«نانــو مغناطیــس»

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
Angel!

عضویت : چهارشنبه ۱۳۸۹/۱۲/۱۸ - ۲۱:۴۳


پست: 2552

سپاس: 955

«نانــو مغناطیــس»

پست توسط Angel! »

نانو مغناطیس


چکیده:

علم و فناوري نانو ( نانو علم و نانو تکنولوژي) توانائی بدست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتري
(ملکولی) و بهره برداري از خواص و پدیده هاي این بعد در مواد، ابزارها و سیستم هاي نوین است. این
تعریف ساده خود دربرگیرنده معانی زیادي است. به عنوان مثال فناوري نانو با طبیعت فرا رشته اي خود،
در آینده در برگیرنده همه ي فناوریهاي امروزین خواهد بود و به جاي رقابت با فن آوري هاي موجود،
یکپارچه خواهد کرد.در تحقیق « یک حرف از علم » مسیر رشد آنها را در دست گرفته و آنها را به صورت
زیر به بررسی نانو مغناطیس ها پرداخته شده است و هم چنین به کاربردهاي نانو مغناطیسها در صنایع
مختلف اشاره شده است.در انتهاي این مطلب نیز نموداري از تحلیل بازار نانو قابل مشاهده است.


مقدمه:

از اهداف مهم فناوري نانو و شاید مهم ترین آنها به وجود آوردن ساختارهایی از مواد است که در
آنها آرایش مولکول ها از پیش طراحی شده باشد .روش هاي مرسوم تولید، مثل روش ذوب فلزات و سرد
کردن آنها در قالب، چنین امکانی را فراهم نمی کنند.نانو تکنولوژي علم ساخت مولکولهاست و نانو ذرات ،
به ذرات کمتراز 100 نانو متر گفته می شود . امروزه پر اهمیت ترین نانو ذرات از نظر تجاري اکسید
هاي ساده فلزات مثل اکسیدهاي آهن ، دي اکسید سیلیسیم ، دي اکسید تیتانیم ، اکسید آلومینیم ،

اکسید روي ، اکسید زیرکونیم و... می باشند . انواع دیگر نانو ذرات مانند اکسیدهاي کمپلکس ، نیمه
هادیها ، کاربیدهاي فلزي و فلزات خالص هم در حال توسعه می باشند . یکی از زمینه هاي نانو
تکنولوژي ، نانو مغناطیس است که توجه زیادي به مسئله مغناطیس از زمان کشف پدیده مقاومت فوق
در سال 1998 شده است و دراین ساختارهاي چند (GMR) العاده مغناطیس تحت میدان مغناطیسی
لایه ، لایه فرومغناطیس با یک لایه مغناطیس فلزي به ضخامت 1 تا 3 نانو متر به صورت مکانیک
کوانتومی کوپل می شوند . با ورود فناوري نانو به علم و صنعت مغناطیس ، بهبود زیادي در کیفیت
مغناطیس ها ایجاد شده است و مغناطیس هایی با ابعاد کوچک و نیروي مغناطیسی بزرگ ساخته شده
می توان در محلولی از ذرات (NIST) اند . مثلا بنابر گزارش دانشمندان موسسه ملی فناوري و استاندارد
معلق به روش کنترل شده زنجیره هایی متشکل از یک میلیون نانو ذره مغناطیسی را کنار هم آرایش
داده و یا از هم جدا ساخت

نمایه کاربر
Angel!

عضویت : چهارشنبه ۱۳۸۹/۱۲/۱۸ - ۲۱:۴۳


پست: 2552

سپاس: 955

Re: «نانــو مغناطیــس»

پست توسط Angel! »

این محققان چندین سال وقت صرف کردند تا دریابند چگونه می توان ذرات کبالت ، اندازه و شکل
قابل کنترل ساخت . آنها با قرار دادن نانو ذرات در معرض میدان مغناطیسی ضعیف در حد
آهنرباهاي مورد استفاده در یخچال آنها را به صورت زنجیره هاي خطی در آوردند . این نانو ذرات به
این دلیل به دنبال هم قرار می گیرند که هرکدام از آنها در واقع همانند یک میله آهنربا عمل کرده و
همگی در یک جهت و در راستاي میدان اعمال شده قرار می گیرند . با ایجاد چنین وضعیتی ، جاذبه
بین ذرات آنقدر قویتر می شود که جهت میدان اعمال شده را تغییر داده و باعث چرخش 180 درجه
اي کل زنجیره می گردد . با خاموش شدن میدان ، این زنجیره ها به سیم پیچ هاي سه بعدي تغییر
وضعیت می دهند و اگر در این زمان محلول را به آرامی تکان دهیم این زنجیره ها به صورت حلقه
در حال حاضر در فناوري نانو ، دامنه گسترده (DOE) هاي کوچک در می آیند . وزارت انرژي آمریکا
اي از تحقیقات را به انجام رسانیده است . نانوبلورها و ساختارهاي لایه اي فرصتهاي بسیار خوبی را
براي تلفیق خواص نوري ، مغناطیسی ، الکترومکانیکی و شیمیایی مواد فراهم ساخته است و محققان
ساختارهاي لایه اي مصنوعی را براي مصارف الکترونیک و مغناطیسهاي جدید و سطوح با سختی بالا
ایجاد کرده اند . مثلا برخی از پروژه هاي به اتمام رسیده عبارتند از :

1) افزایش نانو ذرات اکسید آلومینیم به آلومینیم فلزي که باعث تولید ماده اي با مقاومت به فرسایش
بهترین نوع فولاد یاتاقانی شده است.

2) خواص نوري جدید نانو بلورهاي نیمه رسانا به منظور برچسب گذاري و رده گیري فرایندهاي
مولکولی در سلولهاي زنده .

3) مواد لایه اي نانو متري که 4 برابر مغناطیسهاي دائمی مرسوم کارایی دارند.

4) ساختمانهاي چاه کوانتومی لایه اي براي تولید منابع نوري و سلولهاي فتوولتایی بسیار کارا و کم
مصرف .

که در مورد فلزات مطالعه می کنند در اشتوتگارت توانسته اند از "Max Planck" محققان موسسه
فرایند هاي اتمی ، سطح تماس مابین آلومینیم مایع و اکسید آلومینیم جامد (یاقوت) را مشاهده
کنند . این محققان توانسته اند با استفاده از میکروسکوپ الکترونی ولتاژ بالا نشان دهند که بلورها
حتی در دماي بالا می توانند فلزات مایع مجاور خود را نظم دهند . نتایج این تحقیق براي فرایندهایی
هم چون مرطوب شدن (آغشته شدن) اتصالات در لحیم کاري مقیاس نانو اهمیت دارد و در نتیجه
براي ساخت تراشه هاي حافظه اي به کار می روند

نمایه کاربر
Angel!

عضویت : چهارشنبه ۱۳۸۹/۱۲/۱۸ - ۲۱:۴۳


پست: 2552

سپاس: 955

Re: «نانــو مغناطیــس»

پست توسط Angel! »

کاربردهاي نانو مغناطیس :

یکی از کاربرد هاي اصلی نانو مغناطیس ها استفاده از محیط هاي ذخیره سازي اطلاعات
است . صفحه هاي ذخیره سازي اطلاعات مثالهایی از این محیط ها هستند (Recording Media)

که سطح این صفحات از جنس ذره هاي مغناطیسی است و این ذره ها باید بسیار ریز و داراي دانه
بندي یکنواخت باشند . کاربرد دیگر آنها در ساخت موتورهاي الکتریکی کوچک و تولید مایعات و
سیالات مغناطیسی است که متاسفانه در کشور ما به علت ضعف صنعت مغناطیس و عدم آشنایی
تولید کننده ها با فناوري نانو ، تولید نانو مغناطیس ها مطرح نیست . امروزه بیشترین استفاده از نانو
مغناطیس ها به تولید نانو پودرهاي مغناطیسی مربوط است . البته در کنار این پودرها قطعات
مغناطیسی هم مورد استفاده هستند ، اما چون با کاهش ابعاد ذره هاي پودر ، کیفیت قطعات
مغناطیسی هم بهبود می یابد بیشتر روي پودر ها تاکید می شود .


فلزات توده اي :

فلزات و سرامیک ها عموما چند بلوري هستند یعنی از مناطق انبوه بلوري یا دانه هاي با ارایش اتفاقی
تشکیل شده اند . اغلب بیان می شود که هر چه اندازه دانه بیشتر به سمت نانو مقیاس میل کند فلزات
قویتر و سخت تر می شوند با این حال این امر بستگی به این دارد که اندازه دانه در کدام بخش از نانو
مقیاس قرار گرفته باشد . فلزات نانو بلورین
گذشته از افزایش استحکام و سختی داراي افزایش مقاومت ، افزایش ظرفیت حرارتی ، بهبود خواص
مغناطیسی و ... می باشند . رابطه بین نانو بلور ها و خاصیت مغناطیسی ، امکان خلق مغناطیسی هاي
دائمی قویتر را فراهم می کند . کنترل اندازه دانه ها عاملی در دستیابی به خواص مطلوب است . از
اندازهاي کمتر از حد ابر پارا مغناطیسی ممکن است دانه ها به طور خود بخود وضعیت مغناطیسی خود
را عوض کنند.


نانو مغناطیس هاي نسل آینده :

درآوریل سال 2002 یک محقق دولت آمریکا اعلام کرد : نانو مغناطیس هاي نسل آینده از موادي با
ابعاد مولکولی ساخته می شوند . در حالی که این مواد در حالت عادي هیچ تاثیري بر هم ندارند . این
مواد احتمالا میدان هاي مغناطیسی به اندازه کافی و قوي ایجاد می کنند تا قطارها را در دماي محیط

شناور کنند . مواد مغناطیسی نانو کریستالی یک مورد ویژه هستند زیرا دانه بندي انها خیلی ریز است
و ویژه به این خاطر است که طبیعت ، یک مقیاس طولی کامل به نام "نانومتر" براي مواد مغناطیسی
ارائه کرده است و اگر ما اندازه کریستالها را تا اندازه نانومتر کاهش دهیم در واقع آن را تا مقیاس
طولی طبیعی مغناطیسی کاهش داده ایم .

روش دیگر براي کاهش اندازه ساختار این است که مواد را به مدت یک هفته آسیاب کنیم و این به
این معنی است که آنها را در یک ظرف با تعدادي گلوله فولادي قرار داده و از روشی به نام آسیاب
گلوله اي استفاده کنیم . مواد در پایان فرایند در اثر شکستن مکرر و دوباره جوش خوردن به صورت
نانو ساختار در می آیند . ولی موارد استفاده مواد مغناطیسی در مقیاس نانو (نانو مغناطیس ها) بسیار
زیاد است . در واقع اتمهاي مغناطیسی در مقیاس فلزات فقط می توانند با اولین و دومین اتم همسایه
خود ارتباط داشته باشند . اگر یک اتم را از این مجموعه بیرون کشیده و آن را با اتم دیگري جایگزین
کنیم آن وقت میتوانیم به طور کامل خواص مغناطیسی ماده را تغییر دهیم .

این عمل در مقیاس میکرو غیرممکن است زیرا در مقیاس میکرو نمی توان یک اتم را از جایش خارج
کرد و آن را با اتمی جایگزین نمود زیرا اتم در جاي خود شناور نیست . بنابراین اگر بتوانیم این کار را
در یک روش کنترل شده انجام دهیم در این صورت دستیابی و کنترل هر نوع ماده مغناطیسی دلخواه
امکان پذیر است . نانو مغناطیس هاي فلزي قابلیت لازم براي عملی کردن بسیاري از حمل و نقل هاي
تجاري همانند شناورسازي یک قطار را داراست . البته براي این کار زمان زیادي لازم است .

اگر بهترین مغناطیس هاي دائمی امروزي را درنظر بگیریم تقریبا تمام مواد موجود در آنها را برداشته
ایم (این مغناطیس ها امروزه ترکیبی از نئودیمیم و آهن و برم هستند ) که به آنها "مغناطیس هاي
نئو" میگویند . اگر نتوانیم ماده اي تولید کنیم که ترکیب دلخواه ما را داشته باشد اجزاي آن را در
کنار هم قرار می دهیم . این آینده مغناطیس هاي دائمی است که به آن "مغناطیسهاي نانو
می گویند . که به عنوان نمونه می توان "exchanged spring کامپوزیتی" یا "مغناطیس هاي
ترکیب نئو مغناطیس ها و آهن را نام برد . اندازه واحدهاي ساختمانی مغناطیسهاي با کارایی بالا ،
تقریبا بین 15 تا 20 نانو متر است ولی ما باید به اندازه هاي کوچکتر دست یابیم . اگر همه ذرات با
آرایش منظم در کنار هم قرار گیرند تعداد همسایه هاي هر ذره بهینه خواهد شد و در این صورت این
ذرات به طور طبیعی بر هم اثر کرده و بهترین توزیع از هردو مغناطیس بدست می آید در این حالت
عملکرد مغناطیس مرکب بهتر از حالت منفرد خواهد بود

نمایه کاربر
Angel!

عضویت : چهارشنبه ۱۳۸۹/۱۲/۱۸ - ۲۱:۴۳


پست: 2552

سپاس: 955

Re: «نانــو مغناطیــس»

پست توسط Angel! »

تولید آسان نانو پودرهاي آلومینیم هیبریدي :

ساخته شد این ماده QNL یک ماده آزمایشگاهی آلومینیم/بور بااندازه 80 نانو متري به وسیله شرکت
می گوید: "این اولین بار است QNL کاربردهاي زیادي در فلزات دارد . دکتر پاول ریپ مدیر شرکت
که نانو ذرات هیبریدي آلومینیم/بور تولید شده اند." روش هاي معمولی تولید پودرهاي آلومینیم
منجر به تولید ذرات فلزي در حد میکرون می شود . در پایان باید خاطر نشان کرد که براي توسعه
صنعت نانو مغناطیس در کشور باید مشکلات توسعه فناوري حل شود و براي برطرف کردن این
مشکلات باید تعریف مناسبی از جایگاه تحقیقات در دانشگاهها ارائه شود . البته در حال حاضر
دانشمندان از فلزات نانو مغناطیس براي ساخت ماهواره ها استفاده می کنند .

کاربرد فناوري نانو در توسعه صنعت مغناطیس :

با روند صنعتی شدن هر چه بیشتر ، کشورها که استخراج فلزات سنگین خطرناك مثل سرب ، جیوه
به منظور (INM) و آرسنیک افزایش یافته است . بر همین اساس دانشمندان موسسه مواد جدید
تولید ذرات فوق مغناطیس فلزي نانو ذرات اکسید آهن را در یک محفظه شیشه اي قرار دادند . با
استفاده از خاصیت مغناطیسی این ذرات میکرونی و نانو متري ، به راحتی می توان فلزات سنگین را
جذب نمود . این ذرات که داراي خاصیت فوق مغناطیسی هستند به درون آب فرستاده می شوند و
فلزات سنگین را جذب می کنند .


نتایجی از تحلیل بازار نانو :

67 درصد بازار را / کاربردهاي نانو در مغناطیس ،الکترونیک و اپتو الکترونیک در سال 2000 بیش از 7

به خود اختصاص داد . نمودار بازار جهانی نانو ذرات با درصد کاربرد هاي آن در زیرنشان داده شده
است .

نمایه کاربر
Angel!

عضویت : چهارشنبه ۱۳۸۹/۱۲/۱۸ - ۲۱:۴۳


پست: 2552

سپاس: 955

Re: «نانــو مغناطیــس»

پست توسط Angel! »


ارسال پست