بخشی از مقاله
مروري بر پروژه پليمر ساختار نانوي R&D
- علم مواد, عمليست بنيادي براي زمينه هاي چون پردازش اطلاعات , حفظ طبيعت و سلامت محيط زيست و انرژي انتظار مي رود كه نانو تكنولوژي به عنوان علمي نو در قرن 21,در علم مواد تغييراتي ايجاد كند. اين تكنولوژي اصلاح كاربرد و مشخصات مواد را به عنوان ايجاد كاربردي جديد از راه كنترل ساختار موارد به ميزاني بيشتر تصديق مي كند. اين علم به عنوان قسمتي از برنامه نانو تكنولوژي مواد خواهد بود كه هدفش به اجرا درآمدن پيشرفت و تحقيقات اصولي براي برنامه ريزي نتايج تحقيقات بدست آمده مي باشد.
- هدف اين پروژه دسترسي به جهش كوانتولي در به دست آوردن كنش بالاي مواد پليمري منظم و سازگاري محيطي مي باشد و قصدش به ثبت رساندن علميست پايه اي براي كنترل كامل ساختار اوليه و پيشرفته پليمرها مي باشد. هدف نهايي اين پروژه دست يابي به مواد با قدرت بالا و مقاوم در برابر فساد تدريجي مي باشد در حالي كه پيشروي بيشتر به سوي موادي پكترو مقاومتر در برابر گرما مي باشد
و از اين راه موجب ثبت مواد جديد و علمي ساختاري با قابليت تامين طيف گسترده اي از زمينه هاي درخواستي براي خدمات ذخيره سازي انرژي مي شود. اين زمينه ها كه ناشي از اين پيشرفتها مي باشد, شامل تئوتوموتيو و بخشهاي اطلاعاتي (اطلاعات, ميلامت, امنيت, انرژي و غيره) مي باشد.
تحقيق بر روي موضوعات زير در برنامه ساختار نانوي پليمري انجام خواهد شد:
1. علمي براي كنترل ساختارهاي اوليه
2. علمي براي كنترل ساختارهاي سه بعدي
3. علمي براي كنترل ساختارهاي سطحي و متقابل
4. تكنولوژي قالبگيري مواد
5. تكنولوژي ارزيابي مواد
6. بسط و تكامل خط مشي علم مشترك و نظام دار كردن علوم.
اين تحقيقات در ادامه توضيح داده شده است.
1. علمي براي كنترل ساختار اوليه
از طريق پيشرفت كاتاليز و رهايي با سرعت اجرايي بالا, روش تركيب و تراكم ذرات (پليمريزاسيون) , تك مدارهاي جديد الحاقي و تغليظ پلميريزاسيون, كارها در حال مسير جاي توسعه و پيشرفت علم پليمرهايي با ساختار اوليه كاملاً كنترل شده مي باشد . مثل, فضانظمي, وزن مولكولي, تك مدارهاي متوالي ( توالي در همسپار, پليمرانتهايي و غيره) و ساختارهاي انشعابي.
يك پليمر با ساختار اوليه كاملاً كنترل شده در طول تحقيق بر روي موضوع اول تحقيق يعني علمي براي كنترل ساختار اوليه توليد خواهد شد. اين پليمر سپس در چهار زمينه تحقيقي مرتبط با تكنولوژي در اندازه كوچك مورد تحقيق قرار خواهد گرفت: عملي براي كنترل ساختارهاي سه بعدي,تكنولوژي براي كنترل ساختارهاي سطحي و متقابل , تكنولوژي موادقالب زده و تكنولوژي ارزيابي مواد. از طريق تحليل نتايج تحقيقات, نمونه اي كامل براي كنترل ساختار اوليه ارائه خواهد شد.
1-1) در زمينه پليمرهاي تاكي 1 و پليمرهاي سودمند, از راه پيشرفت كاتاليزدرهاي با سرعت اجرايي بالا, روش پليمريزاسيون , تك مدارهاي جديد الحاقي و تغليط پليمريزاسيون كارها در حال سر به سوي توسعه و پيشرفت كنترل كامل علم فضانظمي, وزن مولكولي ( وزن مولكولي و توزيع وزن مولكولي) تك مدارهاي متوالي ( توالي در همسپار پليمرهاي انتهايي و غيره) مي باشد.
به علاوه در اين تحقيق همچنين قول داده شده تا كنترل ساختارهاي برجسته در پليمريزاسيون اصلي و علم پليمريزاسيون زنده , با قابليت كاربرد در طيف گسترده تك مدارها, پيشرفت داده شود. در زمينه پليمرهاي هيدروكربني كارهايي براي كاتاليزور كورديناسيون و علم پليمريزاسيون براي كنترل ساختارهاي اوليه و به كار انداختن پليمرها در حال انجام است. همانند علم همسپاركردن تك مدارهاي هيدروكربن بانك مدارهاي مغناطيسي.
1-2) با استفاده از كاتاليزورهاي واكنش پذير و گزينشي قوي, تك مدارهاي جديد, و نظام پليمريزاسيون منجمد, تحقيقاتي براي توسعه و پيشرفت علم كنترل كامل براي كنترل وزن مولكولي ( كاهش وزن توزيعي مولكول, كنترل وزن مولكول, وزن مولكولي زياد و غيره) فضانظمي و تك مدارهاي متوالي ( توالي در همسپار, كنترل پي در پي و متوالي, گزينش پذيري شيميايي و غيره), ساختارهاي انشعابي در حال انجام است. به علاوه تلاشهايي صورت گرفته تا علم پليمريزاسيون گزينش پذيري شيميايي را پيشرفت داده شود تا به مولكولهاي با وزن بالا, پليمرهاي معطر الحاق شود.
2) علمي براي كنترل ساختارهاي 3 بعدي:
هدف اين پروژه تحقيقاتي بيشتر و علميست براي كنترل ساختارهاي سه بعدي پليمرهاي هدف زير از مقياسهاي كوچك تا اندازه هاي بزرگ و ساع كردن نور بر روي رابطه بين ساختارهاي سه بعدي منظم و ويژگيهاي آنها ( مشخصات الكترونيكي و نور شناختي , ويژگيهاي مكانيكي , ويژگيهاي مكانيكي , گرمايي , سازگاري و غيره) از راه انداختن نظري بر راهنمايي اثبات شده براي طراحي موادي با ساختارهاي سه بعدي و با دقتي بالا.
2-1) براي پليمرهاي چند جزئي مثل همبسپارهاي دسته اي و پيوندي و پليمرهايي كه با همبسپارها آميخته مي شوند, تحقيقاتي در جهت پيشبرد علمي براي توليد غشائي نازك و موادي زبر با ساختارهايي تناوبي در ناحيه اي گسترده , توسط كنترل وقايعي چون جداسازي ميكروفازها از راه تركيب مولفرها و فرآيند آن (بعد, فشار و تغييرات دما, جريان برشي و غيره) در حال انجام است.
2-2) تحقيقاتي براي پيشبرد علم كنترل ساختارهاي پيچيده از راه تبلور, تبلور مايعات, و تجزيه espinodal برپايه ساختارهاي اوليه همچون وزن مولكولي, ساختار فضانظمي, ساختار شيميايي , و درازآي بخش جوربسپارها, همبسپارها و مشتقات آنها و ساختارهاي متصل عرضي, مخلوط كردن مولفه ها, افزودن عوامل هسته اي و فرآيند آنها ( بعد, فشار و تغييرات دما, جريان برشي و غيره) در حال انجام است.
3) علمي براي كنترل ساختارهاي سطحي و متقابل :
3-1) تحقيقات پيشرفته اي براي خلق علمي تحليلي براي اندازه گيري كمي تغيير شكل پوشه سطحي پليمرها توسط بالاترين اورتيال مولكولي اشغال شده در دست انجام است. همزمان, سطح پوشه پليمرها به روش طيف شناسي و توسط مشاهدات شكل شناسي, شناسايي مي شوند تا ويژگيهاي شكل سطحي و ساختار سطحي را به هم مرتبط سازند و تاثيرات طبيعت را بر روي شكل سطحي دسته بندي كنند.
3-2) از راه كنترل فرآيند جداسازي فاز در مدار قائم همبسپارهاي دسته اي و پيوندي و مخلوط كردن پليمرها, ساختار فشرده سطح پوسته پليمرها و ويژگيهايش براي دسترسي به پيشرفتها به برجسته اي در زمينه ويژگيهاي كاتدي , چسبناكي, ميزان آب پذيري, اصطكاك , دوام و ديگر ويژگيهاي سطحي, در ميزاني كوچك كنترل مي شود.
3-39 پوسته نازك پليمرها ( كه شامل پوسته هاي بسيار نازك مي شود) و پوسته پليمرهاي چند لايه اي در اجزاء مختلف واكنش توسط سطوح مختلف انرژي آزاد ساخته مي شود. تكنيكهايي يا روشهايي در دست هستند كه قابليت تحليل تقابل پليمر/ پليمر و پليمر/ ساير مواد را در سطح كوچك دارند. علم كنترل ساختارهاي متقابل در اندازه هاي كوچك, توسط استفاده از تجمع همسپارها در سطح مشترك, واكنشهايي سطحي با واكنشگر , نفوذ مولكولها در سطح مشترك, براي دستيابي به پيشرفتي چشمگير در ويژگيهاي سطح مشترك از قبيل ويژگي چسبندگي ماندگار و بادوام مي باشد.
4) تكنولوژي قالبگيري مواد :
4-1) تكنولوژي شكل رادن مواد كوچك با تشكيل علم واكنش پذيري فرآورش كه شامل واكنش جفتهاي پلمير متضاد و ناسازگار در سطح پليمر در مدت زمان آب شدن پليمر پيشرفت كرد. به علاوه علم شكل دادن مواد كوچك به واسطه استفاده از زمينه هاي متلاشي كردن با قابليت به كار گرفتن براي مقدار گسترده اي از جفتهاي پلميري ناسازگار و مواد هپريدي كوچك آلي / معدني توسعه پيدا كرد.
4-2) تحقيقاتي براي پيشرفت علم شبيه سازي ساختاري در حالت مذاب, به عنوان وسيله اي براي كنترل ساختار پليمرها در حالت مذاب در حال انجام است. همچنين روشهايي براي كنترل ميعان در سرلوله, در مدت زمان فرآيند چرخش ليف مذاب و براي كنترل زمينه مسايل خاص به كار برده شده خارجي , در ليف رشته اي بدست آمده است. از اين گذشته, روشهايي براي تجزيه قسمتهاي بدون شكل ليف توسط به كاربردن روش هاي مختلف speloscoDIC براي اندازه گيري, تحلي و تجريه استحكم ليف اجرا شده است كه به خوبي همانند سازي كامپيوتري, تمركز فشار و پخش فشار براي متوجه شدن بخشهاي غيرمتبلور و نقص مي باشد.
5) تكنولوژي ارزيابي مواد :
5-1) براي تجزيه اجسام سه بعدي ساختارهاي پيچيده چون خرده ها ئ تكه هاي كريستال و كريستال مايع, گوي سنگ, ساختار جداشده فاز فلز مركب و آلياژ و ساختار 10nm همچون ساختار جدا شده فاز, ساختار سطحي, پوسته هاي بسيار نازك, نظام توصيفي با تفكيك بالا ايجاد شد كه از ميكروسكوبهاي ليزري تمركزي, الكتروني , ردياب و طيف نسبي استفاده ميشد.
5-2) نظام توصيفي ساختاري براي مشخص كردن قلمرو و تعداد قلمروها نظام پلميرهاي پيچيده به وسيله حالت جامد NMP / نظام تحليل ساختار پيچيده با فن بخش 1 سپين هسته اي به وجود آمد كه براي استفاده در نظام پليمري مشكل بود. به وسيله استفاده از اين سيستم پيشرفته, آميزش پذيري فلزات مركب پليمري و واكنشهاي برهم كنش بين مولكولي مابين پليمرها و ساختارهاي چند فاز دقيقاً اندازه گيري شد.
6) بسط و تكامل علم مشترك و نظام دار كردن علوم :
بواسطه مشاركت 5 گروه محقق, كه هر كدام از اين گروهها بر روي موضوع تحقيقي خاصي تمركز كردند ( علمي براي كنترل ساختارهاي اوليه, علمي براي كنترل ساختارهاي سه بعدي, تكنولوژي قالبگيري مواد, تكنولوژي ارزيابي مواد), ارتباط پيچيده مابين موضوعات مثل ساختار پليمرهاي كنترل شده از سطح اوليه تا سه بعدي, تكنولوژي قالبگيري مواد و ارزيابي ساختاري به روشي قابل فهم و به طور جامع توضيح و شرح داده شده است. مجموعه اي از داده ها نيز ايجاد شده تا در بسياري از مواقع بتوان از نتايج استفاده كرد.
