بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
عنوان: معرفی مولکولها و نانو مواد هوشمند
اسلاید 3 :
نانوساختارهای هوشمند
سازه هاي هوشمند، موادي هستند که :
محرکهایی مانند محرکهای مکانيکي، گرمايي، شيميايي، الکتريکي، مغناطيسي را درک کرده و به آنها عکس العمل نشان می دهند.
نانو ساختارهای مورد استفاده به عنوان مواد هوشمند شامل موارد زیر می شوند:
مواردی همچون نانوالياف کربن
نانوالياف گرافيت
نانولوله هاي کربني تک دیواره و چند دیواره
نانو الياف پلي آميدي (Polyamide Fibers)
اسلاید 4 :
نانوساختارهای هوشمند
نانو مواد به طور گسترده در منسوجات هوشمند، مورد استفاده قرار می گیرند.
نانو مواد کربنی، نقشي کليدي در صنعت مواد هوشمند براي حسگری دارند.
کاربرد عمده الياف هوشمند در صنایع توليد پوشاک، عايق حرارتي، پزشکی و صنعت هواپیما سازی مشهود است.
حسگر، محرک و واحد کنترل سه بخش رایج در نانوساختارهای هوشمند هستند.
اسلاید 5 :
مواد هوشمند وفناوري نانو
اگر چیدمان اتمي مواد آلي و معدني در حد نانومتر باشد، در آن صورت ساخت مواد هوشمند امکان پذیر می شود.
قابليت کار در مقياس نانو ما را به ايجاد موادي هوشمند با خواص بهتر وکارايي بيشتر از خواص مواد بزرگ مقياس توانا مي کند.
فناوری نانو می تواند تقلید از فرايندهاي زيستي در ساخت مواد هوشمند را نیز فراهم آورد.
مواد هوشمند کنترل ابعاد مواد در حد نانومتر، انتقال انرژي در ابعاد نانو و پردازش اطلاعات را امکان پذير مي سازد.
اسلاید 6 :
مواد هوشمند نوع اول، يا مواد کروميک (Chromic)
در پاسخ به محرکهاي محيط خارجي (خصوصيات شيميايي، الکتريکي، مغناطيسي، مکانيکي و يا حرارتي) دچار تغيير رنگ مي شوند.
اين تغيير رنگ ناشي از تغيير خصوصيات نوري اين مواد مانند ضريب جذب،
قابليت بازتاب و يا شکست نور است که در نتيجه تغيير در ساختار اين مواد ايجاد مي شوند.
اسلاید 7 :
مواد هوشمند نوع دوم: قابلیت تبدیل انرژی از حالتی به حالت دیگردارند.
ترکیبات فتو ولتائیک (Photovoltaic) زیر مجموعه مواد هوشمند نوع دوم هستند. این ترکیبات:
انرژی نوری را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند.
به نحوی گسترده در فناوری های نوین همچون پیلهای خورشیدی مورد استفاده اند.
اسلاید 8 :
مواد هوشمند نوع اول : مواد فتوکروميک (Photochromic)
بر اثر جذب انرژي تابشي، در ساختار شيميايي مواد فتوکرومیک تغيير ايجاد شده و از ساختاري با يک ميزان مشخص از جذب نور به ساختاري متفاوت با جذب متفاوت تبديل مي شوند.
ساختار جدید، جذب نور را با شدت یا در طول موجی متفاوتی انجام می دهد.
از چنین موادی به صورت گسترده در ساخت عینکهای طبی محافظ چشم که در مقابل شدت نور بالا تیره می شوند، استفاده می شود.
اسلاید 9 :
در شکل زیر نانو بلورهای دی آریل اتن وخواص فتوکرومیک آنها نشان داده شده است.
تغییر ساختار این کریستالها در حضور نور UV مشخص است.
بیشترین استفاده از این مواد در شیشه عینک و ساخت شيشه پنجره ساختمانها می باشد.
اسلاید 10 :
مواد ترموکرومیک (Thermochromic)
ترموکرومیک ها در نتيجه جذب گرما یا تغييرات شيميايي با تغيير فاز می دهند.
تغييرات ايجاد شده برگشت پذير است.
با از بين رفتن عامل ايجاد کننده تغييرات دمايي اين مواد به حالت اوليه باز مي گردند.
در شکل زیر بر اثر گرم شدن يا سرد شدن، تغيير ساختاری در اين نانوذرات ايجاد شده که همين امر باعث تغيير رنگ در اين ترکيبات مي شود.
اسلاید 11 :
مواد مکانوکرومیک ((Mechanochromic
در برخي از محصولاتي که از اين مواد ساخته شده اند با تغيير فشار، نوشته هاي مخفي شده در سطح به نمايش در خواهند آمد.
مکانوکرمیکها در ساخت نانوغشاء و نانو رباتها استفاده می شود.
در شکل زیر ماده مکانوکروميک در اثر کشش دچار تغيير رنگ مي شود.
اسلاید 12 :
مواد کموکروميک (Chemochromic)
کاغذهاي تورنسل که در محيط هاي اسيدي و بازي رنگهاي متفاوتي دارند، نمونه اي از محصولاتي هستند که براساس ويژگي مواد کموکروميک (Chemochromic) ساخته شده اند.
اسلاید 13 :
مواد الکتروکروميک (Electrochromic)
الکتروکرومیکها در نتيجه قرار گرفتن در يک جريان يا اختلاف پتانسيل الکتريکي به صورت بازگشت پذير دچار تغییر رنگ می شوند.
در شکل زیر نانوذرات اكسيد قلع اينديم و 1، 1-دي دودسيل-4-4-بايپيريدينويم دي برميد قرار گرفته بر روي شيشه پوشيده شده با ITO نشان داده شده و خواص الكتروكروميك بررسي شده است.
اسلاید 14 :
مواد فتوولتائيک ( (Photovoltaic
مواد هوشمند نوع دوم داراي قابليت تبديل انرژي از حالتی به حالت ديگر هستند.
در این دسته از مواد، تحریک و پاسخ در قالب صورتهای متفاوتی از انرژی صورت می گیرد.
مواد فتوولتائیک در پاسخ به محرک نورمرئي جريان الکتريکي ايجاد مي کنند.
نانوذرات دی اکسیدتیتانیم در حضور نور فرابنفش این خاصیت را نشان می دهند.
اسلاید 15 :
مواد ترموالکتريک (Thermoelectric)
ترموالکتریکها در مقابل تغييرات دما توانايي توليد برق دارند.
در ترکیب شبکه کربن نانو لوله با پلی آنیلین .
نانو لوله باعث بهبود خاصیت ترموالکتریک پلی آنیلین شده وساختار انعطاف پذیرآن حفظ می شود.
اسلاید 16 :
مواد نورتاب (لومینسانس کننده)
عامل ايجاد کننده لومینسانس همانند لامپهاي رشته اي، التهاب ماده نيست.
لومینسانس کننده ها انرژي دريافت شده را به صورت نشر نور آزاد می کنند.
از خاصیت لومینسانس برخی از نانو ذرات مانند CdTe و نانوذرات ترکیب شده از ZnS:Mn برای تعیین دما با استفاده از خاصیت لومینسانس استفاده می شود.
در ترمومتری از موادی استفاده می شود که با تغییر دما تغییر لومینسانس می دهند.
اسلاید 17 :
کاربرد نانو مواد هوشمند: حسگر گاز
از گزارش“ هو“سیستم Ag/SiO2 سیستم هوشمند، برگشت پذیر در نظرگرفته شد.
Ag/SiO2 در اتمسفرهای مختلف رنگی خاص از طیف نوری را نشان می دهد.
این تغییرات رنگ بر اساس پدیده تشدید سطحی پلاسمون (Surface Plasmon Resonance - SPR) صورت می گیرد.
اسلاید 18 :
در شکل زیرتغییر رنگ نانوذرات نقره قرار گرفته شده در سطح سیلیکا را مشاهده می کنید.
در حضور اکسیژن هوا نانوذرات Ag موجود در کامپوزیت Ag/SiO2 به یونهای Ag+ اکسید می شوند.
اسلاید 19 :
برخلاف نانوذرات فلزات نجیب، یونهای این فلزات اثر SPR را نشان نمی دهند و رنگ کامپوزیت به طور کلی محو می شود.
در صورت حرارت دادن کامپوزیت فوق در اتمسفرهای خنثی و کاهنده نظیر Ar و یا H2، رنگ SPR نانوذرات نقره،مجدداً ظاهر می شود.
SPR نانوکامپوزیت کاهش یافته در حضور هوا سریعاً (ظرف 10 ثانیه) بی رنگ می شود (بر اثر اکسیداسیون مجدد نانوذرات نقره).
این کامپوزیت می تواند به عنوان یک کلید (Switch) روشن و خاموش SPR به حساب بیاید.
اسلاید 20 :
در معرض گاز هیدروژن سولفید (H2S)، به دلیل تشکیل ترکیبات سولفید هیدروژن (AgS)، رنگ SPR به سمت طول موج هایی متناسب با گپ انرژی نیمه رسانای AgS سوق داده می شود.
H2S گازی بی رنگ، آتش گیر و بسیار سمی است، تشخیص آن توسط حسگرهای گازی بسیار با اهمیت است.
به دلیل خاصیت تغییر رنگ سریع و برگشت پذیر نانوکامپوریت Ag/SiO2 در مجاورت اتمسفرهای مختلف (SPR Switch)، می توان از آن جهت ساخت حسگرهای گازی استفاده کرد.
