مواد عایق سلول بسته مقاومت بسیار عالی در مقابل عبور بخار آب از خود نشان می دهند به طوری که پس از نصب، به هیچ گونه حائل بخار – آب دیگری نیاز نیست. خاصیت مقاومت زیاد در مقابل بخار، به همراه خاصیت تابش بالای لاستیک اجازه می دهد که مواد سلول بسته انعطاف پذیر با ضخامت نسبتا کمی از چگالش سطحی جلوگیری کنند. در نتیجه، این گونه مواد  در سیستم های سرمایش، لوله کشی ها و تهویه استفاده می شوند. البته از اینگونه مواد می­توان در خطوط آب گرم و گرمایش نیز استفاده نمود.

مواد عایق سلول بسته انعطاف پذیر می توانند الاستومری و یا در خانواده پلی اولفین ها باشند. گرچه این دو دسته، خواص فیزیکی بسیار مشابهی دارند، اما به علت تفاوت در ماده اصلی متشکله آنها ، تفاوت هایی نیز با هم دارند. به خصوص این تفاوت ها در رفتار متقابل با دماهای بسیار سرد و یا بسیار گرم، شوک های حرارتی  چشم گیر خواهند بود.

فوم های الاستومری

این دسته از مواد از جمله مواد عایق سلولی انعطاف پذیر سلول بسته بوده و برپایه پلی وینیل کلراید (PVC)، نیتریل بوتادین رابر (NBR) و یا اتیلین پروپیلن دیان مونومر رابر (EPDM) می باشند.

لاستیک NBR که با Buna-N و Perbunan نیز شناخته می شود، یک لاستیک سینتتیک متشکل از پلیمر آکریلونیتریل (ACN) و بوتادین است. نام های تجاری آن عبارتند از نیپل (Nipol)، کرایناک (Krynac) و یوروپرن (Europrene).

لاستیک EPDM لاستیکی سینتتیک و الاستومری بوده و کاربردهای وسیعی دارد. لاستیک های EPDM معمولا مقاومت حرارتی بسیار خوبی فراهم می آورند.

عایق های الاستومری، گرچه نسبت به پشم سنگ و یا پشم شیشه گران تر هستند، ولی به دلیل بی نیاز بودن از پوشش مضاعف (Jacketing) برای کاربردهای دمای پایین بسیار مقرون به صرفه می باشند. پایداری بسیار بالایی دارند. همچنین، سریع ترین راه برای عایق کردن سیستم های لوله کشی آماده و ساخته شده، استفاده از عایق های الاستومری است. این گونه عایق ها، ضریب انتقال حرارت بسیار پایینی داشته و انعطاف پذیر می باشند و برای محیط هایی که فضای کاری کمی داشته باشند، بسیار مناسب هستند.

براساس تعاریف مندرج در استاندارد ASTM C534، مواد عایق الاستومری در دو نوع 1 (لوله ای شکل) و نوع 2 (تخته ای) موجود بوده و سه گرید مختلف دارند. تفاوت گریدها در محدوده دمایی کارکرد و ماده عایق شونده می باشد. جدول زیر مشخصات عمومی سه گرید را نشان می دهد.

هر سه گرید، فوم های انعطاف پذیر سلول بسته با پایداری زیاد هستند. حداکثر مقدار نفوذ بخار 0.10 perm-inch و مقدار حداکثر ضریب انتقال حرارت در دمای 74°F برابر 0.28BTU-in/(h.ft².F) برای گریدهای 1 و 3 بوده و برای گرید 2 برابر 0.30 BTU.in/(h.ft²·F) می باشد. (BTU مخفف British Thermal Unit است و یک BTU معادل تقریبا 1055 ژول می باشد.)

محصولات لوله ای شکل و تخته ای با یا بدون پوشش های چسبنده  موجود هستند. این گونه عایق ها معمولا نیاز به لوازم جانبی عایقکاری ندارند ولی در صورتی که محیط رطوبت بیش از حد داشته باشد و یا کاربری با دماهای بسیار پایین و همچنین محافظت در مقابل پرتو ماوراء بنفش،  از ورق آلومینیوم  جهت پوشش عایق استفاده می گردد. 

-          مقاوم در مقابل آلودگی، گرد و خاک، رطوبت و بخار آب و در نتیجه مقاوم در مقابل آلودگی های بیولوژیکی

-          پایداری زیاد (بیشتر از پشم شیشه و پشم سنگ)

-          مقاوم در مقابل اوزون و ماوراء بنفش

-          مقاوم در مقابل خوردگی

-          ضریب انتقال حرارت بسیار پایین

-          نصب آسان به همراه خودبست، بسیار مناسب برای محیط هایی که جای کاری زیادی ندارند

-          بدون فیبر

-          غیر متخلل و بدون گرد (آلودگی و گرد ندارند و برای پوست حساسیت ایجاد نمی کنند)

-          انعطاف پذیر

-          غیر سمی

-          پوشش های خارجی متنوعی برای آنها وجود دارد (گرچه در بسیاری از موارد  نیازی به پوشش نیست)

-          قابلیت چسبندگی و پذیرش رنگ بالا

-          مقاوم در مقابل فشار و ضربه

معمولا ضریب انتقال صوت مواد سلولی انعطاف پذیر از پشم سنگ و پشم شیشه بیشتر است (عایق آکوستیک نیستند)، چراکه چگالی  آنها از پشم های معدنی و شیشه بیشتر است.

کاربردهای مواد عایق سلول بسته انعطاف پذیر

-          کاربری بسیار مناسب عایق های سلولی انعطاف پذیر، در سیستم های تهویه مطبوع، گرمایش و سرمایش، کانال های آب و هوا و خنک سازها مشهود است.

-          مواد الاستومری برای کاربردهایی که در آنها چرخه های حرارتی از گرم به سرد و بلعکس به طور مرتب وجود دارد، بسیار مناسب اند.

براي مدت طولاني استفاده از مواد سراميكي به عنوان عايق در صنعت‌برق رايج بود ولي اشكالاتي كه بر اثر كاربرد اين مواد بوجود مي‌آمد محققان را بر آن داشت تا به فكر استفاده از موادي جايگزين برآيند. استفاده از عايق‌هاي پليمري يكي از انتخا‌ب‌هايي بودكه در اين راستا مطرح شد و با توسعه تكنولوژي پليمر و توليد پليمرهاي مهندسي با خواص مطلوب، توجه محققان بيشتر به اين سمت معطوف شد. استفاده از پليمر به عنوان عايق در صنعت‌برق نه تنها خواص الكتريكي مورد نياز را تامين مي‌كند بلكه نقاط ضعف سراميك را نيز برطرف مي‌كند.

در اين مقاله ضمن اشاره به معايب عايق‌هاي سراميكي كه در نتيجه سال‌ها استفاده از آنها درصنعت‌برق بدان پي‌برده شده است و طرح دلايل تمايل به جايگزيني آنها با عايق‌هاي پليمري در سال‌هاي اخير،‌نتايج امكان‌سنجي فني و اقتصادي صورت گرفته در خصوص جايگزيني بوشينگ‌هاي سراميكي ترانسفورماتورها با انواع پليمري آنها و تعيين و اولويت‌بندي جايگزين‌هاي مناسب براي اين كار با در نظر گرفتن شرايط كاربري و مسائل اقتصادي ارايه شده است.

يك فرآورده سراميكي، از گل كه مخلوطي از آب و خاك است ساخته شده، در هوا خشك و درحرارت سخت شده است.كلمه سراميك از كلمه يوناني Keramos كه خود ريشه سانسكريت دارد و به معني خاك رس پخته شده است، گرفته شده است. بنابراين چنانچه اين مفهوم از كلمه سراميك، مدنظر باشد مي‌‌توان معادل فارسي «رسينه» را براي آن پيشنهاد كرد.
عايق‌هاي چيني متداول‌ترين نوع عايق‌هاي الكتريكي هستند، چرا كه داراي مقاومت الكتريكي ونيز استحكام زيادي بوده و قيمت اوليه مناسبي دارند. به طور كلي اين مواد در فركانس‌هاي كم و در كليه ولتاژها (اعم از ولتاژ‌هاي پايين يا بالا) كاربرد دارند. براي مدتهاي طولاني، سراميك تنها ماده مورد استفاده براي كاربردهاي عايقي بوده است با اين حال اين ماده در عمل نارسايي‌هايي از جمله موارد زير را از خود نشان مي‌دهد:
- بسيار شكننده است
- اتصال قطعات فلزي به آن شكل است
- دقت ابعادي آن كم است كه اين امر باعث ايجاد مشكلات حادي در طراحي و شكل‌دهي قطعات سراميكي است.
بعد از سال 1945 و با ظهور مواد پليمري در بازارهاي تجاري،تمايل به استفاده از مواد پليمري براي ساخت عايق‌هاي الكتريكي افزايش يافت. علت اين امر توليد رزين اپوكسي با نام آرالديت بود كه باعث شد تا قطعات عايقي ارزان و كوچك با دقت ابعادي بالا وسهولت در فرآيند ساخت توليد شوند. به موازات ساخت پليمرهاي جديد، استفاده از انواع مختلف پليمر براي ساخت قطعات عايقي افزايش يافت به طوري كه در حال حاضر شركت‌هاي مختلفي در دنيا اقدام به ساخت بوشينگ و مقره‌هاي پليمري از انواع مختلف مي‌كنند.
البته در اينجا لازم به ذكر است كه عايق‌هاي سراميكي هنوز هم در مقايسه با عايق‌هاي پليمري مزيت‌هايي به شرح زير دارند:
1- از نظر قيمت ارزان‌تر از عايق‌هاي پليمري هستند.
2- روش توليد انبوه آن آسان است.
3- مواد اوليه مورد نياز جهت توليد عايق‌هاي سراميكي در داخل كشور به وفور يافت مي‌شود.
4- تجهيزات و ماشين‌آلات كارگاهي آن بسيار ارزان است.

شرح مقاله
گرچه عايق‌هاي سراميكي خواص الكتريكي مطلوبي دارند ولي نقاط ضعف آنها باعث شد تا عايق‌هاي ديگري جايگزين اين نوع عايق‌ها شوند. در ادامه به ذكر اين نقاط ضعف و مزاياي استفاده از عايق‌هاي پليمري ومقايسه بين اين دو نوع عايق پرداخته مي‌شود. همچنين نتايج حاصل از بررسي صورت گرفته جهت انتخاب بهترين نوع عايق پليمري از جنبه‌هاي فني و اقتصادي، جهت جايگزيني با بوشينگ‌هاي سراميكي ترانسفورماتورها ارايه خواهد شد.

معايب عايق‌هاي سراميكي
معايب مكانيكي
معايب مكانيكي عايق‌هاي سراميكي عبارتند از:
- پارگي عايق يا ستون عايق به علت نيروي قابل ملاحظه بيش از مقدار مجاز و قابل قبول. هنگامي كه نيروي وارد بر زنجير عايق از طرف هادي بطور قابل ملاحظه‌اي افزايش يابد، موجبات شكستگي زنجير عايق و انهدام آن را فراهم مي‌سازد.
- با توجه به اين كه عمدتاً عايق‌بندي در ايستگاه‌هاي توزيع و انتقال نيرو با عايق‌هاي سراميكي است و با توجه به تعداد زياد اين عايق‌ها در هر ايستگاه ونيز وزن زياد آنها، وزن ستون عايق‌ها افزايش مي‌يابد كه اين امر باعث افزايش حجم و وزن اسكلت فلزي و فونداسيون مربوطه مي‌شود.
- ضربه‌پذيري كم‌عايق. اين موضوع موجب مي‌شود كه در اثر كوچكترين ضربه- به جهت شكل خاص هندسي آن – توزيع تنش در همه نقاط عايق يكسان نباشد و با توجه به استحكام ناچيز سراميك در مقابل نيروهاي ديناميكي، موجب شكستن و يا ترك برداشتن عايق شود.
- با توجه به وزن بالاي ستون عايق‌هاي سراميكي، نصب آن بسيار مشكل است و نياز به جرثقيل دارد و به همين دليل زمان و هزينه مونتاژ و نصب آن بالا مي‌رود.
- با توجه به استحكام ناچيز عايق‌هاي سراميكي در موقع حمل و نقل، احتياط‌هاي لازم جهت نصب بايد بسيار وسيع و دقيق صورت گيرد تا ضربه‌اي به اين عايق‌ها وارد نشود. زيرا اين عايق‌ها ممكن است در اثر ضربه ترك بردارند و همان ترك رشد كرده، موجب ترك خوردگي كامل عايق شود.
- عايق‌هاي سراميكي داراي انعطاف‌پذيري‌ كمي هستند ولذا در مقابل نيروهاي افقي از جمله نيروي باد كه بر محور آن وارد مي‌شود داراي مقاومت كمي هستند و چون حالت انعطاف‌پذيري ندارند، در صورتي كه نيروي زيادي بر آنها وارد شود مي‌شكنند. با توجه به اين مطلب در مناطقي كه داراي طوفان‌هاي فصلي شديد هستند و يا زلزله‌خيز هستند امكان شكستن عايق‌ها وجود دارد.
- استحكام فشاري و چسبندگي عايق‌هاي سراميكي ناچيز است. به همين دليل گاهي گلويي مقره و يا آرماتور داخلي از بشقاب جدا مي‌شود كه اين امر نشان مي‌دهد استحكام فشاري و چسبندگي و فشردگي مواد و توزيع يكنواخت مواد در ساخت سراميك‌هاي با شكل هندسي ويژه امكان‌پذير نيست. البته گاهي اوقات با اصلاح قالب و قرارگيري درست آرماتور و فشردگي كامل مواد، اين مشكل تقريباً قابل حل است.

معايب حرارتي
در عايق‌هاي سراميكي، معايب حرارتي ذيل مشاهده مي‌شود:
- در ساختار لعابي كه روي عايق‌هاي سراميكي اعمال مي‌شود از چسب پلي‌وينيل استات و ديگر جسب‌هاي آلي استفاده مي‌شود. هنگامي كه اين لعاب در كوره قرار مي‌گيرد مواد فرار اين چسب‌ها با درجات فراريت مختلف در دماهاي مختلف و با سرعت‌هاي مختلف خارج مي‌شوند. به همين دليل در حين خروج اين مواد فرار، ترك‌هاي ريز كه با چشم براحتي قابل رويت نيستند در سطح عايق ايجاد مي‌شود كه اين امر بر روي خواص دي‌الكتريك عايق و تخليه جزيي و گاهاً جريان‌هاي سطحي و آلودگي سطحي تاثير بسزايي دارد. اين مشكل به هيچ شكلي قابل حل نيست.
- با توجه به اين كه دماي Tg اكثر چسب‌هاي آلي لعاب‌ها پايين است، لذا در دماهاي كمتر از صفر و يا مناطق سردسير ممكن است متناسب با نوع لعاب، ترك‌هاي ريز كه به مرور رشد مي‌كنند ايجاد شود كه اين ترك‌ها نيز مشكلاتي همچون بند بالا را بوجود مي‌آورند.
- تغييرات درجه حرارت محيط در طول سال و يا تغييرات درجه حرارت بين شب و روز در مناطق كويري و انقباض و انبساط عايق (با توجه به اين كه ضريب انبساط لعاب و بيسكويت زيرين لعاب يكسان نيست) موجب مي‌شود كه ابتدا ترك‌هاي متعدد در بدنه عايق مشاهده شود و گسترش تدريجي ترك‌ها بصورت طولي و عمقي موجب بروز تخليه جزيي مي‌شود. بروز تخليه جزيي در محل ترك‌ها و در سطح خارجي عايق، ترك‌ها را وسعت بخشيده، موجبات شكستگي عايق و برجستگي‌ها را فراهم ساخته و به قوس كامل منجر مي‌شود.

معايب الكتريكي
ايرادات الكتريكي كه در واقع به نوعي به استحكام و خواص مواد بكار رفته در لعاب و خاك چيني مربوط است عبارتند از:
- ايجاد ترك تحت تاثير جريان‌هاي ناشي از تخليه جوي و شدت ميدان قابل ملاحظه‌اي كه در قبال ولتاژهاي موجي تخليه جوي و بروز قوس از نوع قوس‌هاي برگشتي مشاهده مي‌شود. اين عارضه بطور عمده در ستون بوشينگ و يا زنجير مقره خطوط انتقال روي مي‌دهد كه البته اين ترك‌ها، به نوعي در آلودگي و جريان‌هاي سطحي تاثير بسزايي دارد.
- بروز تخليه جزيي در محل ترك‌هاي ظاهر شده در سطح خارجي عايق و گسترش تدريجي آنها. ادامه بروز تخليه جزيي موجب شكستگي تدريجي عايق وجدا شدن برجستگي‌هاي خارجي مي‌شود در اين صورت زنجير مقره تنها شامل گلويي خواهد بود. هرگونه ترك، مسير مناسب قوس جزيي را در سطح و يا در عمق مقره بين آرماتور داخلي و سطح خارجي يا هادي تحت ولتاژ بوجود مي‌آورد.

معايب خوردگي
يكي از ايرادات و مشكلات بزرگي كه در صنايع وجود دارد مشكل خوردگي است و اين ايراد به عنوان يكي از ايرادات مهم و اساسي درعايق‌هاي سراميكي نيز وجود دارد. خوردگي در سطح خارجي عايق سراميكي صنعتي به دو علت زير روي مي‌دهد:
• صدمه مكانيكي ناشي از ضربات مكانيكي و يا حرارت حاصل از تخليه جزيي در پي برقراري جريان سطحي. لازم به توضيح است كه بروز تخليه جزيي در سطح خارجي عايق و ايجاد خوردگي مكانيكي و ترك ناشي از حرارت طي مراحل زير صورت مي‌گيرد.:
- ايجاد حرارت موضعي در سطح خارجي عايق وبروز قوس‌هاي جزيي بطور چند ميلي‌متر. بروز اينگونه قوس‌ها موجب مي‌شود تا ترك و شيارهايي به عمق 1 تا 3 ميلي‌متر در سطح عايق ايجاد شود.
- با گذشت زمان و ادامه برقراري تخليه جزيي، جريان به تدريج به داخل عايق نفوذ مي‌كند.
- با قطع جريان و تخليه جزيي، لايه سطحي مجدداً رطوبت جذب كرده و با بروز قوس مجدد در شرايط مناسب اين پديده تكرار مي‌شود. بروز اين پديده به شرح فوق موجب انبساط و انقباض متوالي عايق گشته و ترك‌هاي مويي در سطح عايق ايجاد مي‌‌كند.
- با برقراري جريان سطحي و بروز قوس‌هاي موضعي ترك‌هاي ايجاد شده به تدريج به مناطق سرد گسترش مي‌يابند.
• خوردگي شيميايي. آلودگي صنعتي برحسب نوع خود مي‌تواند موجبات خوردگي در سطح عايق را فراهم سازد. به همين علت انتخاب نوع مناسب عايق همراه با حداقل لايه سطحي و شست‌وشوي مرتب از اهميت ويژه برخوردار است. هنگامي كه در آلودگي‌هايي كه در سطح عايق مي‌نشيند يون‌هايي مانند سديم، پتاسيم، ليتيم موجود باشند خوردگي شيميايي همزمان با برقراري جريان سطحي با سرعت قابل ملاحظه‌اي روي خواهد داد و هنگامي كه اين نوع خورندگي با تخليه جزيي همراه شود خورندگي به سرعت گسترش مي يابد.

معايب عايق‌هاي سراميكي از نظر آلودگي وشرايط محيطي
يكي از مهمترين ايراداتي كه بر عايق‌هاي سراميكي وارد است تاثير آلودگي‌هاي محيطي بر عملكرد اين نوع عايق‌ها است. زيرا در اثر آلودگي‌ها، فاكتورهاي اصلي عايق الكتريكي خدشه‌دار مي‌شود و تاثير بسزايي در خواص و ويژگي‌هاي عايقي اين مواد ايجاد مي‌كند. آلودگي‌هاي محيطي بر دو نوع است:
• آلودگي‌هاي طبيعي. آلودگي‌هاي محيط به صورت ذرات گرد و غبار، دوده و گازهاي شيميايي و تركيبات آنها بر سطح خارجي عايق رسوب مي‌كند و در طول زمان، لايه سطحي متشكل از ذرات با تركيبات مختلف را پديد مي‌آورد كه با گذشت زمان، اين لايه سطحي متشكل از ذرات در مجاورت رطوبت از هدايت ناچيزي برخوردار گشته و جريان تخليه را از طريق لايه و در سطح خارجي عايق بالغ بر چند ميلي‌آمپر برقرار مي‌سازد كه در صورت افزايش ضخامت لايه، جريان برقرار شده فزوني يافته و با تجاوز از مقدار مشخص، شرايط بروز قوس در سطح خارجي عايق را فراهم مي‌سازد. بدين ترتيب آلودگي‌هاي محيط و لايه سطحي ناشي از آن، ولتاژ دي‌الكتريك عايق را كاهش داده، بروز قوس در سطح خارجي را به ازاي ولتاژ اسمي سبب مي‌شود.
• آلودگي‌هاي صنعتي. اين نوع آلودگي در مناطق و نواحي صنعتي نظير كارخانجات شيميايي، رنگسازي، سيمان، ذوب فلزات و غيره مشاهده مي‌شود. در اين مراكز مواد شيميايي حاصل از كارخانجات صنعتي در فضا موجود بوده، در سطح عايق‌ها ظاهر مي‌شود. مقررات و پيش‌بيني‌هاي به عمل آمده به منظور كيفيت ايزولاسيون عايق‌ها و انتخاب مناسب آنها، متناسب با آلودگي‌هاي محيط، براي آلودگي‌هاي صنعتي و محيطي يكسان هستند. با اينهمه در مواردي كه ميزان آلودگي اعم از صنعتي ياطبيعي قابل ملاحظه باشد انجام بررسي‌ها و مطالعات دقيق به منظور انتخاب و تعيين نوع عايق مناسب صورت مي‌پذيرد.

مقاومت عايق‌‌هاي سراميكي در مقابل عوامل جوي و اشعه ماوراء بنفش
يكي از معايبي كه در مورد عايق‌هاي سراميكي وجود دارد آن است كه در مقابل نور، رطوبت، گازها و برخي مواد شيميايي ضعيف هستند. مثلاً‌در مقابل گازهاي فلوئور و كلر در مجاورت رطوبت كه توليد اسيدفلوريدريك و يا اسيد كلريدريك مي‌كند به شدت ضعيف هستند و خورده مي‌شوند. در مقابل اثرات مستقيم نور خورشيد و تشعشع ماوراء بنفش همراه با رطوبت و شرايط اكسيد‌كنندگي محيطي رنگ پريدگي،‌تخلخل، ترك خوردگي سطحي، سست‌شدن و شكنندگي ايجاد مي‌شود.
با توجه به موارد ذكر شده مي‌توان گفت كه اين عايق‌ها از دو نظر با اشكال اساسي روبرو هستند:
1- خواص فيزيكي و مكانيكي اين عايق‌ها ضعيف است.
2- خواص آلودگي اين عايق‌ها نامطلوب است

عايق‌هاي پليمري
بطور كلي دلايل اصلي كه موجب مي‌شود به جاي عايق‌هاي سراميكي از عايق‌هاي پليمري استفاده شود به شرح ذيل است:
1- خواص و ويژگي‌هاي مكانيكي عايق‌هاي سراميكي ضعيف است.
2- ميزان جذب رطوبت عايق‌هاي پليمري از عايق‌هاي سراميكي كمتر است.
3- ميزان جذب آلودگي و ايجاد جريان سطحي در عايق‌هاي سراميكي زيادتر است.
4- در ولتاژهاي بالا عايق‌هاي سراميكي مقاومت قوسي پاييني دارند.
5- ضريب دي‌الكتريك عايق‌هاي سراميكي كم است.
6- با توجه به اين كه عايق‌هاي چيني و يا شيشه‌اي به عنوان ايزولاسيون خارجي فاصله سطحي مناسبي ندارند به همين منظور جهت تامين فاصله سطحي كافي و كاهش ارتفاع عايق، از عايق‌هاي پليمري با اندازه ايده‌آل برجستگي‌ها استفاده مي‌شود.


مقايسه عايق‌هاي سراميكي وپليمري
• مقايسه از لحاظ فني: بطور خلاصه مي‌توان مزاياي عايق‌هاي پليمري را به صورت ذيل خلاصه كرد:
- مقاومت بالا در برابر انفجار بر اثر فشارهاي داخلي و يا عوامل خارجي همانند تخريب انساني.
- طول عمر بالاي 25 سال بدون افت رفتار عايقي
- عملكرد عالي در مناطق آلوده و عدم نياز به شست‌وشو
- مقاومت بالا نسبت به عوامل محيطي از قبيل اشعه UV، رطوبت و ...
- وزن كمتر (بين 10 تا 50 درصد وزن عايق‌هاي سراميكي) كه اين مساله باعث كاهش هزينه و ضايعات حمل و نقل مي‌شود.
- انعطاف‌پذيري كه سبب حذف ضايعات ناشي از شكستن عايق در مراحل توليد، حمل و نقل، نصب و بهره‌برداري مي‌شود.
- ايمني بالاتر در هنگام وقوع نقص الكتريكي
- مقاومت بالاتر نسبت به خرابكاري
- ايمني بيشتر در هنگام وقوع زلزله خصوصاً‌در عايق‌هاي مصرفي در ترانسفورماتورهاي قدرت
- عدم محدوديت در زواياي نصب
- قابليت دستيابي به فواصل خزشي بالا (به دليل خواص عايقي مطلوب) بدون افزايش قابل ملاحظه در وزن و ابعاد
- آب‌بندي موثرتر در محل اتصال عايق
- امكان افزايش فاصله سطحي در ارتفاع يكسان با عايق‌هاي سراميكي تا حدود 2 برابر، كه اين امر در مناطق با آلودگي بالا از اهميت بالايي برخوردار است.

• مقايسه از لحاظ اقتصادي: در مقايسه اقتصادي عايق‌هاي سراميكي با عايق‌هاي پليمري بايد به دو پارامتر توجه كرد:
1- هزينه اوليه عايق
2- هزينه عملياتي عايق

1- هزينه اوليه عايق: قيمت خريد عايق پليمري بيشتر از عايق سراميكي است كه ناشي از قيمت مواد اوليه مورد نياز است البته ميزان افزايش قيمت بر حسب نوع پليمر متغير است.
2- هزينه عملياتي عايق: يكي از موارد مهمي كه در بررسي فني و اقتصادي جايگزيني بايد مدنظر قرار گيرد مساله هزينه‌هاي عملياتي عايق‌ها است. هزينه‌هاي عملياتي عايق را مي‌توان به دو دسته كلي تقسيم كرد:
الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري
ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري

الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري: اين قسمت شامل كليه هزينه‌هاي قبل از نصب است. در ابتدا بايد هزينه‌هاي ساخت عايق را در نظر گرفت. عايق‌هاي سراميكي به دليل ساختارشان، در حين توليد ضايعات بيشتري را نسبت به عايق‌هاي پليمري ايجاد مي‌كنند (به عنوان مثال شكستن در كوره و تحت حرارت پخت) كه اين هزينه‌ها در انتها بر روي قيمت عايق تاثير مستقيم مي‌گذارند. همچنين عايق‌هاي سراميكي در حين حمل و نقل و نصب در محل مورد نظر دچار شكستگي مي‌شوند كه اين موضوع در مورد عايق‌هاي پليمري صادق نيست. به عبارت ديگر ضايعات عايق‌هاي سراميكي از ابتداي ساخت تا زمان نصب در محل بهره‌برداري بيشتر از عايق‌هاي پليمري است بنابراين هزينه بيشتري برمصرف‌كننده تحميل مي‌كند.
ضايعات عايق‌هاي سراميكي را مي‌توان به صورت زير عنوان كرد:
- در حين توليد عايق
- حمل از محل توليد به محل بهره‌برداري
- نصب عايق
- ضايعات ناشي از خرابكاري
- ضايعات ناشي از زلزله
طبق برآوردهاي انجام شده مجموع اين ضايعات به 10 تا 15 درصد بالغ مي‌شود. بديهي است هزينه ضايعات عايق‌ها تنها به جايگزيني آنها محدود نشده و وقفه‌هاي ايجاد شده در مراحل مختلف و نيز مشكلات حاصل از ناكارآمدي عايق تحت سرويس، هزينه‌هاي جانبي قابل ملاحظه‌اي را بر مصرف‌كنندگان تحميل مي‌كند.
ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري: اين هزينه‌ها شامل هزينه‌هاي شست‌وشوي عايق، هزينه‌هاي ناشي از شكسته‌شدن عايق و جايگزيني آن، هزينه‌هاي ناشي از ايجاد قوس الكتريكي (بر اثر آلودگي) و ... است.
عايق‌هاي سراميكي به دليل ساختارشان، احتياج به شست‌و شوي متناوب دارند. اين شستشو مخصوصاً در شرايط آب و هوايي با آلودگي بالا (مانند مناطق جنوبي) از اهميت خاصي برخوردار است. در صورت عدم توجه به اين موضوع، تشكيل قوس الكتريكي و صدمه ديدن عايق مي‌تواند هزينه‌هاي بيشتري را تحميل كند در حالي كه عايق‌هاي پليمري به دليل ويژگي‌هاي ساختاري‌شان احتياج كمتري به شست‌وشو دارند بنابراين هزينه شست‌وشوي آنها كمتر است. همچنين احتمال تشكيل قوس الكتريكي و صدمه‌ديدن عايق در اين حالت كمتر است.
با در نظر گرفتن ضايعات عايق‌هاي سراميكي كه رقمي در حدود 10 تا 15 درصد را تشكيل مي‌دهد اختلاف قيمت نهايي عايق‌هاي سراميكي و پليمري چندان تفاوتي با يكديگر نخواهد داشت. بعلاوه بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه هزينه ساليانه شست‌وشوي عايق‌هاي سراميكي در مناطق آلوده در حدود 5 تا 10 درصد قيمت عايق است كه باجايگزيني اين عايق‌ها با عايق‌هاي پليمري اين هزينه‌ها حذف خواهند شد.
حذف عمليات شست‌وشوي دوره‌اي عايق‌ها در مناطق آلوده، از ديگر مزاياي اقتصادي عايق‌هاي پليمري است. در خصوص شبكه توزيع،‌ با توجه به پراكندگي و گستردگي مناطق نصب و تعداد اين عايق‌ها در مقايسه با شبكه فوق‌توزيع و قدرت، اين مزيت از اهميت بالاتري برخوردار خواهد بود. در مناطقي همچون بندرعباس، چابهار و بخش‌هايي از استان خوزستان، سيكل شست‌شو در اكثر ماههاي سال در دوره‌هاي 20 تا 25 روزه انجام مي‌گيرد كه در صورت استفاده از عايق‌هاي پليمري نياز به اين عمليات كمتر خواهد شد.
بنابراين بطور خلاصه مي‌توان گفت كه استفاده از عايق‌هاي پليمري علاوه بر كاهش هزينه‌، افزايش كارايي خطوط انتقال نيرو و كاهش صدمات ناشي از كاركرد نامناسب عايق‌هاي سراميكي را به دنبال خواهد داشت.

روش تحقيق
در اين تحقيق جايگزيني بوشينگ‌هاي سراميكي ترانسفورماتور با انواع پليمري آنها مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين كار ابتدا شرايط كاربري اين عايق‌ها تعيين شد و سپس با بررسي رزين‌ها و الاستومرهاي مختلف ومقايسه خواص فيزيكي، مكانيكي و ... آنها با شرايط كاربري عايق‌هاي سراميكي، تعدادي از اين پليمرها انتخاب و درنهايت فرمولاسيون‌هاي مناسب براي ساخت عايق‌هاي پليمري پيشنهاد شد. انتخاب اين فرمولاسيون‌ها به صورتي انجام شده كه خواص كاربري عايق‌هاي ساخته شده با كامپاند پليمري حداقل برابر با خواص كاربري عايق سراميكي باشد (كه البته در اكثر موارد خواص كاربري عايق‌هاي پليمري بالاتر از عايق سراميكي است).
مراحل انجام اين تحقيق را مي‌توان به صورت زير بيان كرد:
1- بررسي عايق‌هاي سراميكي و تعيين شرايط كاربري آنها (نظير خواص مكانيكي، الكتريكي، شيميايي و ...)
2- استفاده از شرايط كاربري تعيين شده به عنوان مرجعي در طراحي عايق‌هاي پليمري
3- بررسي پليمرهاي مختلف و مقايسه خواص آنها با شرايط كاربري تعيين شده و حذف مواردي كه قابليت ارايه شرايط كاربري مورد نظر را نداشتند. از اين ميان تعدادي از پليمرها نيز به دليل مسائل فني و اقتصادي حذف شدند (نظير كمياب بودن و يا خاص بودن پليمر مورد نظر).
4- انتخاب نهايي تعدادي از پليمرها و ارايه فرمولاسيون اوليه براي هر يك از آنها كه بر مبناي اين فرمولاسيون‌ها، مطالعات اوليه براي برآورد قيمت عايق نيز انجام شد. در انتخاب پليمرها، هدف تعيين انواعي از پليمرها بوده كه شرايط كاربري آنها حداقل برابر شرايط كاربري سراميك باشد تا بتوان از آن در جايگزين كردن بجاي عايق‌هاي سراميكي استفاده كرد.
با توجه به مطالعات انجام شده رزين‌هايي كه مي‌توان از آنها براي ساخت عايق‌ پليمري استفاده كرد عبارتند از:

1- رزين آكريليك:
نام تجاري معروف اين رزين، پلكسي گلاس،لاكيت و آكريليت است.
- مزايا: دامنه وسيع رنگهاي آنها، شفافيت مطلوب، به آهستگي مي‌سوزند و در نتيجه سوختن دود كمي ايجاد مي‌شود يا اين كه اصلاً دودي آزاد نمي‌شود، مقاومت عالي آنها در برابر شرايط جوي و اشعه ماوراي بنفش، سهولت فرآوري، خواص الكتريكي عالي، صلبيت با استحكام ضربه‌اي خوب، صيقلي بودن خوب، پايداري ابعادي عالي و انقباض كم در قالب‌گيري، افزايش سختي دوجهتي براثر فرم‌دادن كششي.
- معايب: مقاومت ضعيف در برابر حلال‌ها، امكان ترك خوردن بر اثر تنش، قابليت احتراق، محدوديت استفاده مداوم آنها در دماي بالا (0C93)، غيرقابل ارتجاع بودن.
آكريليك‌ها بصورت كوپليمرهاي مختلفي وجود دارند كه عبارتند از:
- كوپليمر آكريليك- استايرن- آكريلونيتريل (ASA)
- كوپليمر آكريلونيتريل- بوتادين- استايرن (ABS)
- كوپليمر آكريلونيتريل- پلي‌اتيلن كلردار- استايرن (ACS)

2- رزين اپوكسي
- مزايا: محدوده وسيع شرايط تثبيت از دماي اتاق تا 350 درجه فارنهايت، عدم تشكيل تركيبات فرار در طي تثبيت، چسبندگي عالي، قابليت تشكيل اتصال عرضي با تركيبات ديگر، مناسب براي همه روش‌هاي فرآوري گرماسخت‌ها.
- معايب: پايداري كم در برابر اكسيد شدن، حساس بودن بعضي از اين تركيبات در برابر رطوبت، پايداري حرارتي تا
450-350 درجه فارنهايت، گران بودن بسياري از انواع آنها.

3- فلوئورو پلاستيك‌ها (رزين پلي‌تترافلوتورو اتيلن (PTEE)
- مزايا: عدم آتشگيري، مقاومت خوب در برابر حلال‌ها ومواد شيميايي، مقاومت خوب در مقابل عوامل جوي، ضريب اصطكاك پايين، امكان بكارگيري در محدوده وسيعي از دماها، خواص الكتريكي بسيار خوب.
- معايب: عدم امكان استفاده از روش‌هاي معمولي در فرآيند آن، سمي بودن محصولات ناشي از تخريب حرارتي، داشتن خزش، نفوذ‌پذيري، نياز به دماي بالا هنگام فرايند، استحكام اندك، دانسته زياد، قيمت نسبتاً بالا.

4- رزين‌هاي فنوليك
- مزايا: قيمت نسبتاً كم، مناسب بودن براي استفاده تا دماي 250 درجه سانتيگراد، مقاومت عالي در مقابل حلال، سختي مناسب، تراكم‌‌پذيري خوب، استحكام زياد، قابليت خاموش‌شوندگي خودبخود، ويژگي‌هاي الكتريكي عالي.
- معايب: احتياج به پركننده براي قالب‌گيري، مقاومت كم در مقابل بازها و اكسيدكننده‌ها، آزاد شدن مواد فرار طي تثبيت (يك پليمر تراكمي)، تيره بودن رنگ (به دليل بدرنگ شدن در نتيجه اكسيداسيون).

5- رزين ‌پلي‌كربنات
- مزايا: ضربه‌پذيري بسيار خوب، مقاومت بسيار خوب در مقابل خزش، دارا بودن درجات متنوعي از شفافيت، قابليت كاربرد مداوم تادماي بيش از 120 درجه سانتيگراد، پايداري ابعادي بسيار خوب.
- معايب: عدم قابليت فرايند در دماي بالا، مقاومت ضعيف در مقابل قلياها، آسيب‌پذيري در مقابل حلال‌ها، نياز به تثبيت‌كننده ماوراي بنفش.

6- رزين‌ سيليكوني
الاستومرهايي كه مي‌توان از آنها براي ساخت عايق‌هاي پليمري استفاده كرد عبارتند از:

1- EPDM
- مزايا: مقاومت عالي در برابر گرما، اُزن و نور خورشيد، انعطاف‌پذيري خيلي خوب در دماهاي پايين، مقاومت خوب در برابر بازها، اسيدها و حلال‌هاي اكسيژن‌دار، مقاومت فوق‌العاده در برابر آب و بخار آب، پايداري عالي رنگ.
- معايب: مقاومت ضعيف در برابر روغن، بنزين و حلال‌هاي هيدروكربني، چسبندگي ضعيف به الياف وفلزات

2- سيليكون
- مزايا: مقاومت برجسته در برابر گرماي زياد، انعطاف پذيري عالي در دماهاي پايين، مانايي فشاري كم، عايق‌كنندگي الكتريكي خيلي خوب، مقاومت عالي در برابر شرايط جوي، ازن، نور خورشيد و اكسايش، پايداري و حفظ رنگ فوق‌العاده.
- معايب: مقاومت ضعيف در برابر سايش، پارگي و رشد بريدگي، استحكام كششي كم، مقاومت نامطلوب و پايين در برابر روغن، بنزين و حلال‌ها، مقاومت ضعيف در برابر بازها و اسيدها.

3- هيپالون
- مزايا: تاخيراندازي خوب در برابر اشتعال، مقاومت سايشي خوب، مقاومت فوق‌العاده در برابر شرايط جوي، ازن، نور خورشيد و اكسايش، مقاومت عالي در برابر بازها و اسيدها، پايداري و حفظ رنگ خيلي خوب، مقاومت متوسط در برابر روغن و بنزين.
- معايب: مقاومت ضعيف تا متوسط در برابر حلال‌هاي آروماتيك، انعطاف‌پذيري محدود در دماهاي پايين، جهندگي و مانايي فشاري متوسط.
درادامه الويت‌بندي پليمرهاي انتخابي بر اساس مزيت‌هاي فني و اقتصادي آنها ارايه شده است.

4- انتخاب عايق پليمري مناسب
با مقايسه شرايط كاربري مورد نظر براي اين عايق‌ها با مشخصات پليمرهاي پيشنهادي در بند قبل و نيز با در نظر گرفتن مسائل اقتصادي، مي‌توان انتخاب مناسبترين پليمر براي اين كاربرد را مطابق جدول 1 اولويت‌بندي كرد:

نتيجه‌گيري
استفاده از عايق‌هاي پليمري به جاي عايق‌هاي سراميكي گرچه هزينه‌هاي اوليه بيشتري را بر مصرف‌كننده تحميل مي‌كند ولي از آنجايي كه هزينه‌هاي عملياتي عايق‌هاي پليمري بسيار كمتر از عايق‌هاي سراميكي است در مجموع هزينه استفاده از عايق‌هاي پليمري را نسبت به عايق‌هاي سراميكي كاهش مي‌دهد. همچنين بايد توجه داشت كه استفاده از عايق‌هاي پليمري كاهش خطا را در شبكه‌هاي توزيع و انتقال به همراه خواهد داشت كه اين خود باعث كاهش بسيار در هزينه‌هاي مصرف‌كننده خواهد شد. در صورت جايگزيني بوشينگ‌هاي سراميكي ترانسفورماتورها با نوع پليمري، مناسبترين نوع پليمرها به ترتيب عبارتند از: پليمرهاي اپوكسي، لاستيك‌ سيليكوني، هيپالون، EPDM-NR، پلي كربنات، فلوئور كربن، اكريليك، فنوليك و سيليكون رزين.

چکیده

در این تحقیق ساخت و تعیین مشخصات غشاهاي نانوکامپوزیت پلی ایمید- سیلوکسان داراي مقادیر مختلف سیلیکا مورد

بررسی قرار گرفت. نمونه ها با استفاده از مواد پیروملیتیک دي انیدرید، آمینو آلکوکسی سیلان و تترا متوکسی سیلان از

طریق واکنش هاي پلیمریزاسیون تراکمی، ایمیدي کردن و سل- ژل ساخته شدند. از روش هاي پوشش دهی چرخشی و

فروبري براي پوشش دادن غشاها بر روي پایه ها استفاده شد. خواص مولکولی و حرارتی این مواد به وسیله طیف سنجی

مادون قرمز و آنالیز تجزیه گرماوزنی تعیین گردید. وجود نواحی کریستالی درون فیلم هاي هیبرید با استفاده از پراش پرتو

مورد بررسی قرار گرفت. براي تعیین کیفیت پوشش ها و تعیین اندازه ذرات سیلیکا از میکروسکوپ الکترونی روبشی و X

در طیف Si-O-Si میکروسکوپ الکترونی عبوري استفاده شد. نتایج طیف سنجی مادون قرمز، وجود پیوندهاي ایمید و

این مواد را تأیید کردند. کاهش وزن نمونه هاي هیبرید کمتر از نمونه هاي پلیمري خالص بوده و با افزایش مقدار سیلیکا

1-3 و در ?m پایداري حرارتی افزایش یافت. این مواد آمورف بودند. ضخامت فیلم ها در روش پوشش دهی چرخشی

5-7 بود. ذرات سیلیکا در مقیاس نانومتري در زمینه پلیمر پراکنده شده بودند. ?m روش فروبري

واژه هاي کلیدي: نانوکامپوزیت، پلی ایمید- سیلیکا، سل - ژل، پوشش دهی.

1

غشاهاي ساخته شده از پلیمرهاي آلی مانند پلی آمیدها و همچنین غشاهاي ساخته شده از مواد غیرآلی مانند آلومینا در

بسیاري از فرآیندهاي جداسازي غشایی به کار می روند [ ١]. با این که در مقایسه با برخی از غشاهاي معدنی، غشاهاي

پلیمري از نظر جداسازي کارآیی نسبتاً کمتري دارند، اما فرآیند پذیري و قیمت کم غشاهاي پلیمري در مقایسه با غشاهاي

معدنی، سبب می شود که استفاده از مواد پلیمري براي بسیاري از کاربرد هاي صنعتی در زمینه جداسازي گازها مورد توجه

قرار گیرد. بهبود کارآیی غشاها این امکان را به وجود می آورد که از آن ها به جاي دیگر تکنولوژي هاي جداسازي مانند

تقطیر و جذب براي جداسازي و خالص سازي گازها و مایعات، استفاده نمود [ ٢]. تکنولوژي هاي غشایی به انرژي کمی

نیاز داشته و از نظر زیست محیطی مناسب تر می باشند.

در سال هاي اخیر، تحقیقات بسیاري به منظور کسب دانش بیشتر در این زمینه و بهبود کارآیی غشاهاي پلیمري صورت

گرفته است. در این راستا، اخیراً به ساخت غشاهاي نانوکامپوزیتی توجه بسیاري شده است. بسیاري از غشاهاي

نانوکامپوزیتی پلیمري- معدنی، تراوش پذیري بهتر و همچنین انتخاب پذیري مشابه و حتی بهبود یافته اي براي گازها در

مقایسه با غشاهاي پلیمري داشته اند. در مواد نانوکامپوزیت این امکان وجود دارد که امتیازات هر دو نوع ماده با یکدیگر

ترکیب گردد: براي مثال این مواد می توانند انعطاف پذیري و فرآیند پذیري پلیمرها، و انتخاب پذیري و پایداري حرارتی

پرکن هاي معدنی را به صورت هم زمان دارا باشند. در میان غشاهاي نانوکامپوزیت مواد پلی ایمید- سیلیکا بیشتر مورد

بررسی قرار گرفته اند [ ٣]. همچنین در مقالات به منظور بهبود خواص غشاها، انواع مختلفی از مواد که ترکیبی از

.[ سیلوکسان و پلی ایمید می باشند، ارائه شده اند [ ۴

یکی از روش هاي ساخت غشاهاي نانوکامپوزیت که داراي مزایاي بسیاري می باشد، روش سل- ژل است. با استفاده از

فرآیند سل- ژل امکان ایجاد فاز غیرآلی با پراکندگی بسیار ریز حتی در مقیاس مولکولی، در یک زمینه پلیمري آلی وجود

دارد [ ١]. خصوصیات مواد ساخته شده با این روش تابع عواملی همچون ساختار آلکوکسید، نسبت آب به آلکوکسید،

.[ اسیدي یا بازي بودن محیط واکنش و غیره است [ ۵

ژولی و همکارانش [ ۶] با استفاده از فرآیند سل- ژل موفق به ساخت غشاهاي کامپوزیتی پلی ایمید- سیلیکا شدند. این

غشاها تراوش پذیري بیشتري نسبت به پلی ایمید خالص داشته و افزایش اندکی در انتخاب پذیري نیز در مقایسه با پلیمر

.[ خالص از خود نشان دادند [ ۶

کرنلیس و همکارانش [ ۵] با استفاده از آلکوکسی سیلان هاي مختلف و به کارگیري فرآیند سل- ژل موفق به ساخت

غشاهاي پلی ایمید- سیلیکا با خواص مختلف شدند. آن ها در زمینه تأثیر نوع آلکوکسی سیلان و وجود پیوندهاي

.[ کوولانسی میان زمینه پلیمري و فاز غیرآلی بر روي خواص غشاء، بررسی هاي مختلفی انجام دادند [ ۵

اسمایهی و همکارانش [ ۴] بر روي دو نوع ماده پلی (ایمید- سیلوکسان) ساخته شده با دو نوع عامل اتصال دهنده و استفاده

از تترامتوکسی سیلان به عنوان سازنده شبکه سیلیکا، تحقیق نمودند.آن ها نشان دادند که تراوش پذیري گاز با افزایش

سیلوکسان به زمینه پلیمري افزایش می یابد و خواص غشاهاي به دست آمده به نوع عامل اتصال دهنده و مقدار سیلیکاي

.[ موجود در آن ها بستگی دارد [ ۴

با توجه به اهمیت دستیابی به دانش فنی و توسعه کاربرد تکنولوژي غشایی در فرآیندهاي جداسازي، در این تحقیق

نانوکامپوزیت هاي پلی ایمید- سیلوکسان با مقادیر مختلف سیلیکا ساخته شدند. بدین منظور از واکنش هاي پلیمریزاسیون

تراکمی، ایمیدي کردن و سل- ژل استفاده گردید. روش مورد استفاده مشابه با روش به کار گرفته شده توسط اسمایهی و

همکارانش می باشد با این تفاوت که براي پوشش دهی پایه به جاي روش قالب ریزي از روش هاي پوشش دهی چرخشی

و فروبري استفاده شده است. همچنین در این تحقیق، خواص نانوکامپوزیت هاي ساخته شده با مقادیر مختلفی از سیلیکا به

وسیله روش هاي گوناگون مورد بررسی قرار گرفت

قطعاً شما تمايل داريد كه سطح كاشي‌هاي مورد استفاده در منازل و يا محيط كار و حتي بيمارستان‌ها تميز باشد. اما مي‌دانيد كه فرآيند تميز كردن سطح كاشي‌ها، علاوه بر سخت بودن، بسيار زمان‌بر و پرهزينه بوده و بايد با استفاده از محلول‌هاي شيميايي ضدعفوني و پاك‌كننده اين كار صورت گيرد. حتماً تجربه استفاده از وايتكس، انواع جرم‌گير و محصولات مشابه براي زدودن ذرات آلوده سطح كاشي‌ها را داشته‌ايد و ديده‌ايد كه استفاده از اين مواد براي سيستم تنفسي بدن نيز خطرناك است. خدا نكند كه اشتباهاً دو ماده واكنش دهنده از محصولات جرم‌گير را با هم مخلوط كرده باشيد و گاز متصاعد شده از آن را تنفس كرده باشيد. آيا راه‌حل ديگري در اين ميان وجود دارد؟ يكي از راه‌حل‌هاي موجود كه امروزه محققين و صنعتگران براي رفع اين مشكل به آن روي آورده‌اند اتسفاده از كاشي‌هاي فتوكاتاليست است. كاشي‌هاي فتوكاتاليست در حقيقت كاشي‌هاي ضدميكروب، خودتميزكننده و تجزيه‌كننده آلودگي سطح كاشي با استفاده اندكي از نور خورشيد، اكسيژن و مقداري رطوبت محيط هستند. نتيجه كار محيط تميزتر، سطح بدون آلودگي و هزينه كم‌تر نظافت است.

كاشي‌هاي فتوكاتليست چيستند؟

در ابتدا بد نيست كه كمي به دانشي كه پشت اين قضيه وجود دارد نيم نگاهي نموده باشيم. تعريف پديده "فتوكاتاليست" بدين ترتيب است كه فلز نيمه‌هادي راديكال‌هاي آزاد را با كمك آب موجود در محيط، اكسيژن هوا و نور ماورا بنفش خورشيد توليد باردار نموده بدون اينكه خود فلز آسيب ببيند. اين راديكال‌هاي آزاد باردار به عنوان يك عامل محرك بيولوژيكي و شيميايي عمل مي‌نمايند. مواد زيادي هستند كه خاصيت فتوكاتاليستي دارند. دي‌اكسيد تيتانيوم به عنوان يكي از اصلي‌ترين مواد مناسب براي استفاده در فرآيند فتوكاتاليست شناخته شده است. دي‌اكسيد تيتانيوم يا TiO2 در سه شكل كريستالي در طبيعت وجود دارد و از اين ميان ساختار "آناتاز" به عنوان يكي از موثرترين مواد فتوكاتاليست زير نوز ماورا بنفش عمل مي‌نمايد.  بعد از اينكه در دهه 1970 اين خاصيت شناخته شد TiO2 به عنوان عامل واكنش فتوكاتاليست مورد تحقيق و بررسي قرار  گرفت. كاشي‌هاي سراميكي با لايه‌اي نازك از دي‌اكسيد تيتانيوم در سطح‌‌شان امروزه در بازار با خاصيت بي‌نظير و يكتاي خودتميزشوندگي شناخته شده‌اند.

خصوصيات كاشي‌هاي فتوكاتاليست

يكي از خصوصيات مهم TiO2 به عنوان ماده فتوكاتاليست اين است كه اين ماده براي انسان سمي نمي‌باشد و قدرت اكسيدكنندگي بالاي اين ماده در هنگامي كه در مواجهه با نور ماورا بنفش كه با طول موج كم‌تر از 385 نانومتر است قرار مي‌گيرد بسيار حايز اهميت است. با راديكال‌هاي هيدروكسيل و يون‌هاي سوپراكسيد، فتوكاتاليست‌هاي TiO2 مي‌توانند مواد ارگانيك را با استفاده از واكنش‌هاي اكسيداسيون متوالي به دي‌اكسيدكربن تبديل نمايند. TiO2 هم‌چنين خاصيت تركنندگي سطح را به وسيله افزايش زاويه بين آب و پوشش TiO2 بهبود مي‌بخشد. اين خاصيت دي‌اكسيد تيتانيوم و ساير مواد فتوكاتاليست مي‌تواند سه مزيت براي اين مواد ايجاد نمايد:

نقش ضد ميكروبي:

بسياري از ميكروارگانيسم‌ها شامل باكتري‌ها، ويروس‌ها، قارچ‌ها و ... مي‌تواند توسط اين پوشش از بين بروند. پوشش ديواره سلولي اين موجودات، به وسيله فتوكاتاليست‌ها تجزيه شده و در نتيجه ميكروارگانسيم مذكور كشته مي‌شود‌ و سپس خاصيت تركنندگي سطح باعث مي‌شود كه تركيبات باقي مانده در سطح نيز شسته شوند.

رفع بوي بد:

راديكال‌هاي آزاد اين قابليت را دارند كه تركيبات بخار شدني ارگانيك روي سطح را كه منجر به ايجاد بوي بد مي‌شوند را با شكستن پيوندهاي مولكولي بين‌‌شان از بين ببرد. برخي از تركيبات بدبو نظير فرمالدييد، بنزين و تعداد زيادي از هيدروكربن‌هاي ديگر شامل اين موضوع مي‌شود. هم‌چنين فتوكاتاليست‌ها، عناصر آلوده‌كننده ارگانيك را نيز از بين مي‌برند.

تصفيه هوا

مواد فتوكاتاليست هم‌چنين باعث ايجاد خلوص در هوا، با از بين بردن مواد سمي موجود در هوا از قبيل تركيبات اكسيد نيتروژن (NOx) مي‌شود. NOx منجر به ايجاد بيماري‌هاي فراوان تنفسي در انسان مي‌‌شود و هم‌چنين به همراه  اكسيد سولفور كه سمي است با باران‌هاي اسيدي مي‌توانند به محيط زيست نيز آسيب برسانند.

كاربرد كاشي‌هاي فتوكاتاليست در كجاست؟

خاصيت خودتميزكنندگي كاشي‌هاي فتوكاتاليست منجر به استفاده از اين كاشي‌ها در محيط‌هاي مختلفي هم‌چون آشپزخانه، بيمارستان‌ها، ساختمان‌هاي شهري و ... مي‌گردد. علاوه بر مزيت‌هاي سه‌گانه گفته شده استفاده از كاشي‌هاي فتوكاتاليست منجر به كاهش استفاده از مواد شيميايي و بهداشتي شده كه باعث كاهش آلودگي محيط زيست و در نتيجه ايجاد نشدن مواد آلي و غيرآلي آلوده كننده براي توليد اين مواد خواهد شد. اين كاشي‌ها براي مناطق آلوده شهري بسيار مناسب هستند. با نصب اين كاشي‌ها در محيط بيروني ساختمان علاوه بر جلوه زيباي سطحي، محيط زيست از نظر گازهاي سمي تصفيه شده و هم‌چنين نماي بيرون ساختمان همواره تميز باقي مي‌ماند.

محدويت‌هاي TiO2 چيست؟

عملكرد صحيح اكسيد تيتانيوم وابسته به همساني لايه TiO2 در سطح كاشي دارد و اگر بين لايه‌هاي TiO2 فاصله نباشد عملكرد اين لايه بسيار بهتر خواهد شد. اين لايه در تمامي محدوده‌هاي دمايي كاربرد دارد اما در دماهاي زير 10 درجه سانتيگراد فعاليت آن كم‌تر ملموس است. هم‌چنين در محيط‌هاي بسيار خشك نيز اين فاكتور كه نياز به رطوبت محيط دارد فعاليت‌ كم‌تري خواهد داشت. بنابراين در روزهاي خشك و سرد فعاليت فتوكاتاليستي محدود خواهد شد. باران مي‌تواند به فعاليت بهتر سيستم كمك كند و فقدان باران در محيط از تميزشدن سطح مي‌كاهد. با توجه به اينكه خاصيت فتوكاتاليستي به‌طور خود بخود از بين نمي‌رود، بنابراين شاهد از بين رفتن خودبخودي اين خاصيت در سطح كاشي نيستيم اما فعاليت آن مجدداً با شستشوي عناصري كه منجر به محدوديت كاركرد اين خاصيت مي‌شود برقرار مي‌گردد.

امروزه آزمايشات زيادي براي افزايش خاصيت فتوكاتاليستي با استفاده از فعاليت مواد نيمه هادي براي افزايش خاصيت آنتي باكتريالي كاشي‌ها در تمامي دنيا در حال انجام است و در آينده قطعاً شاهد نوآوري‌هاي بيشتري در اين خصوص خواهيم بود.

 منبع:

نشريه tilemagonline - ترجمه و تاليف نشريه سراميك و ساختمان

قطعاً شما تمايل داريد كه سطح كاشي‌هاي مورد استفاده در منازل و يا محيط كار و حتي بيمارستان‌ها تميز باشد. اما مي‌دانيد كه فرآيند تميز كردن سطح كاشي‌ها، علاوه بر سخت بودن، بسيار زمان‌بر و پرهزينه بوده و بايد با استفاده از محلول‌هاي شيميايي ضدعفوني و پاك‌كننده اين كار صورت گيرد. حتماً تجربه استفاده از وايتكس، انواع جرم‌گير و محصولات مشابه براي زدودن ذرات آلوده سطح كاشي‌ها را داشته‌ايد و ديده‌ايد كه استفاده از اين مواد براي سيستم تنفسي بدن نيز خطرناك است. خدا نكند كه اشتباهاً دو ماده واكنش دهنده از محصولات جرم‌گير را با هم مخلوط كرده باشيد و گاز متصاعد شده از آن را تنفس كرده باشيد. آيا راه‌حل ديگري در اين ميان وجود دارد؟ يكي از راه‌حل‌هاي موجود كه امروزه محققين و صنعتگران براي رفع اين مشكل به آن روي آورده‌اند اتسفاده از كاشي‌هاي فتوكاتاليست است. كاشي‌هاي فتوكاتاليست در حقيقت كاشي‌هاي ضدميكروب، خودتميزكننده و تجزيه‌كننده آلودگي سطح كاشي با استفاده اندكي از نور خورشيد، اكسيژن و مقداري رطوبت محيط هستند. نتيجه كار محيط تميزتر، سطح بدون آلودگي و هزينه كم‌تر نظافت است.

كاشي‌هاي فتوكاتليست چيستند؟

در ابتدا بد نيست كه كمي به دانشي كه پشت اين قضيه وجود دارد نيم نگاهي نموده باشيم. تعريف پديده "فتوكاتاليست" بدين ترتيب است كه فلز نيمه‌هادي راديكال‌هاي آزاد را با كمك آب موجود در محيط، اكسيژن هوا و نور ماورا بنفش خورشيد توليد باردار نموده بدون اينكه خود فلز آسيب ببيند. اين راديكال‌هاي آزاد باردار به عنوان يك عامل محرك بيولوژيكي و شيميايي عمل مي‌نمايند. مواد زيادي هستند كه خاصيت فتوكاتاليستي دارند. دي‌اكسيد تيتانيوم به عنوان يكي از اصلي‌ترين مواد مناسب براي استفاده در فرآيند فتوكاتاليست شناخته شده است. دي‌اكسيد تيتانيوم يا TiO2 در سه شكل كريستالي در طبيعت وجود دارد و از اين ميان ساختار "آناتاز" به عنوان يكي از موثرترين مواد فتوكاتاليست زير نوز ماورا بنفش عمل مي‌نمايد.  بعد از اينكه در دهه 1970 اين خاصيت شناخته شد TiO2 به عنوان عامل واكنش فتوكاتاليست مورد تحقيق و بررسي قرار  گرفت. كاشي‌هاي سراميكي با لايه‌اي نازك از دي‌اكسيد تيتانيوم در سطح‌‌شان امروزه در بازار با خاصيت بي‌نظير و يكتاي خودتميزشوندگي شناخته شده‌اند.

خصوصيات كاشي‌هاي فتوكاتاليست

يكي از خصوصيات مهم TiO2 به عنوان ماده فتوكاتاليست اين است كه اين ماده براي انسان سمي نمي‌باشد و قدرت اكسيدكنندگي بالاي اين ماده در هنگامي كه در مواجهه با نور ماورا بنفش كه با طول موج كم‌تر از 385 نانومتر است قرار مي‌گيرد بسيار حايز اهميت است. با راديكال‌هاي هيدروكسيل و يون‌هاي سوپراكسيد، فتوكاتاليست‌هاي TiO2 مي‌توانند مواد ارگانيك را با استفاده از واكنش‌هاي اكسيداسيون متوالي به دي‌اكسيدكربن تبديل نمايند. TiO2 هم‌چنين خاصيت تركنندگي سطح را به وسيله افزايش زاويه بين آب و پوشش TiO2 بهبود مي‌بخشد. اين خاصيت دي‌اكسيد تيتانيوم و ساير مواد فتوكاتاليست مي‌تواند سه مزيت براي اين مواد ايجاد نمايد:

نقش ضد ميكروبي:

بسياري از ميكروارگانيسم‌ها شامل باكتري‌ها، ويروس‌ها، قارچ‌ها و ... مي‌تواند توسط اين پوشش از بين بروند. پوشش ديواره سلولي اين موجودات، به وسيله فتوكاتاليست‌ها تجزيه شده و در نتيجه ميكروارگانسيم مذكور كشته مي‌شود‌ و سپس خاصيت تركنندگي سطح باعث مي‌شود كه تركيبات باقي مانده در سطح نيز شسته شوند.

رفع بوي بد:

راديكال‌هاي آزاد اين قابليت را دارند كه تركيبات بخار شدني ارگانيك روي سطح را كه منجر به ايجاد بوي بد مي‌شوند را با شكستن پيوندهاي مولكولي بين‌‌شان از بين ببرد. برخي از تركيبات بدبو نظير فرمالدييد، بنزين و تعداد زيادي از هيدروكربن‌هاي ديگر شامل اين موضوع مي‌شود. هم‌چنين فتوكاتاليست‌ها، عناصر آلوده‌كننده ارگانيك را نيز از بين مي‌برند.

تصفيه هوا

مواد فتوكاتاليست هم‌چنين باعث ايجاد خلوص در هوا، با از بين بردن مواد سمي موجود در هوا از قبيل تركيبات اكسيد نيتروژن (NOx) مي‌شود. NOx منجر به ايجاد بيماري‌هاي فراوان تنفسي در انسان مي‌‌شود و هم‌چنين به همراه  اكسيد سولفور كه سمي است با باران‌هاي اسيدي مي‌توانند به محيط زيست نيز آسيب برسانند.

كاربرد كاشي‌هاي فتوكاتاليست در كجاست؟

خاصيت خودتميزكنندگي كاشي‌هاي فتوكاتاليست منجر به استفاده از اين كاشي‌ها در محيط‌هاي مختلفي هم‌چون آشپزخانه، بيمارستان‌ها، ساختمان‌هاي شهري و ... مي‌گردد. علاوه بر مزيت‌هاي سه‌گانه گفته شده استفاده از كاشي‌هاي فتوكاتاليست منجر به كاهش استفاده از مواد شيميايي و بهداشتي شده كه باعث كاهش آلودگي محيط زيست و در نتيجه ايجاد نشدن مواد آلي و غيرآلي آلوده كننده براي توليد اين مواد خواهد شد. اين كاشي‌ها براي مناطق آلوده شهري بسيار مناسب هستند. با نصب اين كاشي‌ها در محيط بيروني ساختمان علاوه بر جلوه زيباي سطحي، محيط زيست از نظر گازهاي سمي تصفيه شده و هم‌چنين نماي بيرون ساختمان همواره تميز باقي مي‌ماند.

محدويت‌هاي TiO2 چيست؟

عملكرد صحيح اكسيد تيتانيوم وابسته به همساني لايه TiO2 در سطح كاشي دارد و اگر بين لايه‌هاي TiO2 فاصله نباشد عملكرد اين لايه بسيار بهتر خواهد شد. اين لايه در تمامي محدوده‌هاي دمايي كاربرد دارد اما در دماهاي زير 10 درجه سانتيگراد فعاليت آن كم‌تر ملموس است. هم‌چنين در محيط‌هاي بسيار خشك نيز اين فاكتور كه نياز به رطوبت محيط دارد فعاليت‌ كم‌تري خواهد داشت. بنابراين در روزهاي خشك و سرد فعاليت فتوكاتاليستي محدود خواهد شد. باران مي‌تواند به فعاليت بهتر سيستم كمك كند و فقدان باران در محيط از تميزشدن سطح مي‌كاهد. با توجه به اينكه خاصيت فتوكاتاليستي به‌طور خود بخود از بين نمي‌رود، بنابراين شاهد از بين رفتن خودبخودي اين خاصيت در سطح كاشي نيستيم اما فعاليت آن مجدداً با شستشوي عناصري كه منجر به محدوديت كاركرد اين خاصيت مي‌شود برقرار مي‌گردد.

امروزه آزمايشات زيادي براي افزايش خاصيت فتوكاتاليستي با استفاده از فعاليت مواد نيمه هادي براي افزايش خاصيت آنتي باكتريالي كاشي‌ها در تمامي دنيا در حال انجام است و در آينده قطعاً شاهد نوآوري‌هاي بيشتري در اين خصوص خواهيم بود.

 منبع:

نشريه tilemagonline - ترجمه و تاليف نشريه سراميك و ساختمان

تعجب نکنید بله این منم که میخوام بالاخره یه مطلب علمی بذارم. راستش داشتم تو اینترنت میگشتم که این مطلبو دیدم جالبه بد نیست شما هم بخونیدش

سرامیک های نانو ، سرامیک هایی هستند که اندازه دانه ها یا اجزای سازنده ی آن ها در حد نانومتر است.
سرامیک های نانو ساختاری مستحکم تر و انعطاف پذیر تر سرامیک های میکرو ساختار می باشند .
سرامیک های پیشرفته به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که دارند در بسیاری از صنایع جزو اجزای مهم محسوب می شوند . به عنوان مثال در صنایع شیمیایی به دلیل مقاومت خوبی که در برابر اسیدها و سایر مواد خورنده دارند مورد توجه می باشند . در صنایع هوا- فضا مقاومت این مواد در مقابل حرارت اهمیت زیادی دارد . در صنایع الکترونیک و ارتباطات به دلیل خواص نوری و الکتریکی خوبی که دارند از اجزای مهم محسوب می شوند .
ابررساناهای نانوسرامیکی امروزه در برخی از کابل ها و میدان های الکتریکی به کار رفته اند . مغناطیس های فریتی نانوسرامیکی در ساخت تلفن های همراه کوچکتر و قدرتمندتر کاربرد وسیعی دارند.
امروزه در بیوتکنولوژی در مورد کاشت میکرونی در بدن تحقیق می شود که قرار است به عنوان یک راکتور در بدن انسان کار کند . در این زمنیه به حسگر های سرامیکی در مقیاس نانومتر احتیاج خواهد بود .
در تکنولوژی ساخت کامپیوترها نیز امکان وقوع تحولاتی در راستای استفاده از تراشه های نانوسرامیکی به جای تراشه های سیلیکونی امروزی وجود دارد.

دوستان بی زحمت همینجا دروغ ۱۳ خودتون رو بگین .

تعجب نکنید بله این منم که میخوام بالاخره یه مطلب علمی بذارم. راستش داشتم تو اینترنت میگشتم که این مطلبو دیدم جالبه بد نیست شما هم بخونیدش

سرامیک های نانو ، سرامیک هایی هستند که اندازه دانه ها یا اجزای سازنده ی آن ها در حد نانومتر است.
سرامیک های نانو ساختاری مستحکم تر و انعطاف پذیر تر سرامیک های میکرو ساختار می باشند .
سرامیک های پیشرفته به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که دارند در بسیاری از صنایع جزو اجزای مهم محسوب می شوند . به عنوان مثال در صنایع شیمیایی به دلیل مقاومت خوبی که در برابر اسیدها و سایر مواد خورنده دارند مورد توجه می باشند . در صنایع هوا- فضا مقاومت این مواد در مقابل حرارت اهمیت زیادی دارد . در صنایع الکترونیک و ارتباطات به دلیل خواص نوری و الکتریکی خوبی که دارند از اجزای مهم محسوب می شوند .
ابررساناهای نانوسرامیکی امروزه در برخی از کابل ها و میدان های الکتریکی به کار رفته اند . مغناطیس های فریتی نانوسرامیکی در ساخت تلفن های همراه کوچکتر و قدرتمندتر کاربرد وسیعی دارند.
امروزه در بیوتکنولوژی در مورد کاشت میکرونی در بدن تحقیق می شود که قرار است به عنوان یک راکتور در بدن انسان کار کند . در این زمنیه به حسگر های سرامیکی در مقیاس نانومتر احتیاج خواهد بود .
در تکنولوژی ساخت کامپیوترها نیز امکان وقوع تحولاتی در راستای استفاده از تراشه های نانوسرامیکی به جای تراشه های سیلیکونی امروزی وجود دارد.

دوستان بی زحمت همینجا دروغ ۱۳ خودتون رو بگین .

تعجب نکنید بله این منم که میخوام بالاخره یه مطلب علمی بذارم. راستش داشتم تو اینترنت میگشتم که این مطلبو دیدم جالبه بد نیست شما هم بخونیدش

سرامیک های نانو ، سرامیک هایی هستند که اندازه دانه ها یا اجزای سازنده ی آن ها در حد نانومتر است.
سرامیک های نانو ساختاری مستحکم تر و انعطاف پذیر تر سرامیک های میکرو ساختار می باشند .
سرامیک های پیشرفته به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که دارند در بسیاری از صنایع جزو اجزای مهم محسوب می شوند . به عنوان مثال در صنایع شیمیایی به دلیل مقاومت خوبی که در برابر اسیدها و سایر مواد خورنده دارند مورد توجه می باشند . در صنایع هوا- فضا مقاومت این مواد در مقابل حرارت اهمیت زیادی دارد . در صنایع الکترونیک و ارتباطات به دلیل خواص نوری و الکتریکی خوبی که دارند از اجزای مهم محسوب می شوند .
ابررساناهای نانوسرامیکی امروزه در برخی از کابل ها و میدان های الکتریکی به کار رفته اند . مغناطیس های فریتی نانوسرامیکی در ساخت تلفن های همراه کوچکتر و قدرتمندتر کاربرد وسیعی دارند.
امروزه در بیوتکنولوژی در مورد کاشت میکرونی در بدن تحقیق می شود که قرار است به عنوان یک راکتور در بدن انسان کار کند . در این زمنیه به حسگر های سرامیکی در مقیاس نانومتر احتیاج خواهد بود .
در تکنولوژی ساخت کامپیوترها نیز امکان وقوع تحولاتی در راستای استفاده از تراشه های نانوسرامیکی به جای تراشه های سیلیکونی امروزی وجود دارد.

دوستان بی زحمت همینجا دروغ ۱۳ خودتون رو بگین .

تعجب نکنید بله این منم که میخوام بالاخره یه مطلب علمی بذارم. راستش داشتم تو اینترنت میگشتم که این مطلبو دیدم جالبه بد نیست شما هم بخونیدش

سرامیک های نانو ، سرامیک هایی هستند که اندازه دانه ها یا اجزای سازنده ی آن ها در حد نانومتر است.
سرامیک های نانو ساختاری مستحکم تر و انعطاف پذیر تر سرامیک های میکرو ساختار می باشند .
سرامیک های پیشرفته به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که دارند در بسیاری از صنایع جزو اجزای مهم محسوب می شوند . به عنوان مثال در صنایع شیمیایی به دلیل مقاومت خوبی که در برابر اسیدها و سایر مواد خورنده دارند مورد توجه می باشند . در صنایع هوا- فضا مقاومت این مواد در مقابل حرارت اهمیت زیادی دارد . در صنایع الکترونیک و ارتباطات به دلیل خواص نوری و الکتریکی خوبی که دارند از اجزای مهم محسوب می شوند .
ابررساناهای نانوسرامیکی امروزه در برخی از کابل ها و میدان های الکتریکی به کار رفته اند . مغناطیس های فریتی نانوسرامیکی در ساخت تلفن های همراه کوچکتر و قدرتمندتر کاربرد وسیعی دارند.
امروزه در بیوتکنولوژی در مورد کاشت میکرونی در بدن تحقیق می شود که قرار است به عنوان یک راکتور در بدن انسان کار کند . در این زمنیه به حسگر های سرامیکی در مقیاس نانومتر احتیاج خواهد بود .
در تکنولوژی ساخت کامپیوترها نیز امکان وقوع تحولاتی در راستای استفاده از تراشه های نانوسرامیکی به جای تراشه های سیلیکونی امروزی وجود دارد.

دوستان بی زحمت همینجا دروغ ۱۳ خودتون رو بگین .

تعجب نکنید بله این منم که میخوام بالاخره یه مطلب علمی بذارم. راستش داشتم تو اینترنت میگشتم که این مطلبو دیدم جالبه بد نیست شما هم بخونیدش

سرامیک های نانو ، سرامیک هایی هستند که اندازه دانه ها یا اجزای سازنده ی آن ها در حد نانومتر است.
سرامیک های نانو ساختاری مستحکم تر و انعطاف پذیر تر سرامیک های میکرو ساختار می باشند .
سرامیک های پیشرفته به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که دارند در بسیاری از صنایع جزو اجزای مهم محسوب می شوند . به عنوان مثال در صنایع شیمیایی به دلیل مقاومت خوبی که در برابر اسیدها و سایر مواد خورنده دارند مورد توجه می باشند . در صنایع هوا- فضا مقاومت این مواد در مقابل حرارت اهمیت زیادی دارد . در صنایع الکترونیک و ارتباطات به دلیل خواص نوری و الکتریکی خوبی که دارند از اجزای مهم محسوب می شوند .
ابررساناهای نانوسرامیکی امروزه در برخی از کابل ها و میدان های الکتریکی به کار رفته اند . مغناطیس های فریتی نانوسرامیکی در ساخت تلفن های همراه کوچکتر و قدرتمندتر کاربرد وسیعی دارند.
امروزه در بیوتکنولوژی در مورد کاشت میکرونی در بدن تحقیق می شود که قرار است به عنوان یک راکتور در بدن انسان کار کند . در این زمنیه به حسگر های سرامیکی در مقیاس نانومتر احتیاج خواهد بود .
در تکنولوژی ساخت کامپیوترها نیز امکان وقوع تحولاتی در راستای استفاده از تراشه های نانوسرامیکی به جای تراشه های سیلیکونی امروزی وجود دارد.

دوستان بی زحمت همینجا دروغ ۱۳ خودتون رو بگین .

مواد مغناطيسي از جمله مواد مهندسي بسيار مهمي هستند كه كاربردهاي مختلفي را به خود اختصاص داده­اند. به طور مثال مي­توان به كاربرد آنها در سيستم­هاي الكترونيكي اشاره كرد كه هر روزه از آنها استفاده مي­كنيم. متن زير كه از خبرنامة انجمن سراميك ايران (شمارة 10) نقل شده است، به معرفي و كاربرد مواد مغناطيسي پرداخته است:

به طور كلي مواد مغناطيسي به دو دسته سخت­مغناطيس (نظير آهنرباهاي دائم) و نرم­مغناطيس (نظير مواد مغناطيسي با پسماند مغناطيسي كم)تقسيم­بندي مي­شوند :

 ۱.آهنرباهاي دائم سراميكي

مواد مغناطيسي دائم به دسته­اي از مواد اطلاق مي­شود كه خاصيت مغناطيسي خود را پس از حذف ميدان مغناطيسي خارجي حفظ مي­كنند و كاربردهاي وسيعي را به خود اختصاص داده­اند. به عنوان مثال مي­توان از كاربرد آنها در يخچال­ها، موتورهاي جريان مستقيم، نگهدارنده­ها، دستگاه­هاي سنجش، بلندگوها و بسياري موارد ديگر نام برد.
اكثر آهنرباهاي دائمي تجارتي، از فريت­هاي سخت­مغناطيس سراميكي تشكيل شده­اند كه حاوي اكسيدهاي مختلفي مي­باشند. البته قيمت مواد اوليه فريت­هاي سخت­مغناطيس، در مقايسه با مواد مورد نياز براي آهنرباهاي فلزي نظير آلياژ AlNiCo و يا تركيبات آلياژهاي كمياب خاكي، كمتر مي­باشد. همچنين لازم به ذكر است كه فريت­هاي سخت­مغناطيس سراميكي، به لحاظ دارا بودن ميدان­هاي پسماندزداي (Hc) قوي­تر در مقايسه با آهنرباهاي فلزي نظيرAlNiCo، مي­توانند در ابعاد كوچكتري، بدون اينكه مواجه با خطر ميدان­هاي آهنربازدا باشند، تهيه شوند .

فريت­هاي سخت­مغناطيس سراميكي از نوع هگزاگونال، يك بخش از خانواده اكسيدهاي كمپلكس با فرمول عمومي MO.6Fe2O3 مي­باشند كه MO معرف اكسيدهاي: باريم، استرانسيم، سرب و يا تركيبي از اين عناصر مي­باشند. از مواد مهم تجارتي در اين گروه مي­توان به فريت­هاي باريم با فرمول BaO.6Fe2O3 و فريت استرانسيم با فرمول SrO.6Fe2O3 اشاره كرد.

در اين راستا از افزودني­هاي مختلفي نظير Sio2 يا AL2O3 بمنظور افزايش ميدان پسماندزداي (Hc) و كمك زينتر، استفاده مي­گردد. سراميك­هاي مغناطيسي همچنين بر مبناي ميزان نظم ريزساختارشان كه در پروسه توليد قابل كنترل مي­­باشد، به دو گروه تقسيم مي­شوند:

نوع اول مگنت­هاي آنيزوتروپ(جهت­دار)، كه داراي يك محور ترجيهي مغناطيسي مي­باشند و نوع دوم مگنت­هاي ايزوتروپ (غيرجهت­دار)، كه داراي يك بافت ريزساختاري جهت­دار نمي­باشند و خواص مشابهي را در جهات مختلف از خود نشان مي­دهند. همچنين در مگنت­هاي جهت­دار آنيزوتروپ بخاطر وجود يك محور يكسان، انرژي مغناطيسي ماكزيمم مي­باشد.

كاربرد مواد مغناطيسي دائم بر پاية عملكرد ويژه مغناطيسي­شان مي­باشد و در سيستم­هاي فضانوردي، كامپيوتر، الكترونيك، پزشكي، صنعت خودروسازي، صنايع نظامي، وسايل انتقال اطلاعات و غيره مشاهده مي­شوند. در واقع فريت­هاي سخت مغناطيس سراميكي در بسياري از موارد مورد استفاده قرار مي­گيرند: از اسباب­بازي­هاي ساده و قفل­هاي كابينت گرفته تا موتورهاي الكتريكي DC.

آهنرباهاي بزرگ در سپراتورهاي مغناطيسي براي تغليظ مينرال­ها و فيلترهاي آبي و آهنرباهاي كوچك در صفحات نمايشگر اطلاعات مورد استفاده قرار مي­گيرند. در صنعت، آهنرباهاي دائم سراميكي به چندين گروه تقسيم مي­شوند: سراميك­هاي مغناطيسي مشهور به گروه 1، از مواد ارزان قيمت ساخته مي­شوند و كاربرد­­هايي نظير: قفل­هاي ساده، كوپل­هاي مغناطيسي هم­محور براي كنتور­هاي آب و ياتاقان­هاي بدون اصطكاك در كنتورهاي برق را به خود اختصاص داده­اند.

سراميك­هاي مغناطيسي مشهور به گروه 2، در موتورهاي DC مورد استفاده در خودروها، موتورهاي پله­اي (Stepper Motors ) و كوپل­هاي مغناطيسي هم­محور مورد استفاده قرار مي­گيرند.

سراميك­هاي مغناطيسي مشهور به گروه 5 ، بصورت آهنرباهاي حلقه­اي شكل در بلندگوها و جداكنندهاي مغناطيسي و ديسك­هاي مورد استفاده در كوپل­هاي مغناطيسي، مورد مصرف قرار مي­گيرند.

سراميك­هاي مغناطيسي مشهور به گروه 7 و 8، در موتورهاي DC ، موتورهاي Brushiess DC و ژنراتورها و محرك­هاي القايي خطي استفاده مي­شوند .

۲. فريت­هاي نرم­مغناطيس

مواد نرم­مغناطيس بطور كلي با اعمال ميدان­هاي ضعيف مغناطيسي، خاصيت مغناطيسي از خود نشان مي­د­هند. وقتي نيروي اعمالي حذف مي­شود، خاصيت مغناطيسي باقيمانده در آن­ها تضعيف مي­گردد. اهميت نرم­مغناطيس­ها در بسياري از سيستم­هاي الكتريكي و الكترونيكي مشهود است .
مواد نرم­مغناطيس در سيستم­هاي توزيع نيرو، تغيير انرژي الكتريكي به مكانيكي و ارتباطات مايكروويو مورد استفاده قرار مي­گيرند. آنها همچنين به عنوان مبدل­هاي الكتريكي و مواد فعال جهت ذخيره­سازي اطلاعات در بسياري از سيستم­هاي اطلاع­رساني عمل مي­كنند. بسياري از كاربردهاي جديد آنها در اثر بهبود خواص و ويژگي­هاي اين مواد بوده است.

مواد اولية فريت­هاي نرم­مغناطيس، اكسيدهاي سراميكي هموژني هستند كه اكسيد آهن به عنوان جزء اصلي آنها مي­باشد. فريت­ها مي­توانند ساختار­هاي كريستالي متفاوتي را دارا باشند.

بطور كلي 3 ساختار كريستالي براي فريت­هاي تجاري امروزي شناخته شده است:

اولين كلاس داراي ساختار مگنتوپلامبايت هگزاگونالي است (مثل BaFe12O19) دومين كلاس داراي ساختار گارنت مي­باشد كه به گارنت مغناطيسي يا فريت­هاي مايكروويو نيز شهرت دارد. فرمول عمومي اين گروه بصورت 3M2O3.5FeO3 يا M3Fe5O12 مي­باشد. يون­هاي فلزي در اين تركيب، در مقايسه با دو كلاس ديگر سه ظرفيتي هستند. در گارنت­هاي مغناطيسيM، معمولاً ايتريم (Y)+3 يا يكي از يون­هاي كمياب خاكي­ها نظير Gd+3 بصورت (Gd3Fe5O12) مي­باشد.

سومين كلاس داراي ساختار اسپينلي مي­باشد. در اينجا، اكسيدهاي آهن يا فلزاتي نظير: نيكل، منگنز، روي، منيزيم و كبالت بصورت منفرد يا تركيبي وجود دارند. كلاس اسپينلي نام خود را از مينرال غير مغناطيسي MgAl2o4 يا MgAl2o3 گرفته است و داراي ساختار مكعبي پيچيده­اي مي­باشد. در اسپينل­هاي مغناطيسي، يون دوظرفيتي Mg2+ مي­تواند توسط Cu2+، Co2+، Fe2+، Zn2+، Li2+ ، Mn2+، Ni2+، و يا در بيشتر مواقع با تركيبي از اين يون­ها جايگزين گردد. يون Al3+ نيز مي­تواند جانشين Fe3+ گردد.

اسپينل­هاي مغناطيسي داراي فرمول عمومي MFe2O4 يا MO.Fe2O3 مي­باشند .

نرم­مغناطيس­ها همچنين بر اساس محدوده فركانسي نيز تقسيم بندي مي­شوند:

فريت­هاي غير مايكروويو براي فركانس­هايي از محدوده شنوايي تا 500MHz

فريت­هاي مايكروويو براي فركانس­هايي در محدوده 100MHz-500GHz

فريت­هاي غير مايكروويو خود به دو بخش زير تقسيم مي­شوند:

فريت­ها با حلقه هيستريزيس مستطيلي شكل براي حافظه­هاي كامپيوتري

فريت­هاي خطي(مركب از فريت­هاي منگنز- روي و نيكل- روي) براي مبدل­ها و سلف­ها در فيلترها

فريت­هاي مايكروويو، فراهم كننده يك محيط غيرفعال با تلفات كم مي­باشند كه اجازه انتشار امواج را با تلفات ناچيز فراهم مي­كنند. در حقيقت با توجه به اينكه امواج الكترومغناطيس از دو مولفه الكتريكي و مغناطيسي تشكيل شده­اند، با برهم­كنش مولفه مغناطيسي موج با ممان­هاي مغناطيسي ماده و مولفه الكتريكي موج با مولفه دي الكتريكي فريت، رفتار موج الكترومغناطيس تحت تاثير پارامترهايي نظير قابليت نفوذ مغناطيسي، قابليت نفوذ دي­الكتريكي و آهنربايش ماده قرار مي­گيرد. با به كار بردن يك ميدان مغناطيسي DC خارجي، واكنشي بين سينگال مايكروويو و محيط انتشار موج( فريت) صورت مي­پذيرد كه امكان كنترل آن را فراهم مي­سازد.

بيش از 100 نوع تركيبات فريتي به عنوان فريت­هاي مايكروويو براي توليد تجهيزات مخابراتي معرفي شده­اند. مواد فريتي نرم­مغناطيس در وسايلي نظير: مبدل­ها، موتورها، ژنراتورها، سولونوئيدها، رله­هايDC و حفاظ­هاي مغناطيسي بكار برده مي­شوند. با وجود مقاومت الكتريكي بالا و خواص مغناطيسي خوب، از اين فريت­ها به عنوان يك هسته عالي براي فيلتر­ها در محدوده فركانسي 50 - 450KHz استفاده مي­شود.

با گسترش صنعت توليد تلويزيون در سال 1950، اهميت صنايع توليد فريت­ها بيشتر نمود پيدا كرد. هسته­هاي فريتي در سيستم تقارب اشعه الكترونيكي لامپ تصوير تلويزيون و ترانس­­هاي­ ولتاژ، مورد استفاده قرار گرفتند. همچنين از فريت­هاي نرم در منابع تغذيه از نوع (Switch Mode) كه كاربردهاي وسيعي، در كامپيوتر و مخابرات دارد، استفاده مي­گردد.

در سال 1970 هسته­هاي فريتي بطور گسترده­اي براي فيلتر­ها در وسايل مربوط به سيستم­هاي مخابراتي مورد استفاده قرار گرفتند. در سال 1980 از هسته­هاي فريتي در منابع تغذيه فركانس بالا استفاده گرديد. اكثر فريت­هاي اسپينلي رايج، يكي از انواع فريت­هاي منگنز-روي و نيكل– روي مي­باشند كه در ترانسفورماتورها، سلف­ها و هدهاي ضبط صوت يا ويدئو به كار مي­روند.

عملكرد فريت منگنز- روي ترجيحاً براي فركانس­هايي تا 1MHz مي­باشد. بقيه فريت­هاي اسپينيلي نظير منيزيم- منگنز، نيكل- روي و فريت­هاي ليتيمي در تجهيزات مايكروويو، مورد استفاده قرار مي­گيرند. بقيه كاربردهاي مربوط به فريت­هاي نرم­مغناطيس شامل هسته­هاي حافظه، سنسورهاي دمايي، اجزاء موتورهاي الكتريكي، هسته­هاي ترانسفورماتورها و حذف­كنندهاي نويز الكتريكي مي­باشند.

از ميان فريت­هايي كه به آنها در اين مقوله اشاره شده است، فريت­هاي هگزاگونالي خواص ويژه­اي دارند كه آنها را براي استفاده در فركانس­هاي بالا (>100MHz) مناسب كرده است.

فريت­هاي نيكل- روي براي فركانس­هاي بالاتر از فركانس كاربردي فريت­هاي منگنز- روي ترجيح داده مي­شوند، زيرا داراي هدايت الكتريكي پائين­تري مي­باشند. از فريت­ها معمولاً به عنوان آنتن­هاي گيرنده در راديو­ها استفاده مي­شود و به جر‌‌أت مي­توان گفت تقريباً تمام گيرنده­هاي راديويي AM از اين آنتن­ها استفاده مي­كنند.

نكته قابل ذكر ديگر اينكه، شكل هسته­هاي فريتي با توجه به خواص مكانيكي و مغناطيسي ويژه طراحي مي­شود. به عنوان مثال اشكال مختلفي از هسته براي سلف­هاي داراي ضريب كيفيت بالا (Q-Factor) و اتلاف پايين مورد نياز مي­باشد.

توسعه بازار مربوط به فريت­هاي مايكروويو، وابسته به توسعه سيستم­ها و تجهيزات مخابراتي و نظامي نظير رادار و غيره مي­باشد. فريت­هاي مايكروويو نظير گارنت ايتريم-آهن به عنوان هدايت­كننده­هاي امواج براي انتشار امواج الكترومغناطيس و جابجاكنندهاي فازي (Phase Shiftr) استفاده مي­شوند. از ديگر كاربردهاي فريت­هاي مايكروويو مي­توان به ايزولاتورها، سيركلاتورها، اسيلاتورها، سوئيچ­ها و فيلتر­ها اشاره كرد.

تعجب نکنید بله این منم که میخوام بالاخره یه مطلب علمی بذارم. راستش داشتم تو اینترنت میگشتم که این مطلبو دیدم جالبه بد نیست شما هم بخونیدش

سرامیک های نانو ، سرامیک هایی هستند که اندازه دانه ها یا اجزای سازنده ی آن ها در حد نانومتر است.
سرامیک های نانو ساختاری مستحکم تر و انعطاف پذیر تر سرامیک های میکرو ساختار می باشند .
سرامیک های پیشرفته به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که دارند در بسیاری از صنایع جزو اجزای مهم محسوب می شوند . به عنوان مثال در صنایع شیمیایی به دلیل مقاومت خوبی که در برابر اسیدها و سایر مواد خورنده دارند مورد توجه می باشند . در صنایع هوا- فضا مقاومت این مواد در مقابل حرارت اهمیت زیادی دارد . در صنایع الکترونیک و ارتباطات به دلیل خواص نوری و الکتریکی خوبی که دارند از اجزای مهم محسوب می شوند .
ابررساناهای نانوسرامیکی امروزه در برخی از کابل ها و میدان های الکتریکی به کار رفته اند . مغناطیس های فریتی نانوسرامیکی در ساخت تلفن های همراه کوچکتر و قدرتمندتر کاربرد وسیعی دارند.
امروزه در بیوتکنولوژی در مورد کاشت میکرونی در بدن تحقیق می شود که قرار است به عنوان یک راکتور در بدن انسان کار کند . در این زمنیه به حسگر های سرامیکی در مقیاس نانومتر احتیاج خواهد بود .
در تکنولوژی ساخت کامپیوترها نیز امکان وقوع تحولاتی در راستای استفاده از تراشه های نانوسرامیکی به جای تراشه های سیلیکونی امروزی وجود دارد.

دوستان بی زحمت همینجا دروغ ۱۳ خودتون رو بگین .

1- نانوتكنولوژي و سراميك

   به نظر مي­رسد كه نانوتكنولوژي در سراميك­هاي پيشرفته آينده نقش داشته باشد. در طي دو دهة اخير، نانومواد باعث انفجاري در زمينه­هاي علمي و صنعتي شده­ است و اين قابليت را دارد كه انقلاب ديگري در مواد ايجاد ­كند. توجه به نانومواد به دليل ويژگي­هاي منحصر به فردي است كه با اين مواد مي­توان به ­آن­ها دست يافت و همچنين كاربردهاي جالبي كه از اين ويژگي­ها به دست مي­آيند. تقويت خواص الكتريكي، مغناطيسي و نوري در مورد اين مواد گزارش شده است.

   اين ويژگي­هاي بهبوديافته در مقايسه با ويژگي­هاي مواد سنتي، دري را به روي كاربردهاي بسياري مي­گشايند. برخي از كاربردهاي فعلي اين مواد در ساينده­ها، كاتاليست­ها، پوشش­ها، ضبط­كننده­هاي مغناطيسي، غشا­ها، ضدآفتاب­ها، چسب­ها، عوامل كنتراست MRI و تقويت كننده‌ها و پركننده‌ها در مواد كامپوزيتي مي­باشد.

   به احتمال زياد نانومواد كاربردهايي در بيومواد، ابزار برش، حسگرهاي گاز، پيل­هاي سوختي اكسيد جامد، سراميك­هاي ساختاري، لايه­هاي ضخيم، پوشش­هاي ضدسايش و فيلم­هاي عملگر شفاف خواهند داشت.

   توجه اخير به اين زمينه، در گردهمايي سالانه انجمن سراميك آمريكا در سال 2001 مشهود بود كه در آن سمپوزيوم، 79 مقاله به اين تكنولوژي اختصاص داده شده بود. به دليل كارآيي­هاي نانوتكنولوژي، مؤسسه علوم ملي و انجمن تكنولوژي آمريكا، سال گذشته مؤسسه نانوتكنولوژي ملي را تأسيس كردند. اين مؤسسه 495 ميليون دلار از بودجه سال 2001 را به خود اختصاص داد.

   شركت­هاي بسياري در حال تلاش هستند تا محصولات نانوساختاري را به طور تجاري به بازارهاي جديد عرضه كنند. در حال حاضر كشور­هاي آمريكا ، ژاپن و آلمان براي تجاري كردن نانوتكنولوژي فعاليت مي­كنند. همچنين 50 شركت­ آمريكايي نيز در حال تلاش براي توسعه و توليد مواد نانوساختاري هستند.

2- بيوسراميك­ها

   بيوسراميك­ها كاربردهاي بسياري در بدن از جمله لگن، شانه، زانو، تعمير استخوان­هاي آسيب ديده، درمان­ بيماري­ها و كاشت­هاي دنداني خواهند داشت. اروپا كه سيستم قانوني دولت آن كمتر محافظه­كار است، تحقيقات كلينيكي بيشتري در اين زمينه در مقايسه با آمريكا انجام داده است. در كشور آمريكا توجه بسياري به بيوسراميك­ها در دهة اخير شده است. به عنوان نمونه FDA اخيراً يك كاشت زانويي با پوشش سراميكي را به جاي كاشت­هاي زانويي كبالت- كرومي معرفي كرده است.

   در يك پيشرفت جديد ديگر، مطالعات كلينيكي بر روي زانوي سراميكي ديگري انجام گرفته­ است كه اين زانو مي­تواند كاملاً جايگزين زانوي انسان شود. اين زانوي سراميكي از اكسيد زيركونيم ساخته شده است. انگيزه ساخت زانوي سراميكي، به دليل سايش پليمر­ها به هنگامي است كه فلزات سنتي مورد استفاده در زانوي مصنوعي با پلي‌اتيلن تيبيال، مفصل­دار مي­شوند. با شبيه­سازي­هاي آزمايشگاهي نشان داده شده است كه زانوي زيركونيايي، 25 درصد سايش كمتري از زانوهاي فلز/ پلي اتيلن دارد.

   در حال حاضر ميكروسفرهاي شيشه­اي راديو اكتيو در كانادا و هنگ­كنگ براي درمان سرطان كبد استفاده مي­شوند. اين روش مزاياي بسيار مهمي به پزشكان در مبارزه با سرطان مي­دهد، به اين صورت كه تشعشع را مستقيماً به درون تومور مي­رسانند. اين نوع تشعشع بين پنج تا هفت مرتبه قوي­تر از تشعشاتي است كه از بيرون تابانده مي­شوند و هيچ نوع اثرات جانبي يا ناراحتي ندارد. اين روش به زودي در آمريكا ، اروپا و چين نيز پذيرفته خواهد شد. كاربرد اين ميكروسفرهاي شيشه­اي براي درمان سرطان كبد و تومورهاي مغزي نيز مورد مطالعه است و نوع تضعيف شده آن براي درمان آرتريت روماتوييد مورد ارزيابي قرار دارد.

3- پيل­هاي سوختي و سراميك

   پيل­هاي سوختي، تكنولوژي تميز با آلودگي پايين و راندمان بالا براي توليد الكتروشيميايي الكتريسته از سوخت هيدروكربني مي­باشند. اخيراً پيل­هاي سوختي توجه بسيار زيادي را در جامعه فني به خود جلب كرده­اند. همچنين تمايل بسياري به سرمايه­گذاري روي آن­ها وجود دارد. گزارش شده است كه در سال 2000، پيل­هاي سوختي از لحاظ شهرت در مرتبه دوم قرار داشته­اند.

   كارآيي پيل­هاي سوختي در پايگاه­هاي توليد نيروي (برق)، حمل و نقل و توليد برق ارتش مي­باشد. دو پيل سوختي مختلف كه بررسي شده­اند، پيل­هاي سوختي سراميكي دما بالا (كه به پيل­هاي سوختي اكسيد جامد يا SOFC معروفند) و پيل­هاي سوختي الكتروليت پليمري (PEM) مي­باشند. اگر چه PEM ها معمولاً بهترين كانديد براي كاربردهاي خودروسازي هستند، SOFCها نسبت بهPEMها برتري­­هايي دارند. از جمله برتري‌هاي آنها، قابليت استفاده از مونوكسيدكربن به همراه هيدرژن به عنوان سوخت است. همچنين به دليل دماي كاركرد بالاتر sofcها (C 10000-800)، سوخت­هاي هيدروكربني مي­توانند بر روي پيل يا درون آن اصلاح شوند، بدون اينكه لازم باشد از اصلاح كننده­هاي جداگانه استفاده كنيم. SOFCها نياز به كاتاليست­هاي گرانقيمت از جنس فلزات نجيب ندارند. مزاياي ديگر SOFCها راندمان بالا (60 درصد در كاربردهاي ثابت و 40 درصد در كاربردهاي متحرك)، قابليت اطمينان، تشكيل واحد و ميزان خروج بسيار پايين Nox و Sox مي­باشد.

   دو طراحي فعلي براي SOFCها، دو نوع تيوپي و صفحه­اي مي­باشند كه تحت تحقيق و بررسي قرار دارند. طرح صفحه­اي برتري­هايي مانند دانسيته و قدرت بالاتر، دانسيته نيروي حجمي بالاتر و هزينه پايين­تر توليد دارد. عيب طرح صفحه­اي، نياز آن به آب­بندي­هاي دما بالا است. موارد ديگري كه هنوز براي استفاده گسترده SOFC ها بايد با آنها مقابله كنيم، هزينه توليد، زمان شروع به كار، سيكل‌پذيري حرارتي و مقاومت در برابر شوك حرارتي مي­باشند.

4- كاربردهاي ميكروالكترونيكي سراميك­ها

    در آينده، سراميك­ها باز هم در كاربردهاي ميكروالكترونيكي نقش خواهند داشت. مزاياي پايه­هاي سراميكي درون اتصالي مانند ثبات خواص الكتريكي، نشر حرارتي بالا، قدرت تكنيك بالا، خطوط هدايت كاملاً واضح و قابليت سوار كردن اجزاي كنش­پذير، آنها را براي استفاده در قطعات الكترونيكي ايده­آل مي­سازد. برخي از كاربردهاي اين مواد در تلفن­هاي همراه، پيجرها، سيستم­هاي ترمز ضد قفل شونده، كنترل‌كننده­هاي موتور خودرو، باتري قلب و دوربين­هاي ديجيتالي مي­باشد.

در حال حاضر تكنولوژي پايه­هاي سراميكي درون‌اتصالي گوناگون به صورت زير تقسيم بندي شده است:

- پايه­ها

- تكنولوژي فيلم­هاي ضخيم

- سراميك­هاي هم پخت شده دما بالا و دما پايين (HTCC، LTCC)

- تكنولوژي فيلم­هاي نازك

- انواع تكنولوژي­هاي اعمال مس روي سراميك.

    در كاربردهاي ديجيتالي، هنگامي كه اندازه تراشه­ها كوچكتر مي­شود، با سرعت­هاي بيشتري عمل مي­كنند و نشر حرارتي بيشتري دارند. اين تكنولوژي با استفاده از موادي با ثابت دي­الكتريك كمتر پاسخ داده است و قابليت نشر حرارتي را بهبود مي­بخشد. نياز به بهبود عمليات آنالوگ و توجه به نيازمندي­هاي كاربردهاي بي سيم/ فركانس راديويي ما را به سمت مواد عايق بهبود يافته با اتلاف دي­الكتريك پايين(Qبالا) هدايت كرده است.

    تكنولوژي­هاي پايه­هاي سراميكي درون‌اتصالي، زمان رسيدن به بازار را كاهش مي­دهد كه از اهميت شديدي برخوردار است. در آينده، افزايش بيشتر كارآيي و تراكم بيشتر اجزا نيز مورد نياز خواهد بود. اين امر توسط پيشرفت قدرت تفكيك و ساختارهاي چندلايه­اي درون‌اتصالي با آرايش سري يا موازي به دست مي­آيد. هنگامي كه بيشتر تكنولوژي درون‌اتصالي مناسب در مرحله تعريف شده باشد، اين كارايي افزايش يافته و باعث كاهش هزينه­ها مي­گردد.

5- كامپوزيت­هاي زمينه سراميكي

     ناحيه ديگر كاربرد آتي سراميك­ها، در كامپوزيت­هاي سراميكي (CMC) مي­باشد. صنعت نياز شديدي به موادي دارد كه سبك، محكم و مقاوم در برابر خوردگي مكانيكي باشند و قابليت عملكرد در محيط­هاي دما بالا را داشته باشند. دفتر تكنولوژي­هاي صنعتي وزارت انرژي آمريكا، برنامه­اي را آغاز كرده است كه برنامه كامپوزيت­هاي داراي فيبرهاي سراميكي پيوسته(CFCC) ناميده مي­شود. هدف از انجام اين كار مشترك ميان صنعت، آزمايشگاه­هاي ملي، دانشگاه­ها و دولت، ارتقاي روش­هاي پردازش مواد كامپوزيتي سراميكي قابل اعتماد و ارزان مي­باشد.

    كارايي اين مواد در مشعل­هاي تشعشعي متخلخل، فيلترهاي گاز داغ، مشعل­هاي تشعشعي تيوپي شكل و جداره­هاي توربين­هاي گازي احتراقي مورد بررسي قرار گرفته است. CFCCهاي به كار رفته در اين كاربردها مزاياي مهمي در زمينه انرژي، محيط زيست و اقتصاد فراهم خواهند كرد.

    خيلي­ها عقيده دارند كه CMCها علاوه بر كاربردهاي صنعتي، در نسل بعدي سفينه­هاي فضايي و وسايل نقليه فضايي نيز بسيار ضروري خواهند بود. مواد مصرفي فعلي در محيط­هاي احتراقي معمولاً فلزات شديداً سرمايش يافته يا فلزات ديرگداز مي­باشند. CMCها، جايگزين سبكي براي خيلي از مواد مصرفي امروزي مي­باشند. برخي موانعي كه بايد براي كاربرد گسترده CMCها بر آن غلبه كنيم، هزينه الياف (معمولاً الياف غير اكسيدي) و هزينه توليد مي­باشند (توليد سريع­تر و هزينه كمتر).

6- ابر رسانا‌هاي دما بالا

    اگر چه از هنگام كشف ابر رسانا‌هاي دما بالا(HTS) در سال 1986، پيشرفت در اين زمينه رشد آهسته­تري نسبت به قبل داشته است. در پنج سال اخير رشدي در زمينه بهبود خواص اين مواد ديده شده و توسعه آنها گزارش شده است. بر طبق يك احتمال انتظار مي­رود كه بازار HTS در سال 2002 به 62 ميليون دلار برسد.

    HTS مي­تواند سرعت ارتباطات را ترقي بخشد. با كنار هم قرار دادن تكنولوژي ديجيتال ابر رسانا­ها و فيبر نوري، ظرفيت و كارآيي آينده شبكه­ها با سرعت فوق‌العاده بالا از طريق الكترونيك­هاي نيمه­هادي سرمايش­يافته افزايش خواهد يافت و ارتباطات بلادرنگ و كاربردهاي چندرسانا­اي امكان پذير خواهند شد.

    نياز به الكتريسيته، پيوسته افزايش خواهد يافت و انتظار مي­رود كه تا سال 2030 دو برابر شود. احتمالاً استفاده از مواد HTS به منظور افزايش راندمان و هزينه­هاي كمتر حياتي خواهد شد؛ چون سيم­هاي HTS، الكتريسيته را تقريباً بدون هيچ گونه اتلافي عبور مي­دهند. در صنعت برق مي­توان از چنين سيم­­هايي براي توليد سيم­پيچ­ها، هادي­ها، ماشين­ها و وسايل برقي با راندمان بسيار بالا استفاده كرد. استفاده از HTS در اين كاربردها مي­تواند ميلياردها دلار در هزينه انرژي صرفه­جويي كند و با كاهش ميزان سوخت در توليد الكتريسته به محيط زيست كمك كند. در آينده مدارهايي كه از مواد ابر رساناي دما بالا استفاده مي­كنند، سرعت پردازش كامپيوترها را ترقي داده و اتلاف مقاومتي را در كنترل‌كننده­هاي موتور كاهش مي­دهند.

    محققين دانشگاه Aoyama Gakuin توكيوي ژاپن اخيراً كشف كرده­اند كه بوريد منيزيم در دماي k 39 ابررسانا است. با وجود اينكه اين دما در HTS دماي پاييني است، از دمايي كه بيشتر در تركيبات نسبتاً ساده و موجود مشاهده شده بيشتر است و تقريباً دو برابر هر مادة ابررساناي فلزي است. بايد ديد كه مواد جديدي كه كشف خواهند شد، چه موادي خواهند بود و دماي بحراني آنها به چه حدي مي­رسد.

7- زمينه­هاي ديگر كاربرد سراميك

    تكنولوژي­­هاي ديگري كه سراميك­ها در آينده در آنها نقش خواهند داشت، دستگاه­هاي ميكروالكترومكانيكي(MEMS), سيستم­هاي هوشمند با استفاده از مواد سراميكي( يعني پيزو سراميك­ها) و الگوسازي­هاي اوليه سريع خواهند بود. در زمينه MEMS, سراميك­هاي چگالي پايين با استحكام مكانيكي بالا، خنثايي شيميايي، مقاومت در برابر خوردگي مكانيكي و ضريب اصطكاك كم بسيار مناسب هستند.

    اگر بخواهيم بيشتر راجع به آينده فكر كنيم، احتمال وجود كامپيوترهاي سريعتري مي­رود كه بر پايه سيستم دوتايي صفر و يك نيستند. اين كامپيوترها در سطح اتمي عمل خواهند كرد و به جاي المان­هاي نيمه­هادي، داراي نقاط كوانتومي به عنوان واحد مدارشان خواهند بود.

    در زمينه آموزش علم سراميك و مهندسي آن، نمي­توان آينده را به راحتي پيش­بيني كرد، به خصوص هنگامي كه به روند تكامل آن از صد سال پيش مي­نگريم. اميدواريم كه مهندسي سراميك تنها در برنامه­ريزي­هاي موادي ادغام نشود. هنگامي كه مي­بينيم مواد سراميكي چه نقشي دارند و در آينده چگونه نقش خواهند داشت، بدون شك از دست دادن مهندسي سراميك موجب زيان صنعت و جامعه خواهد بود. امروزه آموزش مكاتبه­اي در حال اجرا است و بي­شك در آينده در هر نظامي نقش خواهد داشت. واحدهاي درسي بسياري از مدارس حرفه­اي و دانشگاه­ها از طريق اينترنت قابل دسترسي هستند. حتي مؤسسه تكنولوژي ماساچوست اعلام كرده است كه اين مدرسه مواد درسي لازم براي همه واحدهاي درسي را به طور رايگان از طريق اينترنت ارايه خواهد كرد. اين يك برنامه ده‌ساله است و اين موسسه سالي 7.5 تا 10 ميليون دلار خرج خواهد كرد تا به اين هدف دست يابد. به طور يقين، اين روند شتاب پيدا خواهد كرد.

    انجمن سراميك آمريكا مفتخر است كه در بسياري از پيشرفت­هاي تكنولوژي سراميك به مدت بيش از 100 سال نقش داشته است. بخشي از شبكه جهاني اين انجمن به آينده سراميك­ها اختصاص داده شده است و برنامه­ريزي­هاي چندگانه­اي براي صنعت(مصرف كننده نهايي سراميك)، دانش­آموزان پيش دانشگاهي، جامعه و مطبوعات در دست اجرا دارد.

منبع :www.material.itan.ir

ويژگي‌هاي نانوكامپوزيت‌هاي پليمر – خاك­رس

خواص مكانيكي نانوكامپوزيت‌هاي پليمر-نايلون6 كه از نظر حجمي فقط حاوي پنج درصد سيليكات است، بهبود فوق‌العاده­اي را نسبت به نايلون خالص از خود نشان مي‌دهد. مقاومت كششي اين نانوكامپوزيت 40 درصد بيشتر، مدول كششي آن 68 درصد بيشتر، انعطاف‌پذيري آن 60 درصد بيشتر و مدول انعطاف آن 126 درصد بيشتر از پليمر اصلي است. دماي تغيير شكل گرمايي آن نيز از 65 درجه سانتي­گراد به 152 درجه سانتي­گراد افزايش يافته است. در حاليكه در برابر همة اين تغييرات مناسب، فقط 10درصد از مقاومت ضربه آن كاسته شده است.

نتايج تحقيقات حاكي از آن است كه ميزان آتشگيري در اين نانو كامپوزيت پليمري حدود 70 درصد نسبت به پليمر خالص كاهش نشان مي­دهد و اين در حالي است كه اغلب خواص كاربردي پليمر نيز تقويت مي­شود. البته كاهش در ميزان آتشگيري پليمرها از قديم مورد بررسي بوده است. بشر با تركيب مواد افزودني به پليمر ميزان آتشگيري آنرا كاهش داد ولي متاسفانه خواص كاربردي پليمر هم متناسب با آن كاهش مي­يافته است. در واقع كاهش در آتشگيري همزمان با بهبود خواص كاربري پليمرها ويژگي منحصر به فرد فناوري نانو است، خصوصاً اينكه تنها با افزودن 6 درصد ماده افزودني به پليمر تا 70 درصد آتشگيري آن كاهش مي­يابد.

برخي نانوكامپوزيت‌هاي پليمر – خاك­رس پايداري حرارتي بيشتري از خود نشان مي‌دهند كه اهميت ويژه‌اي براي بهبود مقاومت در برابر آتش­گيري دارد. اين مواد همچنين نفوذپذيري كمتري در برابر گاز و مقاومت بيشتري در برابر حلال‌ها از خود نشان مي‌دهند.

استانداردسازي؛ ابزار قدرت در دست كشورهاي پيشروي صنعتي

تطابق با استانداردهاي جديد موضوعي است كه همواره كشورهاي پيشرو بر كشورهاي پيرو ديكته كرده‌اند. در كشورهاي پيشرو صنعتي،‌ استانداردها همواره رو به بهبود است. در اين كشورها براساس جديدترين نتايج تحقيقات و مطالعات متخصصان، هر چند وقت يكبار، استانداردها دستخوش تغيير مي‌شوند و ديگر كشورها ناچار خواهند بود در مراودات تجاري خود با آنها اين استانداردها را رعايت كنند و به اين ترتيب، مجبور مي‌شوند كه نتايج تحقيقات آنها را خريداري كنند. مطلب زير مثالي از اين موارد است:

چندي پيش در جرايد اعلام شد كه بنا بر تصميم جديد اتحاديه اروپا، هواپيماهايي كه مجهز به سيستم جديد ناوبري (مطابق با استاندارد جديد پرواز)‌ نباشند، اجازه پرواز بر فراز آسمان اروپا را ندارند. در آن زمان در كشور ما فقط تعداد معدودي از هواپيماهاي مجهز به اين سيستم وجود داشت. اخيراً هم اتحاديه مزبور اعلام كرده است كه ورود كاميون‌هاي فاقد استاندارد زيست­محيطي به خاك اروپا ممنوع است. در پي اين اعلام، خودروسازان ايراني به ناچار استانداردهاي خود را با شرايط جديد تطبيق دادند.

نكتة پاياني؛ نتيجه­گيري

هر چند ممكن است استفاده از برخي فناوري­ها در كشور ما در حال حاضر موضوعيت نداشته و يا اينكه مقرون به صرفه نباشد. ولي اگر جهت­گيري تحقيقات و پژوهش­ها در جهان را مد نظر قرار دهيم متوجه مي­شويم كه در آينده نزديك ناگزير به استفاده از اين فناوري­ها خواهيم بود. بنابراين لازم است از فرصت­هاي موجود براي ايجاد اين توانمندي­ها بهره بگيريم تا در زمان مناسب از اين پتانسيل­ها استفاده كنيم.

به­عبارت ديگر لازم است مراكز پژوهشي و تحقيقاتي همواره لااقل يك نسل از صنعت جلوتر باشند. در اين صورت ضمن امكان هدايت بخش صنعت به سمت و سوي معين، پاسخ به مشكلات صنعت نيز همواره قابل پيش­بيني بوده و در اين مراكز در دسترس خواهد بود.

منبع:باشگاه مهندسان ایران

در صنايع پزشكي، اين مواد براي عدسي ها و ابزارهاي تشخيص، كالاهاي شيميايي، دماسنج‌ها، ظروف كشت بافت و تارهاي نوري آندوسكوپي و پركننده ها در دندانپزشكي ضروري هستند. همچنين سراميك‌ها به طور وسيعي در دندانپزشكي به عنوان مواد تجديدكننده استفاده مي‌شوند، به عنوان مثال‌ ‌در تاج هاي دنداني چيني ــ طلا، سيمان‌هاي پر شده با شيشه و دندان هاي مصنوعي كاربرد گسترده‌اي دارند امافلزها نيز با وجود اين كه ويژگي‌هاي مكانيكي مطلوبي دارند، اما در تماس با بافت‌هاي زنده بدن دچار خوردگي الكتروشيميايي مي شوند كه اين مسئله به دليل ماهيت اين دسته از مواد است كه داراي الكترون آزاد هستند و به اين ترتيب بيشتر فلزها از ديدگاه زيست سازگاري گزينه هاي مناسبي جهت استفاده در بدن نيستند. ‌

مزاياي زيست سراميك ها

•  به طور عموم سراميك‌ها از عناصري تشكيل مي‌شوند كه آن عناصر به صورت طبيعي در محيط بدن وجود دارند كه از آن جمله مي‌توان به كلسيم و فسفر اشاره كرد.‌
•  پيوندهاي تشكيل دهنده تركيب هاي سراميكي از نوع كوالانسي و يوني هستند و به جز موارد بسيار اندكي مثل گرافيت، در اين تركيب‌ها الكترون آزادي وجود ندارد، بنابراين اغلب اين مواد ضعف خوردگي الكتروشيميايي ندارند.‌
•  هنگامي كه‌ سراميك‌ها در معرض تخريب‌هاي زيست‌شناختي از جانب بدن قرار مي‌گيرند،‌ مي‌توانند از لحاظ شيميايي تا مدت هاي زيادي دوام بياورند كه اين زمان مي‌تواند در حد مدت عمر يك انسان باشد.‌

•  اگر بدن بتواند بنا به دلايلي زيست سراميك را تخريب كند، خطر محصول‌هاي ناشي از تخريب سراميك‌ها به مراتب كمتر از خطر فلزها و پليمرها در بدن است.‌
• در دهه 90 ميلادي بود كه خواص پودرهاي نانوسراميك بسيار مناسب به نظر مي‌رسيد، اما روش‌هاي آن از لحاظ فناوري آسان و مقرون به صرفه نبود. به وجود آمدن نانوفناوري اهميت نانوسراميك‌ها را بيش از پيش آشكار كرد. به علت خواص فوق العاده ايي كه نانوسراميك‌ها دارند، طراحان محصولات مي‌توانند از آن ها به طور ماهرانه استفاده كنند. از طرفي توليد نانو‌سراميك‌هايي در دماهاي پايين‌تر، موفقيت بزرگي است كه منجر به توليد اقتصادي محصولات ‌بي‌عيب و با دقت بالا مي‌شود. نانوسراميك‌ها در حال توسعه و به كارگيري براي كاربردهاي گوناگون هستند كه از خواص مغناطيسي، نوري، الكتريكي، كاتاليتيك و ... استفاده مي‌شود. به طور مثال نانوسراميك‌ها علاوه بر جايگزيني با استخوان‌هاي سبك و كم   استحكام، براي استخوان‌هاي وزين و مستحكم نيز كاربرد دارند.

‌ويژگي‌هاي محصولات نانوسراميكي عبارت است از:‌ 

•  استحكام مكانيكي:‌ پوشش دادن سطح اجسام با نانوسراميك‌ها، باعث افزايش استحكام و سختي جسم مي شود كه استحكام آن بسيار بيشتر است.‌
•  ابررسانايي:‌ نانوسراميك‌ها به علت داشتن ويژگي‌هاي نوري و الكتريكي به عنوان ابررسانا به كار ميروند.‌
•  قدرت پوشش:‌ در ساختار نانو تعداد مكان هاي فعال افزايش مي يابد؛ اين افزايش در سطح منجر به كاهش مقدار مواد مصرفي مي شود و قيمت نهايي محصول كاهش  مي يابد.‌
•  قابليت رقابت با مواد ديگر:‌ نانوسراميك‌ها ارزش افزوده‌‌‌‌ فوق العاده ايي را ايجاد مي كنند و اين مواد همانند رنگدانه ها و پوشش هاي گرانقيمت هستند.‌
•  سازگار با محيط زيست‌: اين مواد زيست سازگار آلودگي هاي مواد قبلي را ايجاد نمي كنند  .‌
•  انعطاف‌پذيري: نانوسراميك‌ها به دليل داشتن ويژگي‌هاي منحصر به فرد در قابليت حركت مرزدانه ها بر روي هم، انعطاف پذيري خوبي دارند.
•  سطح ويژه‌ بالا: داشتن نسبت سطح به حجم بالا كه باعث كنترل دقيق بر سطح ميشود.‌
• سازگاري با بدن 

مقاوم‌سازي و استحكام‌دهي كاشتني‌ها با نانوذرات‌

 نانومواد استفاده شده در پوشش‌دهی کاشتنی‌ها می‌توانند باعث افزایش زیست‌سازگاری، چسبندگی، ماندگاری و دوام آنها شوند.

‌   ‌كاشتني‌هاي استخواني ساخته شده با مواد متداول شكننده هستند، اين امر  به علت اندازه بزرگ دانه‌ها و همچنين  آلودگي‌هاي سطوح مولكولي و ناخالصي‌ها است، كه در نهايت باعث پس‌زدگي كاشتني از بدن مي‌شود. با بهره‌گيري از نانوذراتHAP  درصد خلوص مولكولي افزايش و ويژگي‌هاي مكانيكي نيز بهبود مي‌يابد. كاشتني‌هايي با چنين پوششي، كم‌ترين شكستگي و پس‌زدگي را خواهند داشت. همچنين  براي چسبيدن به استخوان و موارد ديگر نيز از نانوذراتHAP  براي پوشش استفاده مي‌شود. هنوز ساز و كار دقيق عملكرد نانومواد كه دقيقا شبيه استخوان عمل كنند به طور مشخص روشن نيست.  همچنين كاربرد ‌بلورهاي فسفات كلسيم در مقياس نانو در كاشتني‌هاي دنداني سبب شده است كه استخوان فك، كاشتني را به عنوان يك ماده طبيعي بشناسد و به آن متصل شود. مهم‌ترين فاكتور موفقيت در كاشتني‌هاي دنداني اتصال كاشتني به استخوان فك است كه با كاربرد فناوري نانو صد در صد موفقيت‌آميز انجام مي شود. پژوهش ها نشان داده است كه نانوذرات فسفات كلسيم مي‌تواند براي اتصال به نواحي پوكي استخوان تنظيم شود؛

نتیجه گیری:

‌ به دليل ويژگي‌هاي مكانيكي خاص سراميك‌ها، از آن ها بيشتر در بافت‌هاي سخت استفاده مي‌شود. موفقيت كاشتني‌هاي سراميكي بستگي زيادي به نحوه اتصال زيست ماده به بافت و نوع پاسخ بافت به زيست‌ماده دارد. از نظر ويژگي‌هاي زيست‌مواد، زيست سراميك ها از جايگاه رفيعي برخوردار هستند و تنها نكته اي كه كاربرد آن ها را محدود مي‌سازد، تردي آن‌ها   است. در اين راستا به منظور مقاوم‌سازي و استحكام  دهي كاشتني‌ها، از نانوذرات سراميكي بهره گرفته شده است. در نانوفناوري تنها اندازه مدنظر نيست، بلكه زماني كه اندازه مواد در مقياس نانو قرار مي گيرد، ويژگي‌هاي ذاتي آن ها در مقياس نانو بهبود مي‌يابد و محصولاتي با ويژگي‌هاي عملكردي متفاوت به وجود مي‌آيد و همين ويژگي‌هاي جديد عرصه را براي پيشرفت در زمينه‌هاي گوناگون فراهم مي كند. ويژگي‌هاي نانوساختارهاي سراميكي عبارت است از: كوچك، سبك، داراي خواص جديد، چند‌‌ ‌كاركردي و هوشمند. ‌

منبع:http://www.pezeshkan.org/

      /

در صنايع پزشكي، اين مواد براي عدسي ها و ابزارهاي تشخيص، كالاهاي شيميايي، دماسنج‌ها، ظروف كشت بافت و تارهاي نوري آندوسكوپي و پركننده ها در دندانپزشكي ضروري هستند. همچنين سراميك‌ها به طور وسيعي در دندانپزشكي به عنوان مواد تجديدكننده استفاده مي‌شوند، به عنوان مثال‌ ‌در تاج هاي دنداني چيني ــ طلا، سيمان‌هاي پر شده با شيشه و دندان هاي مصنوعي كاربرد گسترده‌اي دارند امافلزها نيز با وجود اين كه ويژگي‌هاي مكانيكي مطلوبي دارند، اما در تماس با بافت‌هاي زنده بدن دچار خوردگي الكتروشيميايي مي شوند كه اين مسئله به دليل ماهيت اين دسته از مواد است كه داراي الكترون آزاد هستند و به اين ترتيب بيشتر فلزها از ديدگاه زيست سازگاري گزينه هاي مناسبي جهت استفاده در بدن نيستند. ‌

مزاياي زيست سراميك ها

•  به طور عموم سراميك‌ها از عناصري تشكيل مي‌شوند كه آن عناصر به صورت طبيعي در محيط بدن وجود دارند كه از آن جمله مي‌توان به كلسيم و فسفر اشاره كرد.‌
•  پيوندهاي تشكيل دهنده تركيب هاي سراميكي از نوع كوالانسي و يوني هستند و به جز موارد بسيار اندكي مثل گرافيت، در اين تركيب‌ها الكترون آزادي وجود ندارد، بنابراين اغلب اين مواد ضعف خوردگي الكتروشيميايي ندارند.‌
•  هنگامي كه‌ سراميك‌ها در معرض تخريب‌هاي زيست‌شناختي از جانب بدن قرار مي‌گيرند،‌ مي‌توانند از لحاظ شيميايي تا مدت هاي زيادي دوام بياورند كه اين زمان مي‌تواند در حد مدت عمر يك انسان باشد.‌

•  اگر بدن بتواند بنا به دلايلي زيست سراميك را تخريب كند، خطر محصول‌هاي ناشي از تخريب سراميك‌ها به مراتب كمتر از خطر فلزها و پليمرها در بدن است.‌
• در دهه 90 ميلادي بود كه خواص پودرهاي نانوسراميك بسيار مناسب به نظر مي‌رسيد، اما روش‌هاي آن از لحاظ فناوري آسان و مقرون به صرفه نبود. به وجود آمدن نانوفناوري اهميت نانوسراميك‌ها را بيش از پيش آشكار كرد. به علت خواص فوق العاده ايي كه نانوسراميك‌ها دارند، طراحان محصولات مي‌توانند از آن ها به طور ماهرانه استفاده كنند. از طرفي توليد نانو‌سراميك‌هايي در دماهاي پايين‌تر، موفقيت بزرگي است كه منجر به توليد اقتصادي محصولات ‌بي‌عيب و با دقت بالا مي‌شود. نانوسراميك‌ها در حال توسعه و به كارگيري براي كاربردهاي گوناگون هستند كه از خواص مغناطيسي، نوري، الكتريكي، كاتاليتيك و ... استفاده مي‌شود. به طور مثال نانوسراميك‌ها علاوه بر جايگزيني با استخوان‌هاي سبك و كم   استحكام، براي استخوان‌هاي وزين و مستحكم نيز كاربرد دارند.

‌ويژگي‌هاي محصولات نانوسراميكي عبارت است از:‌ 

•  استحكام مكانيكي:‌ پوشش دادن سطح اجسام با نانوسراميك‌ها، باعث افزايش استحكام و سختي جسم مي شود كه استحكام آن بسيار بيشتر است.‌
•  ابررسانايي:‌ نانوسراميك‌ها به علت داشتن ويژگي‌هاي نوري و الكتريكي به عنوان ابررسانا به كار ميروند.‌
•  قدرت پوشش:‌ در ساختار نانو تعداد مكان هاي فعال افزايش مي يابد؛ اين افزايش در سطح منجر به كاهش مقدار مواد مصرفي مي شود و قيمت نهايي محصول كاهش  مي يابد.‌
•  قابليت رقابت با مواد ديگر:‌ نانوسراميك‌ها ارزش افزوده‌‌‌‌ فوق العاده ايي را ايجاد مي كنند و اين مواد همانند رنگدانه ها و پوشش هاي گرانقيمت هستند.‌
•  سازگار با محيط زيست‌: اين مواد زيست سازگار آلودگي هاي مواد قبلي را ايجاد نمي كنند  .‌
•  انعطاف‌پذيري: نانوسراميك‌ها به دليل داشتن ويژگي‌هاي منحصر به فرد در قابليت حركت مرزدانه ها بر روي هم، انعطاف پذيري خوبي دارند.
•  سطح ويژه‌ بالا: داشتن نسبت سطح به حجم بالا كه باعث كنترل دقيق بر سطح ميشود.‌
• سازگاري با بدن 

مقاوم‌سازي و استحكام‌دهي كاشتني‌ها با نانوذرات‌

 نانومواد استفاده شده در پوشش‌دهی کاشتنی‌ها می‌توانند باعث افزایش زیست‌سازگاری، چسبندگی، ماندگاری و دوام آنها شوند.

‌   ‌كاشتني‌هاي استخواني ساخته شده با مواد متداول شكننده هستند، اين امر  به علت اندازه بزرگ دانه‌ها و همچنين  آلودگي‌هاي سطوح مولكولي و ناخالصي‌ها است، كه در نهايت باعث پس‌زدگي كاشتني از بدن مي‌شود. با بهره‌گيري از نانوذراتHAP  درصد خلوص مولكولي افزايش و ويژگي‌هاي مكانيكي نيز بهبود مي‌يابد. كاشتني‌هايي با چنين پوششي، كم‌ترين شكستگي و پس‌زدگي را خواهند داشت. همچنين  براي چسبيدن به استخوان و موارد ديگر نيز از نانوذراتHAP  براي پوشش استفاده مي‌شود. هنوز ساز و كار دقيق عملكرد نانومواد كه دقيقا شبيه استخوان عمل كنند به طور مشخص روشن نيست.  همچنين كاربرد ‌بلورهاي فسفات كلسيم در مقياس نانو در كاشتني‌هاي دنداني سبب شده است كه استخوان فك، كاشتني را به عنوان يك ماده طبيعي بشناسد و به آن متصل شود. مهم‌ترين فاكتور موفقيت در كاشتني‌هاي دنداني اتصال كاشتني به استخوان فك است كه با كاربرد فناوري نانو صد در صد موفقيت‌آميز انجام مي شود. پژوهش ها نشان داده است كه نانوذرات فسفات كلسيم مي‌تواند براي اتصال به نواحي پوكي استخوان تنظيم شود؛

نتیجه گیری:

‌ به دليل ويژگي‌هاي مكانيكي خاص سراميك‌ها، از آن ها بيشتر در بافت‌هاي سخت استفاده مي‌شود. موفقيت كاشتني‌هاي سراميكي بستگي زيادي به نحوه اتصال زيست ماده به بافت و نوع پاسخ بافت به زيست‌ماده دارد. از نظر ويژگي‌هاي زيست‌مواد، زيست سراميك ها از جايگاه رفيعي برخوردار هستند و تنها نكته اي كه كاربرد آن ها را محدود مي‌سازد، تردي آن‌ها   است. در اين راستا به منظور مقاوم‌سازي و استحكام  دهي كاشتني‌ها، از نانوذرات سراميكي بهره گرفته شده است. در نانوفناوري تنها اندازه مدنظر نيست، بلكه زماني كه اندازه مواد در مقياس نانو قرار مي گيرد، ويژگي‌هاي ذاتي آن ها در مقياس نانو بهبود مي‌يابد و محصولاتي با ويژگي‌هاي عملكردي متفاوت به وجود مي‌آيد و همين ويژگي‌هاي جديد عرصه را براي پيشرفت در زمينه‌هاي گوناگون فراهم مي كند. ويژگي‌هاي نانوساختارهاي سراميكي عبارت است از: كوچك، سبك، داراي خواص جديد، چند‌‌ ‌كاركردي و هوشمند. ‌

منبع:http://www.pezeshkan.org/

      /

در صنايع پزشكي، اين مواد براي عدسي ها و ابزارهاي تشخيص، كالاهاي شيميايي، دماسنج‌ها، ظروف كشت بافت و تارهاي نوري آندوسكوپي و پركننده ها در دندانپزشكي ضروري هستند. همچنين سراميك‌ها به طور وسيعي در دندانپزشكي به عنوان مواد تجديدكننده استفاده مي‌شوند، به عنوان مثال‌ ‌در تاج هاي دنداني چيني ــ طلا، سيمان‌هاي پر شده با شيشه و دندان هاي مصنوعي كاربرد گسترده‌اي دارند امافلزها نيز با وجود اين كه ويژگي‌هاي مكانيكي مطلوبي دارند، اما در تماس با بافت‌هاي زنده بدن دچار خوردگي الكتروشيميايي مي شوند كه اين مسئله به دليل ماهيت اين دسته از مواد است كه داراي الكترون آزاد هستند و به اين ترتيب بيشتر فلزها از ديدگاه زيست سازگاري گزينه هاي مناسبي جهت استفاده در بدن نيستند. ‌

مزاياي زيست سراميك ها

•  به طور عموم سراميك‌ها از عناصري تشكيل مي‌شوند كه آن عناصر به صورت طبيعي در محيط بدن وجود دارند كه از آن جمله مي‌توان به كلسيم و فسفر اشاره كرد.‌
•  پيوندهاي تشكيل دهنده تركيب هاي سراميكي از نوع كوالانسي و يوني هستند و به جز موارد بسيار اندكي مثل گرافيت، در اين تركيب‌ها الكترون آزادي وجود ندارد، بنابراين اغلب اين مواد ضعف خوردگي الكتروشيميايي ندارند.‌
•  هنگامي كه‌ سراميك‌ها در معرض تخريب‌هاي زيست‌شناختي از جانب بدن قرار مي‌گيرند،‌ مي‌توانند از لحاظ شيميايي تا مدت هاي زيادي دوام بياورند كه اين زمان مي‌تواند در حد مدت عمر يك انسان باشد.‌

•  اگر بدن بتواند بنا به دلايلي زيست سراميك را تخريب كند، خطر محصول‌هاي ناشي از تخريب سراميك‌ها به مراتب كمتر از خطر فلزها و پليمرها در بدن است.‌
• در دهه 90 ميلادي بود كه خواص پودرهاي نانوسراميك بسيار مناسب به نظر مي‌رسيد، اما روش‌هاي آن از لحاظ فناوري آسان و مقرون به صرفه نبود. به وجود آمدن نانوفناوري اهميت نانوسراميك‌ها را بيش از پيش آشكار كرد. به علت خواص فوق العاده ايي كه نانوسراميك‌ها دارند، طراحان محصولات مي‌توانند از آن ها به طور ماهرانه استفاده كنند. از طرفي توليد نانو‌سراميك‌هايي در دماهاي پايين‌تر، موفقيت بزرگي است كه منجر به توليد اقتصادي محصولات ‌بي‌عيب و با دقت بالا مي‌شود. نانوسراميك‌ها در حال توسعه و به كارگيري براي كاربردهاي گوناگون هستند كه از خواص مغناطيسي، نوري، الكتريكي، كاتاليتيك و ... استفاده مي‌شود. به طور مثال نانوسراميك‌ها علاوه بر جايگزيني با استخوان‌هاي سبك و كم   استحكام، براي استخوان‌هاي وزين و مستحكم نيز كاربرد دارند.

‌ويژگي‌هاي محصولات نانوسراميكي عبارت است از:‌ 

•  استحكام مكانيكي:‌ پوشش دادن سطح اجسام با نانوسراميك‌ها، باعث افزايش استحكام و سختي جسم مي شود كه استحكام آن بسيار بيشتر است.‌
•  ابررسانايي:‌ نانوسراميك‌ها به علت داشتن ويژگي‌هاي نوري و الكتريكي به عنوان ابررسانا به كار ميروند.‌
•  قدرت پوشش:‌ در ساختار نانو تعداد مكان هاي فعال افزايش مي يابد؛ اين افزايش در سطح منجر به كاهش مقدار مواد مصرفي مي شود و قيمت نهايي محصول كاهش  مي يابد.‌
•  قابليت رقابت با مواد ديگر:‌ نانوسراميك‌ها ارزش افزوده‌‌‌‌ فوق العاده ايي را ايجاد مي كنند و اين مواد همانند رنگدانه ها و پوشش هاي گرانقيمت هستند.‌
•  سازگار با محيط زيست‌: اين مواد زيست سازگار آلودگي هاي مواد قبلي را ايجاد نمي كنند  .‌
•  انعطاف‌پذيري: نانوسراميك‌ها به دليل داشتن ويژگي‌هاي منحصر به فرد در قابليت حركت مرزدانه ها بر روي هم، انعطاف پذيري خوبي دارند.
•  سطح ويژه‌ بالا: داشتن نسبت سطح به حجم بالا كه باعث كنترل دقيق بر سطح ميشود.‌
• سازگاري با بدن 

مقاوم‌سازي و استحكام‌دهي كاشتني‌ها با نانوذرات‌

 نانومواد استفاده شده در پوشش‌دهی کاشتنی‌ها می‌توانند باعث افزایش زیست‌سازگاری، چسبندگی، ماندگاری و دوام آنها شوند.

‌   ‌كاشتني‌هاي استخواني ساخته شده با مواد متداول شكننده هستند، اين امر  به علت اندازه بزرگ دانه‌ها و همچنين  آلودگي‌هاي سطوح مولكولي و ناخالصي‌ها است، كه در نهايت باعث پس‌زدگي كاشتني از بدن مي‌شود. با بهره‌گيري از نانوذراتHAP  درصد خلوص مولكولي افزايش و ويژگي‌هاي مكانيكي نيز بهبود مي‌يابد. كاشتني‌هايي با چنين پوششي، كم‌ترين شكستگي و پس‌زدگي را خواهند داشت. همچنين  براي چسبيدن به استخوان و موارد ديگر نيز از نانوذراتHAP  براي پوشش استفاده مي‌شود. هنوز ساز و كار دقيق عملكرد نانومواد كه دقيقا شبيه استخوان عمل كنند به طور مشخص روشن نيست.  همچنين كاربرد ‌بلورهاي فسفات كلسيم در مقياس نانو در كاشتني‌هاي دنداني سبب شده است كه استخوان فك، كاشتني را به عنوان يك ماده طبيعي بشناسد و به آن متصل شود. مهم‌ترين فاكتور موفقيت در كاشتني‌هاي دنداني اتصال كاشتني به استخوان فك است كه با كاربرد فناوري نانو صد در صد موفقيت‌آميز انجام مي شود. پژوهش ها نشان داده است كه نانوذرات فسفات كلسيم مي‌تواند براي اتصال به نواحي پوكي استخوان تنظيم شود؛

نتیجه گیری:

‌ به دليل ويژگي‌هاي مكانيكي خاص سراميك‌ها، از آن ها بيشتر در بافت‌هاي سخت استفاده مي‌شود. موفقيت كاشتني‌هاي سراميكي بستگي زيادي به نحوه اتصال زيست ماده به بافت و نوع پاسخ بافت به زيست‌ماده دارد. از نظر ويژگي‌هاي زيست‌مواد، زيست سراميك ها از جايگاه رفيعي برخوردار هستند و تنها نكته اي كه كاربرد آن ها را محدود مي‌سازد، تردي آن‌ها   است. در اين راستا به منظور مقاوم‌سازي و استحكام  دهي كاشتني‌ها، از نانوذرات سراميكي بهره گرفته شده است. در نانوفناوري تنها اندازه مدنظر نيست، بلكه زماني كه اندازه مواد در مقياس نانو قرار مي گيرد، ويژگي‌هاي ذاتي آن ها در مقياس نانو بهبود مي‌يابد و محصولاتي با ويژگي‌هاي عملكردي متفاوت به وجود مي‌آيد و همين ويژگي‌هاي جديد عرصه را براي پيشرفت در زمينه‌هاي گوناگون فراهم مي كند. ويژگي‌هاي نانوساختارهاي سراميكي عبارت است از: كوچك، سبك، داراي خواص جديد، چند‌‌ ‌كاركردي و هوشمند. ‌

منبع:http://www.pezeshkan.org/

      /

كمتر از يك دهه از توليد پرينترهاي ليزري و از دور خارج شدن پرينترها سوزني مي گذرد و مي توان گفت طي اين مدت كيفيت خيره كننده پرينترهاي ليزري همه كاربران را راضي نگه داشته است ولي هيچ كس حدس نمي زد كه در كمتر از 10 سال پرينترهاي به بازار خواهند آمد كه قابل مقايسه با پرينترهاي ليزري نيستند.
شايد موضوع ساخت دستگاهي كه از عكسهاي ذخيره شده در رايانه پرينت هايي سه بعدي تهيه كند، بيشتر شبيه داستان هاي علمي – تخيلي باشد تا واقعيت. آيا باور مي كنيد كه پرينترهاي سه بعدي مي توانند براي مثال از عكس ديجيتالي يك توپ، توپي سه بعدي تهيه كنند؟ به نظر مي رسد در دنياي يكه ما در آن زندگي مي كنيم هيچ چيز نمي تواند جلوي پيشرفت علم را بگيرد و ما بايد هر روز منتظر شنيدن خبرهايي باور نكردني از دستاوردهاي بشري باشيم.

يك پرينت سه بعدي از هزاران لايه تشكيل شده است و مي تواند نوع ساختار و رنگ جسم مورد نظر را به طور واضح نشان هد..
روش كار پرينترها به اين صورت است كه دستگاه بعد از بررسي و تجزيه عكس ديجيتالي مورد نظر شروع به كار كرد، پرينت عكس ديجيتالي را با پاشيدن چند لايه پودر روي هم تهيه مي كند.
در نهايت پرينت تهيه شده روي كاغذ با روش لايه گذاري، داراي پست و بلندي هايي است كه همين موضوع عكس ديجيتالي دوبعدي را به پرينت هاي سه بعدي تبديل مي كند.
پرينت هاي تهيه شده با اين روش علاوه بر اين كه سه بعدي هستند داراي كيفيت بسيار بالايي نيز هستند.
لايه هاي پودر رنگي به وسيله هدي روي كاغذ پاشيده مي شوند و در پايان هر مرحله لايه گذاري يك لايه چسب مانند روي كل سطح قرار داده مي شود اين كار باعث مي شود لايه ها به هم بچسبند و شكل به دست آمده از استحكام بيشتري برخوردار باشد.
تا به حال 3 مدل از اين پرينترها وارد بازار شده اند كه بسته به نوع كاربري كه دارند با يكديگر تفاوت هايي در اندازه، كاركرد و شكل ظاهري دارند.
از كاربردهايي كه براي اين دستگاه ها در نظر گرفته شده، استفاده از اين پرينترها در صنعت است. اين پرينترها مي توانند اطلاعات لازم براي تهيه پرينت را از راههاي مختلفي به دست آورند براي مثال يك شركت توليدي مي تواند برنامه اي براي تهيه نمونه آزمايشي از يك قطعه خاص را به دستگاه بدهد و ماكت آن را در كمترين زمان ممكن به دست آورد جالب اينجاست كه اين دستگاه مي تواند به جاي استفادهاز پودر رنگ از هر پودر مناسب ديگري نيز استفاده كند از جمله اين پودرها م توان به پودر گچ و پودر سراميك اشاره كرد كه در صورت استفاده از پودر سراميك ماكت به دست آمده داراي پايداري و استحكام بيشتري است شركتهاي صنعتي به اين نتيجه رسيده اند كه استفاده از اين روش براي توليد ماكت علاوه بر اين كه زمان كمتري صرف مي كند، هزينه كمتري نيز به همراه خواهد داشت چرا كه در اين روش به طراحي و ساخت قالب براي توليد ماكت نيازي نيست ساخت قالبهاي صنعت براي توليد نمونه هاي آزمايشي يكي از عملات هاي پر هزينه براي شركتهاست.
تا به حال 500 شركت ومركز آموزشي از پرينترهاي سه بعدي براي توليد ماكت استفاده كرده اند ، از جمله آنها مي توان به شركتهاي خودروسازي بي.ام.و،دايملر،پورشه،فورد و همچنين شركتهاي سوني، آديداس و كنون اشاره كرد همگي اين شركتها اعلام كرده اند در اين روش هزينه و زمان كمتري براي توليد ماكت صرف مي شود استفاده از اين پرينترها در مراكز آموزشي نيز مقرون به صرفه تر است مي توان از اين دستگاه ها در دانشگاههاي فني كه با توليد قطعات آزمايشي سروكار دارند استفاده كرد تاكنون دانشگاهاي هاروارد.m.i.t و ييل و همچنين موسسه ناسا از اين نوع پرينترها براي كارهاي آموزشي – تحقيقاتي كم هزينه تر استفاده كرده اند چندين شركت در سطح دنيا در تلاشند پرينترهايي بسازند كه علاوه بر قابليت گرفتن پرينت هاي سه بعدي داراي قيمت مناسبي نيز باشند تا كاربران عادي هم بتوانند از آنها استفاده كنند.
با پيشرفت اين فناوري در چند سال آينده شاهد استفاده از اين پرينترها در مغازه هاي خدمت تايپ و فتوكپي خواهيم بود.

منبع:مجله الماس

كمتر از يك دهه از توليد پرينترهاي ليزري و از دور خارج شدن پرينترها سوزني مي گذرد و مي توان گفت طي اين مدت كيفيت خيره كننده پرينترهاي ليزري همه كاربران را راضي نگه داشته است ولي هيچ كس حدس نمي زد كه در كمتر از 10 سال پرينترهاي به بازار خواهند آمد كه قابل مقايسه با پرينترهاي ليزري نيستند.
شايد موضوع ساخت دستگاهي كه از عكسهاي ذخيره شده در رايانه پرينت هايي سه بعدي تهيه كند، بيشتر شبيه داستان هاي علمي – تخيلي باشد تا واقعيت. آيا باور مي كنيد كه پرينترهاي سه بعدي مي توانند براي مثال از عكس ديجيتالي يك توپ، توپي سه بعدي تهيه كنند؟ به نظر مي رسد در دنياي يكه ما در آن زندگي مي كنيم هيچ چيز نمي تواند جلوي پيشرفت علم را بگيرد و ما بايد هر روز منتظر شنيدن خبرهايي باور نكردني از دستاوردهاي بشري باشيم.

يك پرينت سه بعدي از هزاران لايه تشكيل شده است و مي تواند نوع ساختار و رنگ جسم مورد نظر را به طور واضح نشان هد..
روش كار پرينترها به اين صورت است كه دستگاه بعد از بررسي و تجزيه عكس ديجيتالي مورد نظر شروع به كار كرد، پرينت عكس ديجيتالي را با پاشيدن چند لايه پودر روي هم تهيه مي كند.
در نهايت پرينت تهيه شده روي كاغذ با روش لايه گذاري، داراي پست و بلندي هايي است كه همين موضوع عكس ديجيتالي دوبعدي را به پرينت هاي سه بعدي تبديل مي كند.
پرينت هاي تهيه شده با اين روش علاوه بر اين كه سه بعدي هستند داراي كيفيت بسيار بالايي نيز هستند.
لايه هاي پودر رنگي به وسيله هدي روي كاغذ پاشيده مي شوند و در پايان هر مرحله لايه گذاري يك لايه چسب مانند روي كل سطح قرار داده مي شود اين كار باعث مي شود لايه ها به هم بچسبند و شكل به دست آمده از استحكام بيشتري برخوردار باشد.
تا به حال 3 مدل از اين پرينترها وارد بازار شده اند كه بسته به نوع كاربري كه دارند با يكديگر تفاوت هايي در اندازه، كاركرد و شكل ظاهري دارند.
از كاربردهايي كه براي اين دستگاه ها در نظر گرفته شده، استفاده از اين پرينترها در صنعت است. اين پرينترها مي توانند اطلاعات لازم براي تهيه پرينت را از راههاي مختلفي به دست آورند براي مثال يك شركت توليدي مي تواند برنامه اي براي تهيه نمونه آزمايشي از يك قطعه خاص را به دستگاه بدهد و ماكت آن را در كمترين زمان ممكن به دست آورد جالب اينجاست كه اين دستگاه مي تواند به جاي استفادهاز پودر رنگ از هر پودر مناسب ديگري نيز استفاده كند از جمله اين پودرها م توان به پودر گچ و پودر سراميك اشاره كرد كه در صورت استفاده از پودر سراميك ماكت به دست آمده داراي پايداري و استحكام بيشتري است شركتهاي صنعتي به اين نتيجه رسيده اند كه استفاده از اين روش براي توليد ماكت علاوه بر اين كه زمان كمتري صرف مي كند، هزينه كمتري نيز به همراه خواهد داشت چرا كه در اين روش به طراحي و ساخت قالب براي توليد ماكت نيازي نيست ساخت قالبهاي صنعت براي توليد نمونه هاي آزمايشي يكي از عملات هاي پر هزينه براي شركتهاست.
تا به حال 500 شركت ومركز آموزشي از پرينترهاي سه بعدي براي توليد ماكت استفاده كرده اند ، از جمله آنها مي توان به شركتهاي خودروسازي بي.ام.و،دايملر،پورشه،فورد و همچنين شركتهاي سوني، آديداس و كنون اشاره كرد همگي اين شركتها اعلام كرده اند در اين روش هزينه و زمان كمتري براي توليد ماكت صرف مي شود استفاده از اين پرينترها در مراكز آموزشي نيز مقرون به صرفه تر است مي توان از اين دستگاه ها در دانشگاههاي فني كه با توليد قطعات آزمايشي سروكار دارند استفاده كرد تاكنون دانشگاهاي هاروارد.m.i.t و ييل و همچنين موسسه ناسا از اين نوع پرينترها براي كارهاي آموزشي – تحقيقاتي كم هزينه تر استفاده كرده اند چندين شركت در سطح دنيا در تلاشند پرينترهايي بسازند كه علاوه بر قابليت گرفتن پرينت هاي سه بعدي داراي قيمت مناسبي نيز باشند تا كاربران عادي هم بتوانند از آنها استفاده كنند.
با پيشرفت اين فناوري در چند سال آينده شاهد استفاده از اين پرينترها در مغازه هاي خدمت تايپ و فتوكپي خواهيم بود.

منبع:مجله الماس

مواد استراتژیک

مواد نقشی اساسی در پیشرفت جوامع و بهبود وضعیت زندگی افراد دارند. مواد با ایجاد وضعیت مطلوب تر استانداردهای زندگی را بهبود می بخشند، نیازهای یک جامعه را مرتفع می سازند، برای امنیت، ارتباطات، بهداشت و سلامتی و ساخت مکان مناسب برای زندگی بکار برده می شوند. در طول تاریخ مواد مورد استفاده توسط بشر، پیشرفت آنان را در دوره های مختلف مشخص می سازند.
عصر حجر، عصربرنز و عصرآهن هر کدام به نوبه خود مشخص می سازد که در عصر مربوطه چه مواداصلی و ممتاز مورد استفاده بشر در آن دوره بوده اند. عده ای عصر حاضر را عصر سیلیکون نامگذاری کرده اند، اما با این سرعت پیشرفت روزافزون در طی سی سال آینده تکنولوژی بر پایه سیلیکون با محدودیت های اساسی روبرو خواهد شد. به هر حال، افزایش متناسب قدرت محاسباتی و تجهیزات، را به سمت مرحله بعدی رهنمون می سازد. علم مواد اخیرا" از روشی سنتی موسوم به Edisonian سعی و خطا برای کشف مواد به سمت مواد طراحی شده بر اساس یک سیستم پایه، جهت دستیابی به نیازهای ویژه حرکت کرده است. این جابجایی نشان می دهد که در عصر کبیر بعدی امکان دارد ما به عصر "طراحی مواد" برسیم.
صنایع پایه استراتژیک موادی را شامل می گردد که ارتباط وسیع و مهمی با بخش های تجاری، دفاعی و اقتصاد ملی دارد. به عنوان مثال می توان به صنایع فولاد، آلومینیوم و تیتانیوم اشاره کرد، صنایع رایج و متداول موادی را شامل می گردد که هم اکنون بطور کامل اجرایی هستند و یا اینکه در بخش تجاری و یا دفاعی به عنوان یک پروژه قابل قبول مورد پذیرش قرار گرفته اند. به عنوان مثال در این گروه می توان به مواد و تکنولوژی های سوپرآلیاژها، کامپوزیت های ویژه و سرامیک ها، خاک های کمیاب و متالورژی پودر اشاره نمود. مواد آینده، موادی هستند که قابلیت و پتانسیل استفاده بالایی دارند اما نیاز به تحقیقات و پیشرفت بیشتری قبل از مصرف آنها به طور وسیع وجود دارد. نمونه ای از این علوم، علوم شبیه سازی بدن و نانوتکنولوژی است. هم چنین مواد غیر سوختی و مواد حیاتی مثل نفت، زغال سنگ و اورانیوم نیز جزء مواد استراتژیک محسوب می گردند.

استحکام دندان‌هاي مصنوعي افزايش مي‌يابد 

نانوکامپوزيت آلومينا زيرکونيا، به‌عنوان جايگزيني مناسب براي فلزات و پليمرهاي مورد استفاده در دندان‌ها، ريشه دندان‌ها و استخوان‌هاي تخريب شدۀ فک و ... در دانشگاه علم و صنعت ايران سنتز شد.

مشکل اساسي سراميک‌هايي‌ که جايگزين دندان‌ها، ريشه دندان‌ها، استخوان‌هاي تخريب شده فک و ... مي‌شوند، استحکام و چقرمگي پايين آنها است، لذا سنتز و استفاده از نانوکامپوزيت آلومينا زيرکونيا با توجه به دارا بودن خواص مکانيکي مناسب، ضروري به‌نظر مي‌رسد.

آقاي مهدي ابراهيمي بسابي، يکي از کاربردهاي عمده ديگر اين نانوکامپوزيت را کاربري در ابزارهاي برشي عنوان کرد و افزود: «ابزار برشي تهيه شده از نانوکامپوزيت آلومينا زيرکونيا، داراي عمق و طول عمر بيشتري نسبت به ابزار برش آلومينايي بوده، که اين امر ناشي از حضور زيرکونيا به عنوان فاز چقرمه در زمينه آلومينا است. همچنين نانوکامپوزيت آلومينا زيرکونيا به دليل زيست‌سازگاري و مقاومت عالي در برابر سايش و خنثي بودن آلومينا از نظر شيميايي، خصوصيات زيستي مناسبي از خود نشان مي‌دهد».

مهندس ابراهيمي و همکارانش که در دانشگاه علم و صنعت ايران موفق به سنتز اين نانوکامپوزيت به‌روش مکانيکي شده‌اند، در مورد چگونگي سنتز نانوذرات آلومينا زيرکونيا گفت: «ابتدا کلريد آلومينيم، کلريد زيرکونيم و اکسيد کلسيم را به‌عنوان مواد اوليه مخلوط کرده و مخلوط حاصل را به‌وسيلۀ آسياي پرانرژي، تحت کار مکانيکي قرار داديم. پس از انجام کار مکانيکي و عمليات حرارتي در دماهاي پايين با انجام واكنش ميان مواد اوليه، نانوذرات آلفا آلومينا و زيرکونيا با ساختار مکعبي، درون زمينۀ نمک کلريد کلسيم تشکيل گرديد».

گفتني‌است نانوآلياژ تهيه شده، مقاومت مناسبي در برابر خوردگي در اثر بخار آب و ترکيبات خورنده‌اي نظير اتيلن گليکول، اسيد سولفوريک، اسيد فسفريک و سود، از خود نشان مي‌دهد.

سرامیک هوشمند در ایران تولید میشود

پژوهشگران کشور مان موفق به طراحي و ساخت سراميک هاي هوشمندي شدند که همزمان با طلوع خورشيد طرح حک شده بر روي آنها به تدريج نمايان مي شود.

بهروز شهرخي در گفتگو با مهر با اشاره به جزئيات اين سراميک افزود: افزود: معمولا نماي ساختمان ها در سطح شهرها سنگي و يا کامپوزيتي است و طرح ثابتي دارند از اين رو اقدام به طراحي سراميک هاي هوشمند براي کاربرد در نماي ساختمان شديم.

وي افزود: در اين پروژه سراميکي طراحي شد که مي توانند به جاي نماهاي ساده ساختماني مورد استفاده قرار گيرد.

شهرخي اضافه کرد: در اين نوع سراميک ها مي توان طرح مورد علاقه خود را با روش هاي حرارتي بر روي سراميک پياده کرد. اين طرح ها با طلوع خورشيد به تدريج نمايان مي شود و هر روز جلوه زيبايي به ساختمان ها مي دهد.

سرامیک هوشمند در ایران تولید میشود

پژوهشگران کشور مان موفق به طراحي و ساخت سراميک هاي هوشمندي شدند که همزمان با طلوع خورشيد طرح حک شده بر روي آنها به تدريج نمايان مي شود.

بهروز شهرخي در گفتگو با مهر با اشاره به جزئيات اين سراميک افزود: افزود: معمولا نماي ساختمان ها در سطح شهرها سنگي و يا کامپوزيتي است و طرح ثابتي دارند از اين رو اقدام به طراحي سراميک هاي هوشمند براي کاربرد در نماي ساختمان شديم.

وي افزود: در اين پروژه سراميکي طراحي شد که مي توانند به جاي نماهاي ساده ساختماني مورد استفاده قرار گيرد.

شهرخي اضافه کرد: در اين نوع سراميک ها مي توان طرح مورد علاقه خود را با روش هاي حرارتي بر روي سراميک پياده کرد. اين طرح ها با طلوع خورشيد به تدريج نمايان مي شود و هر روز جلوه زيبايي به ساختمان ها مي دهد.

سرامیک هوشمند در ایران تولید میشود

پژوهشگران کشور مان موفق به طراحي و ساخت سراميک هاي هوشمندي شدند که همزمان با طلوع خورشيد طرح حک شده بر روي آنها به تدريج نمايان مي شود.

بهروز شهرخي در گفتگو با مهر با اشاره به جزئيات اين سراميک افزود: افزود: معمولا نماي ساختمان ها در سطح شهرها سنگي و يا کامپوزيتي است و طرح ثابتي دارند از اين رو اقدام به طراحي سراميک هاي هوشمند براي کاربرد در نماي ساختمان شديم.

وي افزود: در اين پروژه سراميکي طراحي شد که مي توانند به جاي نماهاي ساده ساختماني مورد استفاده قرار گيرد.

شهرخي اضافه کرد: در اين نوع سراميک ها مي توان طرح مورد علاقه خود را با روش هاي حرارتي بر روي سراميک پياده کرد. اين طرح ها با طلوع خورشيد به تدريج نمايان مي شود و هر روز جلوه زيبايي به ساختمان ها مي دهد.