمده پراکنده در ریخته گری و همچنین متالورژی پودر ممکن است پایین تر از حداقل های طراحی را نتیجه بدهد . اگر یک طراحی پذیرفته شود بدون هیچ انعطافی با رعایت سطح خواص آن مشخص شده ، این طراحی ممکن است به صورت غیر قابل برگشت پذیری بعداً مورد سؤ ظن و گمان باشد . صنایع فضایی به دنبال بهترین خصوصیت وبهینه ترین آنها هستند . هنگامی که تیتانیوم در کاربردهایی با بحرانیت کمتر استفاده می شود ، دقت کمتری در خواص بایستی در نظر گرفته شود و این امکان وجود دارد تا هزینه و زمان کاهش داده شود . امروزه دز ایران علاوه بر صنایع هوایی و نظامی رویکردی خاص به این فلز در صنایع شیمیایی به خصوص در صنایع پتروشیمی دیده می شود که این به نوبه خود باعث ایجاد مجال مناسبی جهت کار بر روی ابن فلز و تهیه روشهای استاندارد تولید تجهیزات تیتانیومی در ایران می گردد .
ساختار تیتانیوم به طور کلی نقطه ذوب تیتانیوم در حدود 1660 درجه سانتیگراد می باشد . اما بیشتر آلیاژهای تجاری آلومینیوم در دمای 538 درجه سانتیگراد کاربرد دارند . تیتانیوم دارای دو ساختار کریستالی است ، در یکی از آنها اتمها در ساختار مکعبی مرکزدار( bcc ) قرارگرفته اند و در دیگر اتمها در یک ساختار شش وجهی فشرده یا هگزا گونال ( HCP ) قرار دارند . ساختار مکعبی مرکز دار ( bcc ) تنها در دمای بالا به دست می آید بجز در مواردی که تیتانیوم با دیگر عناصر برای ثبات پایدار ساختار مکعبی در دمای پایین آلیاژ شده است .

دو ساختار کریستالی تیتانیوم به عنوان ساختارهای b ، a شناخته می شوند . a اشاره دارد به ساختارهای هگزاگونال تیتانیوم چه به صورت آلیاژ یا خالص و ساختار b مربوط به ساختارهای مکعبی یا آلیاژهای آن است . ساختارهای b ، a در بعضی مواقع به عنوان سیستم ها یا نوع هایی از سیستم شناخته می شوند که آن را به چهار دسته آلیاژهای a و شبه a یا نزدیک به a و a / b و a تقسیم بندی می کنند .این ترکیبات نشان دهنده تمامی عناصر آلیاژی تیتانیوم نیست اما بیشتر عناصر استفاده شده در طراحی آلیاژهای تیتانیوم را شامل می شود .

ساختار تیتانیوم

تیتانیوم خالص تجاری به صورت ساختار a است . اضافه کردن برخی از عناصر آلیاژی به تیتانیوم خالص تجاری محدوده را برای ریز ساختارهای آلیاژی ایجاد می کند . با داشتن سطح مطلوبی از عناصر آلیاژی b ، فاز b در طول گرم کردن تولید می شود و در حین فرآیند سرد کردن در ادامه یک فرآیند گرم به ساختار دیگر منتقل می شود . ساختار حاصله در این مورد را آلیاژهای b ، a می نامند ( فاز b به a تبدیل می شود ولی فاز باقی مانده هم خواهیم داشت ) تغییرات در آلیاژهای متمایز می شود با محدوده وسیعی از ساختار وخواص شیمیایی آلیاژ که لازمه یک آلیاژ a می باشد . این تغییرات به صورت ترم ساختاری near - a ( ساختارهای شبه a یا نزدیک به a ) هستند . ساختار را بایستی به طور کلی به عنوان نیمه پایدار شناخت . آلیاژها با ساختار b در حین سرد کردن تا دمای اتاق به دست می آیند . آلومیندهای تیتانیومی ترکیبات بین فلزی هستند که از تیتانیوم وآلومینیوم ( به همراه یک یا بیشتر از عناصر آلیاژی ) به دست می آیند .

-3گوگرد

گوگرد که لاتین آن Sulphur میباشد از زمانهای باستان شناخته شده بود. این عنصر با نام Brimstone در افسار پنجگانه کتاب مقدس آمده است . هومر نیز گوگرد حشره کش را در قرن 9 قبل از میلاد ذکر کرده بود. در سال 424 قبل از میلاد قبیله Bootier دیوارهای یک شهر را با سوزاندن مخلوطی از ذغال و گوگرد سوزانیده و خراب کردند. زمانی نیز در قرن 12 در چین باروت که مخلوطی از نیترات پتاسیومKNO3 کربن و گوگرد بود کشف شد. کیمیا گران اولیه برای گوگرد نماد مثلثی که در بالای یک خط قرار داشت در نظر گرفته یودند. این کیمیا گران از روی تجربه میدانستند که عنصر جیوه میتواند با گوگرد ترکیب شود. در اواخر دهه 1770 Antoine Lavoaisier توانست مجامع علمی را متقاعد کند که گوگرد یک عنصر است نه یک ترکیب.

خواص فیزیکی

گوگرد عدد اتمی ۱۶ جرم اتمی ۰۶/۳۲ آرایش الکترونی [Ne]۳s۲۳d۴ انرژی یونش ۲۳۹ شعاع اتمی ۱٫۲۷ شعاع یونی ۱٫۸۴(-۲) الکترو نگاتیوی ۲٫۵ نقطه جوش ۴۴۴٫۶ نقطه ذوب ۱۱۹٫۰ حالت اکسایش +- ۲٬۴,۶ چگالی ۲٫۰۷ کشف قبل از تاریخ کشف شد گوگرد یک از عنصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن S و عدد اتمی آن ۱۶ میباشد. گوگرد یک نافلزفراوران بی بو بی مزه و چند ظرفیتی است که بیشتر به شکل کریستالهای زرد رنگ که در کانی‌های سولفید و سولفات بدست می‌آید شناخته شده میباشند. گوگرد یک عنصر حیاتی و لازم برای تمامی موجودات زنده میباشد که مورد نیاز اسید آمینوها و پروتئین‌ها میباشد. این عنصر به صورت اولیه در کودها استفاده میشود ولی بصورت گسترده تر در باروت ملین‌ها کبریت‌ها و حشره کش‌ها بکار گرفته میشود. ایزوتوپها ۱۰ ایزوتوپ از سولفور شناخته شده‌است. هیچ یک از ایزوتوپهایش رادیواکتیو نیستند. چهار ایزوتوپ آن در طبیعت وجود دارد . ویژگیها گوگرد نقطه ذوب cْ ۸/۱۱۲ ، نقطة جوش cْ۶۷۴/۴۴۴ ، جاذبه مخصوص ۰۷/۲ (cْ۲۰) با ظرفیت ۲- و ۴ یا ۶ دارد. دارای شعاع اتمی pm۱۰۴ ، انرژی نخستین یونش ۹۹۵ و الکترونگاتیوی ۵/۲ می‎باشد. گوگرد یک ماده جامد، بی‎بو و زرد کمرنگ است. گوگرد غیر قابل حل در آب می‎باشد ولی محلول در دی سولفات کربن می‎باشد. مجموعه چند شکلی از گوگرد شناخته شده‌است . خواص اتمی وزن اتمی ۳۲٫۰۶۵ amu شعاع اتمی (calc.) ۱۰۰ (۸۸) pm شعاع کووالانسی ۱۰۲ pm شعاع وندروالس ۱۸۰ pm ساختار الکترونی Ne]۳s۲ ۳p۴] e- بازای هر سطح انرژی ۲, ۸, ۶ درجه اکسیداسیون «اکسید) ±۲٬۴,۶ «اسیدقوی ) ساختار کریستالی اورتورومبیک خواص فیزیکی حالت ماده جامد نقطه ذوب ۳۸۸٫۳۶ K (۲۳۹٫۳۸ °F) نقطه جوش ۷۱۷٫۸۷ K (۸۳۲٫۵ °F) حجم مولی ۱۵٫۵۳ ש»۱۰-۶ ««متر مکعب بر مول گرمای تبخیر اطلاعات موجود نیست گرمای هم جوشی ۱٫۷۱۷۵ kJ/mol فشار بخار ۲٫۶۵ E-۲۰ Pa at ۳۸۸ K سرعت صوت __ m/s at ۲۹۳٫۱۵ K متفرقه الکترونگاتیویته ۲٫۵۸ «درجه پائولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه ۷۱۰ J/«kg*K) رسانائی الکتریکی ۵٫۰ E-۲۲ ۱۰۶/m اهم رسانائی گرمایی ۰٫۲۶۹ W/«m*K) ۱st پتانسیل یونیزاسیون ۹۹۹٫۶ kJ/mol ۲nd پتانسیل یونیزاسیون ۲۲۵۲ kJ/mol ۳rd پتانسیل یونیزاسیون ۳۳۵۷ kJ/mol ۴th پتانسیل یونیزاسیون ۴۵۵۶ kJ/mol ۵th پتانسیل یونیزاسیون ۷۰۰۴٫۳ kJ/mol ۶th پتانسیل یونیزاسیون ۸۴۹۵٫۸ kJ/mol پایدارترین ایزوتوپها ایزو NA نیمه عمر DM DE MeV DP ۳۲S ۹۵٫۰۲٪ S با۱۶نوترون پایدار است.

۳۳S ۰٫۷۵٪ Sبا۱۷ نوترون پایدار است ۳۴S ۴٫۲۱٪ S با۱۸نوترون پایدار است ۳۵S {syn.} ۸۷٫۳۲ d β- ۰٫۱۶۷ ۳۵Cl ۳۶S ۰٫۰۲٪ S با۲۰ نوترون پایدار است.

خصوصیات قابل توجه

 ظاهر این نافلز به رنگ زرد کمرنگ میباشد که بسیار سبک و نرم است. این عنصر به هنگام ترکیب با هیدروژن بوی مشخصی دارد که مشابه بوی تخم مرغ فاسد شده میباشد. گوگرد با شعله آبی رنگ میسوزد و بوی عجیبی از خود ساتع میکند. گوگرد در آب حل شدنی نیست ولی در دی سولفید کربن حل میشود. حالتهای معمول اکسیداسیون این عنصر -۲و+۲و+۴ و +۶ میباشد. گوگرد در تمام حالتهای مایع جامد و گاز شکلهای چند گانه دارد که ارتباط بین آنها هنوز کاملا درک نشده‌است. گوگرد کریستالی به صورت حلقه گوگردی S۸ نشان داده میشود.

نیترید گوگرد پولیمری خواص فلزی دارد و این در حالی است که هیچ گونه اتم فلزی در خود ندارد. این عنصر همچنین خواص نوری و الکتریکی غیر معمولی نیز دارد. گوگرد غیر متبلور یا پلاستیک با عمل سرد کردن سریع کریستال گوگرد حاصل میشود. مطالعات در زمینه اشعه ایکس نشان میدهد که گونه غیر متبلور و بی نظم ممکن است که ۸ اتم در هر ساختار پیچشی ستاره مانند داشته باشد. گوگرد میتواند به دو حالت کریستالی بدست آید Orthorhombic octahedral یا بلورمونو کلینیک که اولی در دماهای معمولی پایدارتر میباشد کاربردها گوگرد یکی از اجزای باروت می‎باشد. همچنین گوگرد برای جوشکاری لاستیک به کار می‎رود. گوگرد به عنوان ماده از بین برنده قارچ و همچنین ضد عفونی کننده و کود به کار می‎رود گوگرد برای تهیه اسید سولفوریک مورد استفاده قرار می‎گیرد. گوگرد همچنین برای ساختن چندین نوع کاغذ، ماده سفیدکننده و به عنوان عایق الکتریکی به کار می‎رود. گوگرد عنصری است که برای زندگی لازم است. ترکیبات گوگرد بسیار سمی است، برای مثال مقدار کمی سولفید هیدروژن می‎تواند متابولیز بدن را دگرگون کند اما مقادیر بیشتر آن می‎تواند بسرعت باعث مرگ از راه فلج تنفسی شود. سولفید هیدروژن با سرعت حس بویایی را از بین می‎برد. دی‏اکسید گوگرد آلوده‎کننده مهم جوی می‎باشد این عنصر برای استفاده‌های صنعتی مانند تولید (H۲SO۴)اسیر سولفوریک برای باطریها تولید باروت و حرارت دادن لاستیک تولید میشود. گوگرد در فرایند تولید کودهای فسفاتی به عنوان ماده ضد قارچ عمل میکند. سولفاتها در کاغذهای شستشو و خشکبار نیز کاربرد دارند. همچنین گوگرد در ساخت کبریت و آتش بازی نیز بکار گرفته میشود. تیو سولفات آمونیوم یا سدیم به عنوان عامل ثابت کننده در عکاسی کاربرد دارد. سولفات منیزیم می‌تواند به عنوان ماده ضد خشکی و ملین که یک مکمل منیزیم گیاهی است به کار گرفته شود. منابع گوگرد در سنگ‎های آسمانی، در مجاورت چشمه‎های جوشان و همچنین آتش‎فشانها یافت می‎شود. گوگرد همچنین در بسیاری از مواد معدنی از جمله سرب معدنی، سولفید آهن و همچنین سولفات باریم طبیعی یافت می‎شود. گوگرد همچنین در نفت خام و گازهای طبیعی وجود دارد . مرحله فرشْ ممکن است برای به دست آوردن گوگرد تجاری مورد استفاده قرار بگیرد. در این مرحله آب گرم با فشار وارد چاههای پرنمک می‎شود (به منظور ذوب کردن گوگرد ) آنگاه آب به سطح زمین آورده می‎شود .

نقش بیولوژیکی

اسید آمینوها Cysteine, Methionine, Homocysteine و Taurine و همچنین برخی از آنزیمها حاوی گوگرد میباشند که در واقع گوگرد را به یک عنصر حیاتی برای سلولهای زنده تبدیل کرده‌اند. ترکیبات دیسولفیدی مابین polypeptidها در ساختار پروتئینی بسیار مهم میباشند. برخی از گونه‌های باکتری از سولفید هیدروژن بجای آب در فرایند فتوسنتز خود استفاده میکنند. گوگرد توسط گیاهان بصورت ین سولفات از خاک جذب میشود. گوگرد غیر آلی یک قسمت از کلاسترهای آهن- گوگرد را تشکیل می‌دهد، و گوگرد لیگاند اتصال دهنده درCuA می‌با شد. تاریخچه گوگرد که لاتین آن Sulpur میباشد از زمانهای باستان شناخته شده بود. این عنصر با نام Brimstone در افسار پنجگانه کتاب مقدس آمده‌است. هومر نیز گوگرد حشره کش را در قرن ۹ قبل از میلاد ذکر کرده بود. در سال ۴۲۴ قبل از میلاد قبیله Bootier دیوارهای یک شهر را با سوزاندن مخلوطی از ذغال و گوگرد سوزانیده و خراب کردند. زمانی نیز در قرن ۱۲ در چین باروت که مخلوطی از نیترات پتاسیومKNO۳ کربن و گوگرد بود کشف شد. کیمیا گران اولیه برای گوگرد نماد مثلثی که در بالای یک خط قرار داشت در نظر گرفته بودند. این کیمیا گران از روی تجربه میدانستند که عنصر جیوه میتواند با گوگرد ترکیب شود. در اواخر دهه ۱۷۷۰ Antoine Lavoaisier توانست مجامع علمی را متقاعد کند که گوگرد یک عنصر است نه یک ترکیب. پیدایش گوگرد به صورت طبیعی در مقادیر زیاد به صورت ترکیبی با دیگر عناصر به صورت سولفید (مانند:pyrite) و سولفات مانند «Gypsum) یافت میشود و به صورت آزاد نزدیک چشمه‌های آب گرم و مناطق آتش فشانی و معادنی نظیر Cinnabar Galena و Sphalerite بدست می‌آید. این عنصر در مقادیر کم نیز از ذغال سنگ و نفت که در هنگام سوختن دی اکسید گوگرد تولید میکنند بدست می‌آید. استانداردهای سوختی بصورت فزاینده‌ای به گوگرد برای استخراج سوختهای فسیلی نیاز دارند. چرا که دی اکسید گوگرد با قطرات آب ترکیب شده و باعث بوجود آمد باران اسیدی میشود. این گوگرد استخراج شده بعد از پالایش یکی از بیشترین ذخایر تولید گوگرد را به خود اختصاص میدهد. این گوگرد در ساحل US Gulf با پمپاژ آب داغبه ذخایر گوگردی باعث ذوب شدن گوگرد میشود

خواص فیزیکی

·   رنگ :زرد

·   حالت: جامد

·   سختی: شکننده

·    نقطهٔ ذوب:۱۱۹درجه

·    نقطهٔ جوش:۴۴۵

·   رسانایی:ندارد

·   انحلال پذیری :ندارد

-4تانتالم

 سابقا" تانتالیم نامیده می‌شد عنصر شیمیایی است که با نشان Ta و عدد اتمی 73 در جدول تناوبی وجود دارد. تانتالم که فلز انتقالی براق ، سخت ، کمیاب و به رنگ آبی خاکستری است، به‌شدت در برابر فرسایش بوسیله اسید مقاوم بوده ، در کانی تانتالیت وجود دارد. تانتالم چون با مایعات بدن واکنش نمی‌کند، در وسایل جراحی و پیوندها بکار می‌رود.

تانتالم ( واژه یونانی Tantalos، ویژگی اسطوره‌شناسی ) در سال 1802 توسط "Anders Ekeberg" در سوئد کشف شد و در سال 1820، بوسیله "Jons Berzelius" جداسازی شد. بسیاری از شیمیدانان معاصر تا سال 1844 تصور می‌کردند نیوبیم و تانتالم عناصری مشابه هستند تا اینکه پس از سال 1866 محققان اثبات کردند اسیدهای نیوبیم و تانتالم ترکیباتی متفاوت می‌باشند. محققان در ابتدا فقط توانستند نوع ناخالص این فلز را جدا کنند و اولین شکل نسبتا" خالص و انعطاف پذیر این فلز در سال 1903 بوسیله "Werner von Bolton" تولید شد. قبل از تنگستن از سیمهای باریک تانتالم در لامپ استفاده می‌شد. نام این عنصر از نام تانتالوس ، پدر نایوبی در اسطوره شناسی یونانی گرفته شده که پس از مرگ مجازات شد بصورتیکه با میوه هایی رسیده بالای سرخود محکوم به ایستادن تا زانو در آب بود و هر دو حالت برای همیشه او را به هوس می‌انداخت؛ اگر برای نوشیدن آب خم شود، سطح آب پایین می‌رود و اگر برای چیدن میوه اقدام کند شاخه‌ها از دسترس او دور می‌شوند. این حالت مشابه خصوصیت عمومی واکنش‌ناپذیری تانتالم به حساب می‌آید. این عنصردر کنار معرفها قرار می‌گیرد، ولی تحت تاثیر آنها واقع نمی‌شود.

پیدایـــــــــــش

تانتالم ، اصولا" در کانی تانتالیت و اوکسنیت و سایر کانی‌ها ( سامارسکیت و فرگوسونیت ) یافت می‌شود. کانی‌های تانتالم در استرالیا ، برزیل ، کانادا ، جمهوری دموکراتیک کنگو ، موزامبیک ، نیجریه ، پرتقال و تایلند استخراج می‌شوند. تانتالیت اکثرا" به همراه کلمبیت در سنگ معدنی به نام کلتان وجود دارد که درباره منابع آنها سوالاتی مطرح شده است. مراحل پیچیده ای برای جداسازی تانتالم از نیوبیم بکار گرفته می‌شود. برای تولید تجاری این عنصر باید از یکی از روشهای متفاوت این کار استفاده نمود، مثلا" الکترولیز فلوروتنتالات پتاسیم مذاب ، کاهش فلوروتنتالات پتاسیم با سدیم یا بوسیله واکنش کاربید تانتالم با اکسید تانتالم. تانتالم همچنین یک محصول جانبی از استخراج قلع می‌باشد.

خصوصیات

تانتالم خاکستری رنگ ، سنگین ، انعطاف پذیر ، بسیار سخت ، به‌آسانی قابل تهیه ، به‌شدت در برابر اسیدها مقاوم و از هدایت الکتریکی و حرارتی خوبی برخوردار می‌باشد. در واقع این فلز در دماهای زیر 150 درجه سانتیگراد ، کاملا" از حملات شیمیایی مصون است و فقط توسط اسید هیدروفلوئوریک ، محلولهای اسیدی حاوی یون فلورید و تری‌اکسید سولفور آزاد مورد حمله قرار می‌گیرد. تنها نقطه ذوب تنگستن و رنیم از این عنصر بیشتر است ( نقطه ذوب k 3290 و نقطه جوش k 5731).

کاربردهــــــا

کاربرد اصلی تانتالم ، بصورت پودر فلزی در تولید قطعات الکترونیکی ، عمدتا" خازنهای تانتالم می‌باشد. موارد استفاده از خازنهای تانتالم ، بیشتر در تلفن‌های سیار ، پیجرها ، رایانه‌ها و الکترونیک موتوری است. از تانتالم همچنین جهت تولید آلیاژهای مختلفی که دارای نقاط ذوب بالا ، مقاومت و انعطاف پذیری هستند، استفاده می‌شود. تانتالم با عناصر دیگر آلیاژهایی می‌سازد که در تولید ابزارهای کاربید برای وسایل فلزکاری و در تولید ابر آلیاژها برای قطعات موتورهای جت ، ابزار فرآیندهای شیمیایی ، رآکتورهای هسته‌ای و قطعات موشک بکار می‌روند. این فلز ، انعطاف‌پذیر بوده و می‌توان آنرا به شکل سیمهای ظریفی تبدیل نمود که بعنوان یک افروزه جهت تبخیر فلزاتی همچون آلومینیوم بکار می‌روند. چون در برابر واکنش مایعات بدن مصون است و تحریک کننده نیز نمی‌باشد، در ساخت وسایل جراحی کاربرد وسیعی دارد. قرار است از اکسید تانتالم برای ساخت شیشه‌هایی با ضریب شکست بالا جهت لنز دوربین استفاده شود. علاوه بر اینها از این فلز در تولید قسمتهای کوره خلأ استفاده می‌گردد.

ترکیبات

دانشمندان آزمایشگاه ملی Los Alamos ماده های مرکب گرافیت ، کاربید و تانتالم ساخته‌اند که یکی از سخت‌ترین مواد ساخته شده محسوب می‌شود.

ایزوتوپهــــــا

تانتالم بطور طبیعی دارای دو ایزوتوپ می‌باشد، Ta-181 که ایزوتوپی پایدار است وTa-180 که ایزوتوپ رادیواکتیو است که خیلی سریع به یک ایزومر هسته‌ای با نیم عمر بیش از 15 10 سال تبدیل می‌شود.

اثرات تانتالیم برروی سلامتی

تنفس، خوردن و یا جذب تانتالیم از راه پوست مضر است و باعث سوزش چشم و پوست می شود. این ماده باعث تحریک غشای مخاطی و مجاری تنفسی می شود. در مورد اثرات منفی تانتالیم بر روی کارگرانی که در محیطهای صنعتی با تانتالیم سر و کار دارند، تا کنون گزارشی دریافت نشده است. دوز بالای تانتالیم در موشهای صحرایی باعث آسیب مجاری تنفسی شده است. تانتالیم فلزی در تماس با پوست ساکن و بی حرکت است.

-5 فلوئور

فلوئور الكترونگاتيوترين عنصر جدول تناوبی است و می تواند با ساير عناصر تركيب شود.  این عنصر گازی یک ظرفیتی، هالوژن، به رنگ زرد کم رنگ و سمی  بوده و  نوع خالص آن بسیار خطرناک و در صورت تماس با پوست، سوختگیهای شیمیائی شدید ایجاد می‌کند . نام فلورين و فلوئور اسپار از كلمه لاتين Fluere به معنی جريان يا فلاكس می ‌باشد. در سال 1525 استفاده از فلوئور اسپار به عنوان فلاكس مطرح گردد . فرسمان دانشمند روسی این عنصر را همه چيز خور خوانده است و بی ‌شك تعداد بسيار كمی از اجسام، چه طبيعی و چه ساخته دست انسان، وجود دارند كه بتوانند در برابر اثر فلوئور مقاومت كنند.

سرگذشت فلوئور خود حاكی از اين خصوصيت آن است. به استثنای گازهای نادر، فلوئور آخرین غیرفلزی بود كه به صورت آزاد تهيه شد. یكصد سال از تاریخ پیشگویی وجود چنين عنصری گذشت تا آنكه دانشمندان قادر به توليد آن به صورت گازی شدند. شيميدانان در طی اين دوره , پانزده بار دست به تهیه آن زدند ولی هر بار كوشش‌هایشان بی ‌ثمر ماند و در موارد متعددی حتی جان خود را از دست دادند . در عين حال كانی طبيعی معروف فلوئور يعنی فلورین از زمانهای بسیار دور برای هر كلكسیونر سنگی آشنا بوده است. نام اين كانی بی ‌ضرر در دست نوشته‌های مربوط به قرن شانزدهم هم ذكر شده است.

سال 1771 ميلادی، يعنی سال جداسازی اسید فلوئوريدريك  توسط شیله , دانشمند سوئدی را تاريخ كشف فلوئور در نظر می ‌گيرند. خلوص اسيد به دست آمده به روش شيله همچنان به عنوان یك مسئله برجای ماند تا آنكه در سال 1809 ميلادی، گی‌لوساك و تنار, اسيد فلوئوريدريكی نسبتاً خالص به دست آوردند. فارادی در سال 1834 میلادی, كوشيد تا معمای تهيه فلوئور آزاد را حل كند اما او حتی با الكتروليز فلوئوريدهای مذاب هم نتوانست به نتيجه‌ای برسد. در سال 1836 ميلادی برادران ناكس ايرلندی به قصد حل اين مشكل به ميدان آمدند. آنها در طی پنج سال آزمايشات خطرناكی انجام دادند كه هيچ يك به نتيجه‌ای نرسيد. اين دو برادر در طول كار به شدت مسموم شدند و یكی از آنها، جان خود را از دست داد.

سرانجام لحظه‌ای فرا رسد كه مواسان,  دانشمند فرانسوی ( Henri Moissan), سرنوشت فلوئور را در دستهای خود گرفت. او ابتدا خطاهای پیشینیان خود را تحليل كرد و در روز 26 ژوئن 1886 ميلادی , اولين آزمايش موفقت آميز خود را كه ضمن آن در اثر واكنش فلوئور با سيلسيم شعله‌ای مشاهده كرد, انجام داد. پس از آن گزارشی به آكادمی علوم پاريس فرستاد و در آن نظرات مختلفی كه در مورد ماهيت اين كار امكان داشت مطرح شود, درج كرد. به اين ترتيب پس از انجام موفقيت‌آميز آزمايش در حضور اعضای اكادمی پاريس همگی گواهی بر موفقيت او دادند و سال 1886 ميلادی , سالی تاريخی در بيوگرافی فلوئور شد.

کانی (ماده معدنی)  فلورین

كانی فلورين يا فلوئوريت به فرمول شيميایی CAF2 مهمترين كانی فلوئور در طبيعت میباشد که می توان فلوئور را از آن بدست آورد. این کانی به رنگ های زرد ، سبز ، صورتی, آبی ، بنفش ، بی رنگ و گاهی سیاه بوده و در سيستم کوبيک ( مکعبی ) متبلور مي شود. به صورت نیمه شفاف بوده و دارای جلای شیشیه ای است .  وزن مخصوص اين کاني 18/3 و سختي آن 4 مي باشد. معمولاً فضای خالی بين ساير کانی ها را پر می کند و در طبيعت بیشتر به صورت  رگه ای مشاهده شده و همراه با کانی هایی کلسيت - کوارتز - باريت- سلستين و سولفيد های گوناگون همراه است . فلوئوريت در صورت خالص بودن 7/48 % فلوئور و 3/51 % کلسيم دارد . در تصاویر زیر سیستم مکعبی و جلای شیشه ای فلوئوریت , قابل تشخیص است. 

نحوه تشکیل , ذخایر و تولید

فلوئوريت در محدوده وسیعی از شرايط زمين شناسی تشکيل و مشاهده می شود . كانسارهای فلوئوريت می توانند دارای منشاء رسوبی - كربناته باشند يا به صورت  رگه ای معمولا ً مرتبط با سنگهای آذرين خروجی اسيدی تا حد واسط همراه باشند. از نظر میزان ذخایر فلوئوریت , بر اساس گزارش سال  1998 میلادی,  سازمان زمين شناسی و معدن آمريكا, كشور مكزيك با 32 ميليون تن در رتبه اول و كشورهای آفريقاي جنوبی و چين به ترتيب با 30 و 23 ميليون تن در مقام دوم و سوم را دارند بعد از كشورهای فوق فرانسه با 10 میلیون تن  و اسپانيا با 6 میلیون تن  قرار می ‌گيرند. براساس اطلاعات وزارت صنايع و معادن , در سال 2001 میلادی ( 1380 شمسی)  جمعا بيش از 1/3 ميليون تن ذخيره احتمالي و بالغ بر  5/1 ميليون تن ذخيره قطعی فلورین در ایران وجود داشته است . معادن کمر مهدی  ( 165 کیلومتری جنوبغربی طبس ), پاچی میانا  ( 88 کیلومتری جنوب قائم شهر) , پیناوند ( 70 کیلومتری شماشرق اصفهان) ,  جویمند  (  21 کیلومتری شمالغربی گناباد ), آتشكوه (20 كيلومتری جنوب شرق دليجان), كياسر (جنوب شرقی كياسر و 10 كيلومتری ده آرا)  به عنوان معادن قدیمی و فعال فلورین در ایران به حساب می آیند.

توليد جهانی فلوئوريت در سال 2003 به شرح زير است

ایران با تولید 47 هزار تن فلورین در سال 2003 , رده یازدهم تولید فلورین در جهان را داراست.

1- جمهوري خلق چين                 2450ميليون تن

2- مكزيك                                 635 هزار تن

3- آفريقاي جنوبي                       285 هزار تن

4- مغولستان                             200 هزار تن

5- روسيه                                190 هزار تن

6- اسپانيا                                 130 هزار تن

7- كنيا                                     110هزار تن

8- فرانسه                                 108هزار تن

9- نامبيا                                   83 هزارتن

10- مراكش                              75 هزار تن

11- ایران                                  47 هزار تن

12- ايتاليا                                 45 هزارتن

کاربرد کانی فلوئوریت ( فلورین ) 

كابردهای فلوئوريت را مي توان به چهار گروه كاربرد عمده مشخص نمود :

فلوئوريت هاي متالورژی: كه در صنايع متالورژی و عمدتا ً در صنعت فولاد و همچنين در توليد آلومينيوم برای توليد كريوليت مصنوعی بكار گرفته می شود.

فلوئوريت سراميكی : كاربرد اين نوع فلوئوريت ها شامل بكارگيری در توليد لعاب و در صنايع شيشه می باشد.

فلوئوريت اسيدی: براي توليد اسيد فلوئوريدريك كاربرد دارد. اين نوع فلوئوريت بايد از خلوص بالايي برخوردار باشد و معمولا ًدر آن عيار CAF2 بالای 97% باشد.

فلوئوریت تزئینی : به علت زیبایی طبیعی کانی فلوئوریت , آن را به صورت خام و یا تراش خورده و در رنگهای مختلف, به عنوان سنگ گرانبها و تزئینی مورد استفاده قرار می دهند که معمولا دارای قیمتی بالاست . در تصویر زیر نمونه ای از فلورین تزئینی به قیمت 1350 دلار!! را می بینید…

اثرات بیولوژیکی و زیست محیطی فولوئوریت (فلورین)

انسان به طور معمول روزانه به میزان 3/0 تا 5 ميلی گرم در ليتر فلورین دریافت می نماید که  تا حدود 3 ميلی گرم ممكن است توسط غذاهای مختلف تأمين شود. اما اين ميزان با توجه به رژيم غذایی و شیمی خاك محلی كه محصولات بر روی آن می رويند، می تواند متغیر باشد . فلورین در جلوگیری از پوسیدگی دندان و کاهش بیماریهای دهان و دندان موثر بوده و باعث استحکام دندانها و نیز استخوانها می شود. دندان ها و استخوان ها از تركيب كانی های فسفات كلسيم , نظير آپاتيت تشكيل شده اند. ورود و دخالت فلورين در داخل بلورهای ساختمانی تشكيل دهنده آپاتيت ، باعث کاهش حلاليت و افزايش سختی آن می شود و بالطبع افزايش مقاومت در برابر پوسيدگی دندان ها و پوكی استخوان را به دنبال دارد. به همین علت در تهیه خمیردندان و نیز دهانشویه بکار می رود .

با این همه استفاده بيش از حد فلورين نيز اثرات سوء جانبی به دنبال خواهد داشت. در مناطقی كه آب های طبيعی به طور معمولی دارای ميزان بالایی از فلورين هستند و در نتيجه ميزان دريافت آن به دو تا هشت برابر ميزان طبيعی افزايش مي يابد، لكه های سياه و تيره رنگی روی دندان ها ديده می شود. در اين حال ، دندان ها مقاومت بيشتری نسبت به پوسيدگی نشان مي دهند هر چند كه اين لكه ها تنها سبب عدم زيبایی دندان ها مي شوند، اما موضوع مهم تر در دريافت ميزان های بسيار بالای فلورين است (بيست تا چهل برابر طبيعی) كه موجب توسعه غير طبيعی و سختي استخوان ها (Bone Selerosis) و كلسیتی شدن ليگامنت ها (بيماری فلوروزيس) می شود. ( این اثر را خودم در منطقه ای که جهت اکتشاف فلورین کار می کردیم , دیده ام …. بر روی دندانهای تمام اهالی یک روستای 2000 نفری لکه های تیره مشاهده می شد و جالب اینکه هیچکدام از آنها تا به حال گذرش به دنداپزشکی نیفتاده بود … علت هم استفاده از آب قناتی بود که بعدها متوجه شدیم این آب از مرکز رگه فلورینی به ضخامت 4-5 متر می گذرد و در نتیجه حاوی مقادیر بالایی از فلورین است… نکته جالب نر دیگر اینکه بسیاری از جوانهای آن روستا, به ورزشهای رزمی روی آورده بودند و حتی چند نفری هم دارای مقام کشوری در رشته هایی مثل کونگ فو شده بودند !! )در صنايعی كه به فلورين نياز دارند و فرايندهای دمای بالا در حال عملكرد هستند ، فلورين به صورت اسيد فلوريدريك يا تركيبات مشابه آن به محيط رها می شود كه برای گياهان ، جانوران و انسان بسيار سمی هستند. بسیاری از دانشمندان به همین علت جان خود را از دست داده اند.

CFC ها (هيدروكلروفلوئورو كربن‌ها) باعث تخريب لايه اوزون مي‌شوند لذا در كنوانسيون سازمان ملل كه در سال 1997 در كيوتو به منظور بررسی تغييرات آب ‌و ‌هوایی برگزار شد, هيدروفلوئوركربن‌ها، پرفلوئوركربن‌ها و هگزا فلوئوريدگوگرد, به دی ‌اكسيدكربن، متان و اكسيد نيتروژن به عنوان گازهای گلخانه‌ای افزوده شدند كه ميی بايست تحت كنترل قرار گيرند.

-6نانو تکنولوژی

عصری که هم اکنون در آن به سر می بریم عصر ریز ساختارهاست قرنی که همه ی متفکران در صدد پی بردن به چگونگی رفتارمواد در واکنش های فیزیکی و شیمیائی در ابعاد بسیار ریز و کوچک می باشد این مباحث همه در حیطه علم نانو مطرح می شود . در تکنولوژی نانو دانشمندان در صدد بررسی مکانیزم های ساختارهای پیچیده ولی ریز هستند . برای پی بردن به اینکه در ابعاد نانو ملکولها و یا اتمها چه رفتارهائی در محیط های مختلف از خود نشان می دهند و یا اصلا برای تصحیح تصوری که ما قبلا از مولکولها و اتمها داشتیم ابزارها و د ستگاههائی وجود دارند که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت .

قبل از هر چیزی به انواع نانو می پردازیم ، نانو چون یک علم و دانش نو ظهور است در نتیجه هر روز قسمتی به آن افزوده می شود ولی بطور کلی نانو به سه گروه عمده : نانومواد ، نانو الکترونیک و نانوپزشکی تقسیم می شود که بعضی دانشمندان نانو مکانیک را هم جزءاین طبقه بندی قرار می دهند . ولی چون این قسمت را می توان زیر مجموعه ای از نانوالکترونیک در نظر گرفت ما هم به بررسی سه گروه اصلی می پردازیم . در این میان نانو مواد تسبت به دو نوع دیگر پیشرفت های فوق العاده چشم گیری کرده است . همه ی نانو مواد از دانه های ریزی تشکیل شده است که آنها را بسته به نوع ساختار و جنس و یا اندازه می توان با چشم غیر مسلح ید و یا ندید . مواد رایج حاوی دانه هائی هستند که اندازه آنها در هر عمقی و در هر جائی از نمونه ماده ، از چند میکرون تا چند سانتی متر تغییر میکند، نانو مواد را گاهی اوقات ، وقتی که متراکم و فشرده نشده باشند نانو پودر می نامند . که اندازه دانه های آن حداقل در یک بعد و با معمولا در سه بعد در محدوده ی nm (100-1) قرار میگیرد .برای مثال یکی از نانو موادی که ما تا حالا با ان برخورد داشتیم، کربن سیاه می باشد که برای بالا بردن عمر تایرهای اتومبیل بکارمیرود . این ماده در سال 1900 کشف شد ولی چون در آن روزهیچ شناختی از نانو نبوده نمی دانسته اند که چه نوع ساختاری دارد . بهرحال نانو مواد زیادی تا به حال کشف شده و از انها استفاده می شود که روزانه به تعداد آنها افزوده خواهد شد .

روش های ساخت نانو مواد

 شش شیوه پر کاربرد آنها عبارتند از :

قوس پلاسما – رسوب گذاری شیمیائی فاز بخار – رسوب گذاری الکتریکی – سنتز ار طریق سل – ژل – آسیاب کردن و سا یس با حرکت گلوله ها ( آسیای گلوله ای ) و در نهایت استفاده از نانو ذرات طبیعی .

در روش اول ، مولکولها و اتمها از طریق تبخیر از هم جدا سازی می شوند و سپس این مکان فراهم می شود که تحت کنترل دقیق و در یک آرامش منظم نانو ذرات را پدید آورند و بر
قدمی 09179147053

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: