تولید نانوذرات سرامیکی به کمک آب لیمو و شکر

محققان دانشگاه‌های صنعتی اصفهان و تهران با استفاده از آب لیمو و شکر و بهره گیری از یک روش سبز، موفق به سنتز نانوذرات سرامیکی شدند که در تولید سرامیک‌های دمابالای هادی جریان الکتریکی کاربرد دارند.





به گزارش روز دوشنبه گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، معمول ترین نانوذرات، نانوذرات سرامیکی، فلزی، پلیمری و نیمه رسانا هستند که از اهمیت ویژه ای در کاربردهای دمابالا برخوردارند.

رایج ترین نانوذرات سرامیکی نانوذرات اکسید فلزی مانند اکسیدهای تیتانیوم، روی، آلومینیوم و آهن و همچنین نانوذرات سیلیکاتی هستند. این نانوذرات علاوه بر مقاومت حرارتی از سختی بالایی نیز برخوردارند که استفاده از آنها را در تولید پوشش های ضد سایش توسعه داده است.

نانوذرات زیرکونیا بکارگرفته شده در این روش، با خواص بسیار مفید کاربردهای بسیار جالبی در صنایع مختلف دارند؛ تغییرات فازی این نانوذرات در دماهای مختلف استفاده از آنها را با مشکل مواجه کرده است که امروزه با معرفی روش های خاص سنتز، این مشکلات تا حدودی مرتفع شده است.

دکتر فاطمه داور ضمن اشاره به مشکلات به وجود آمده ناشی از تغییرات فازی زیرکونیا، در رابطه با اهداف دنبال شده در این پژوهش گفت: نانوذرات زیرکونیا در دماهای مختلف متحمل تغییرات فازی می شوند. این تغییرات فازی موجب ایجاد تنش در ساختار آنها شده و ترک خوردگی ساختار را در پی خواهد داشت؛ ازاین رو هدف از انجام این طرح سنتز نانوذرات زیرکونیا با ساختار پایدار در دمای محیط و با استفاده از مواد طبیعی و بهره گیری از یک روش سبز است.

وی خاطرنشان کرد: این روش از فرایندی ساده و با بهره گیری از مواد طبیعی نظیر آب لیمو و شکر صورت گرفته است؛ بنابراین روش ارزان قیمتی در مقایسه با سایر روش ها به شمار می رود. همچنین با توجه به اینکه حلال های آلی سمی جای خود را به مواد سبز و غیر سمی داده اند، این روش در زمره یک روش دوست دار محیط زیست قرار می گیرد.

داور ادامه داد: با کاهش اندازه ذرات، تعداد مرز دانه ها به صورت قابل توجهی افزایش می یابد؛ این موضوع افزایش هدایت الکتریکی را در پی خواهد داشت. از طرفی تغییر انرژی سطحی صفحات کریستالی ذرات موجب پایدار شدن ذرات زیرکونیا با فاز مکعبی در دمای اتاق می شود.

وی در خصوص مراحل سنتز نانوذرات، تولید سرامیک و ارزیابی سرامیک نهایی گفت: در ابتدا با استفاده از عصاره آب لیمو روش سنتز نانوذرات زیرکونیا بهینه سازی و سپس برای بهبود جدایی ذرات از یکدیگر و یکنواختی بهتر، اثر ساکارز (شکر) روی آنها بررسی شد.

داور گفت: نانوذرات سنتز شده مشخصه یابی و بهترین نانوذرات از حیث اندازه و توزیع اندازه ذرات انتخاب شد. در مرحله بعد با روش تف جوشی سرامیک هایی با شرایط مختلف از این نانوذرات تولید شد. در نهایت بهترین سرامیک از لحاظ داشتن چگالی بالا انتخاب و خواص الکتریکی آن ارزیابی شد.

وی افزود: نتایج نشان می دهند ساکارز از کلوخه شدن نانوذرات جلوگیری می کند. همچنین ورود عناصر منیزیم و کلسیم از عصاره آب لیمو به درون ساختار نانوذرات، موجب هدایت الکتریکی خوب سرامیک های تولیدشده می شود.

این تحقیقات حاصل تلاش های دکتر فاطمه داور عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان، دکتر علیرضا عباسی عضو هیأت علمی دانشگاه تهران و علی ماجدی دانشجوی مقطع دکترای دانشگاه تهران است.

نتایج این تحقیق در نشریه Journal of Sol-Gel Science and Technology به چاپ رسیده است.

منبع :