بخشی از مقاله
مقاومت در برابر خوردگي به وسيله پوشش ها و نانو لوله هاي کربني
خلاصه : خوردگي يکي از عوامل استهلاک قطعات و يکي از معضلات عمده صنعت مي باشد. به طوري که صنايع مختلف با آن مواجه هستند. اثرات ناشي از خوردگي شامل کاهش کيفيت ظاهري قطعات ، افزايش هزينه عمليات ، نياز جايگزيني تجهيزات و هزينه نگهداري اضافي زيانهايي را براي دست اندر کاران صنايع فراهم آورده است . خوردگي سبب توقف خطوط توليد به صورت ناگهاني منجر به خسارات بي شمار مالي گردد و حتي منجر به حوادث جبران ناپذير بسياري در صنعت بوده است ، در اين پروژه ، رفتار مقاومت خوردگي به وسيله پوشش هاي اپوکسي حاوي آنيلين و نانو لوله لوله هاي کربني مورد مطالعه قرار گرفته است . اما يکي از پرکاربردترين ساختارهاي مورد بحث درفن آوري نانو که به عرصه علوم شيمي وارد شده است ، نانو ذرات کربني هستند, .اين نانوساختارها، به جهت بهره مندي از ويژگيهاي منحصربه فرد فيزيکي و شيميايي بالقوه ، از قابليتهايي براي استفاده در حسگرهاي زيستي، حمل و نقل مولکولي، جستجوي الکتروشيميايي نمونه هاي زيستي، داربست بافتي، فرستنده پيام به سلولها و روشهاي خوردگي بکار مي روند .اما پيش از به کارگيري خوردگي در نانو ذرات کربني يک نمونه حسگر هايي ساخته شده که به ارزيابي نانو ذرات کربني به وسيله دستگاه TEM &SEM پرداخته ايم و راه از بين رفتن اين نانو ذرات را ارزيابي کرده و مقاومت پوشش ها را در فلزات براي مقابله با خوردگي زياد کرده است که طريقه ساخت نانو لوله کربني و استفاده آن براي خوردگي را ارزيابي کرده ايم .
کلمات کليدي: نانو حسگر ها، پلي آنيلين ، نانو کاتاليست ، SEM, TEM
١ - مقدمه
ماهيت و مفهوم فناوري نانو
فناوري نانو دستيابي به فناوري کار بر روي ذراتي با ابعاد ٩-١٠(نانومتر) ميباشد که به نانو ذرات موسوند .دليل انتخاب اين مقياس براي کار بر روي مواد بخواص خارق العاده اي است که در ذراتي با اين سايز ظـاهر ميشود و امروزه بشدت مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است . انجمن ملي نوبنياد نانوتکنولوژي که يک نهاد دولتي در کشور امريکا ميباشـد، واژه نانوتکنولوژي را چنين توصيف مي کند" :تحقيق و توسعه هدفمند، براي درک و دستکاري و اندازهگيريهاي مورد نياز در سطح مـوادي بـا ابعاد در حد اتم ، مولکول و سوپرمولکولها را نانوتکنولوژي مينامند ."اين مفهوم با واحدهايي از يـک تـا صـد نـانومتر، همبسـتگي دارد .در ايـن مقياس خصوصيات فيزيکي، بيولوژيکي و شيميايي مواد تفاوت اساسي با يکديگر دارند و غالباً اعمال غيرقابل انتظار از آنها مشاهده مي شود.
آندرتا و همکاران ( ٢٠٠٣ ) براين باورند که نانوتکنولوژي، فناوري است که از کنشها و واکنشهايي که در سطح اتم اتفاق ميافتد منشاء گرفته و فناوري جديديست که تمام علوم را در بر خواهد گرفت ، به تعبير دقيقتر نانوتکنولوژي انقلابـي جديـد بـراي همـه علـوم در آينـده اسـت .ايـن تکنولوژي قادر به بهبود روشهاي ارزيابي، مـديريت و کـاهش خطـرات براي محيط زيست بوده و فرصتهايي را براي توليـد محصـولات جديـد فراهم خواهد ساخت .از همين تعريف ساده بر ميآيد که نـانوتکنولوژي يک رشته جديد نيست ، بلکه رويکـرد جديـدي در تمـام رشته هاسـت .
بنابراين علم نانوتکنولوژي توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيسـتمهاي جديد براي در دست گـرفتن کنتـرل در سـطح مولکـولي و اتمـي، بـا استفاده از خواصي که در آن سطوح ظاهر ميشوند، را دارد. [١]
٢- نانو حسگرها
يک نانو حسگر وسيله ايست بسيار ريز که قادر به شناسايي و ارايه پاسخ بـه محرکهـاي فيزيکـي در مقيـاس يـک نانومترباشـد. نانوحسـگرها , نشانگرهاي بسيارحساس درکشف بيمـاري وآلـودگي آب ,خـاک و هـوا ميباشد .انواع گسـترده اي ازحسـگرهاي زيسـتي و روشـهاي مربوطـه درطي چند سال گذشته در بازار معرفي شـده انـد، ايـن دسـتگاههاي آنــاليتيکي ازعناصرتشــخيص بيولــوژيکي تشــکيل ميشــوندکه باآشکارسازيهاي سيگنال مرتبط هستند(مثلا آنزيمهـا,ميکروارگانيزمهـا و...)اين دستگاهها نسبت به حضور وغلظت آناليستهاواکنش داده وپاسخ قابل اندازه گيري توليدميکنند .نانومواد و نانوساختارهاي جديدي مانند نـانوذرات ,نانوکريسـتالها،نانولوله هـاي کربنـي، نانواليـاف و ...بعنـوان دستگاههاي حسگر بکار مي روند. نـانوذرات ، نـانو کريسـتالهاي نيمـه هـادي درخشـان و نقـاط کوانتـومي (cdse-Zns) دسـته اي از نانوحسگرهايي هستند که توانايي آشکارکردن سموم موجود در محيط زيسـت را دارنـد و نشـان داده شـده اسـت کـه نانوکريسـتالها و نقـاط کوانتومي همراه با پادتن ها مي توانند بطور همزمان چهار نـوع سـم را آشکار کنند.[٢]
٣- معرفي ساختار کربن نانو لوله
نانو لوله شکل جديدياز اتم هاي کربن مي باشد کـه مـي تـوان آنهـا را حاصل رول شدن ورقه هاي منفرد گرافيت و بسته شـدن انتهـاي لولـه بوسيله ساختار هاي فولريني دانست . هيبريد اتـم هـا SP٢ و سـاختار واحد شش ضلعي لانه زنبوري مي باشد.
٤- نقش نانو لوله کربني در پوشش ها و اهميت آن در واکنش ها براي جلوگيري از خوردگي
پوشش ها يکي از اجزاء سيستم واکـنش اسـت کـه علـي رغـم حضـور دائمياش در واکنش ها، به ندرت در معادلات شيميايي ظاهر مي شود.
نقشي که توسط حلال ايفا مي شود، نقش کوچکي نيست . حضور يـک حلال مي تواند موجب افزايش يا کاهش سرعت واکنش به ميزان ٢٠ ١٠ برابر شود. تغيير حلال ممکن است به تغييري در حـدود يـک ميليـون برابر در سرعت واکنش منجر شود. اثر حلال ، مي تواند نيرومند تر از اثر هاي اعمال شده به وسيله ساير عوامل باشد [٤].
انتخاب يک حلال خاص مي تواند عامل تعيـين کننـده اصـلي سـرعت واکنش باشد. حلال مي توانـد از بـين چنـدين مسـير بـراي واکـنش ، مسيري را که در واقع واکنش دنبال مي کند، تعيين نمايد. اين را بايـد در نظر بگيريم که يونهاي حل شونده به صورت ذرات لخت در محلـول وجود ندارد بلکه حلال پوشيده هستند. هر يـک از ذرات حـل شـده را توده اي از مولکول هاي حلال همراهي مي کنند که بـه وسـيله پيونـد هايي به يکديگر متصل شده اند. تشکيل همين پيونـد هـا، انـرژي لازم براي شکستن پيوند هـاي نگهدارنـده ذرات مـاده حـل شـده در کنـار يکديگر را تامين کرده است . در واقع ، علت اصـلي انحـلال ، جـايگزيني پيوند هاي جديد به جاي پيوند هاي قبلي است . [٢]
٥- فعاليت آزمايشگاهي
تهيه پوشش پلي آنيلين ونانو کامپوزيت پلي آنيلي-اکسيد روي
مقدار CC٤٥ از آنيلين تقطير شده به همـراه gr١ از محلـول کـامفور سولفونيک اسيد با cc٢٠٠ آب مقطر مخلـوط کـرده و تحـت همـزدن شديد مغناطيسي قرار داده مي شود. در ادامه gr٩ محلول پراکسي دي سولفات آمونيوم به عنوان آغازگر، قطره قطره بـه محلـول افـزوده مـي شــود. پليمريزاســيون بــه مــدت ٣-٤ ســاعت در دمــاي صــفر درجــه سانتيگراد تحت همزدن شديد مغناطيسي انجـام خواهـد شـد. رسـوب مورد نظر را پس از صاف کردن و شستشو بـا آب مقطـر در دمـاي ٥٠ درجه سانتيگراد خشک گرديـد. بـراي سـنتز نـانو کامپوزيـت ، درصـد مشخصي از نانو ذره اکسيد روي به مقدار فوق اضافه مي شود.[٣]
شکل (١): عکس هايي از پوشش هاي نانو لوله کربني در مقابل خوردگي زير دستگاه SEM&TEM در اندازه هاي مختلف
شکل (٢): تهيه يک پوشش آنيلي به وسيله نانو لوله کربني و تصاوير دريافتي از دستگاه SEM&TEM
