موفقيت محققان ايراني در بهبود توليد نانوکامپوزيت‌هاي سراميکي و پليمري
محققان گروه پژوهش نسوز دانشگاه علم و صنعت ايران با استفاده از افزودني «نانوبوهميت» (AlOOH) به‌عنوان تشويق‌كننده تشكيل اسپينل توانستند درجه حرارت سنتز اين تركيب سراميکي را کاهش دهند.
به گزارش سرويس پايان‌نامه خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، حميدرضا زرگر، دانش‌آموخته كارشناسي ارشد دانشگاه علم و صنعت و مجري طرح با بيان اين که اسپينل آلومينا- منيزيا به دليل خواص فيزيکي و شيميايي مطلوب، قابليت کاربرد گسترده‌اي در صنايع با فن‌آوري پيشرفته و صنايع معمولي مانند ديرگدازها را دارد، افزود: «سنتز اسپينل آلومينا-منيزيا، به دماهاي بالا نيازدارد و ازطرفي، ماهيت انبساطي واکنش تشکيل آن، توليد اين ماده مهم صنعتي را پرهزينه مي‌کند.»
وي در ادامه گفت: «روش‌هاي متعددي براي توليد اسپينل ارائه شده‌است که مي‌توان آنها را به دو دسته شيميايي و سنتز حالت جامد طبقه‌بندي کرد؛ البته روش‌هاي سنتز شيميايي، به سبب هزينه بالاي مواد اوليه و در برخي موارد مشکلات زيست‌محيطي، قابليت ارتقاء به صورت توليد صنعتي را ندارند و تنها براي توليد در مقياس آزمايشگاهي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. از اين‌رو، مهمترين روشي که امروزه براي توليد صنعتي اين ماده مورد استفاده قرار مي‌گيرد، روش سنتز حالت جامد است.»
اسپينل آلومينا- منيزيا، يك ماده مهم صنعتي است كه كاربردهاي وسيعي ازجمله در صنعت ديرگداز دارد. اين ماده از واكنش منيزيا و آلومينا در كوره‌هاي صنعتي و در درجه حرارت‌هاي بالا توليد مي‌شود. همچنين اسپينل، به‌عنوان يك حالت مهم در ريزساختار بعضي از مواد سراميكي، به‌صورت درجا به‌وجود مي‌آيد که در چنين شرايطي كنترل تشكيل آن مي‌تواند نقش مهمي در خواص نهايي قطعه سراميكي دارد.
زرگر خاطرنشان كرد: «هدف ما در اين پژوهش، استفاده از نانوبوهميت براي کاهش دماي تشکيل اسپينل است بدون آن‌که خواص نهايي آن تضعيف گردد. در واقع، با افزودن بوهميت، تنها کاتيون Al+3 به ساختار اضافه مي‌شود که در ساختار اصلي اسپينل نيز وجود دارد. از طرف ديگر چون در زمان تجزيه نانوبوهميت، ساختارهاي آلوميناي واسط با ساختار اسپينلي ايجاد مي‌شوند، از اين‌رو دماي تشکيل اسپينل به مقدار قابل ملاحظه‌اي کاهش مي‌يابد».
وي، براي انجام اين پژوهش، ابتدا مواد اوليه شامل آلومينا، منيزيا را از مواد مصرفي مورد استفاده در صنعت ديرگداز تهيه و سپس ذرات نانوبوهميت را به مخلوط آنها اضافه كرده و نمونه‌هايي از اين مخلوط را به‌صورت قرص‌هاي فشرده‌شده، مورد عمليات حرارتي قرارداده‌است.
يکنواختي مخلوط‌ها و توزيع نانوذرات، با استفاده از آناليز کمي XRD و FTIR بررسي شده‌است و مطالعات فازي و ريزساختار نمونه‌هاي مورد بررسي نيز به‌وسيله دستگاه‌هاي SEM و XRD انجام شد.
کاهش دماي آغاز تشکيل اسپينل از 950C به 700C در روش حالت جامد و همچنين مشخص کردن نقش جوانه‌زايي اسپينل به‌دست‌آمده از نانوبوهميت که در دماهاي پايين ايجاد مي‌شود، از جمله نتايج پژوهش حاضر است.
به گزارش ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، در حال حاضر، به منظور تجاري‌سازي دستاوردهاي اين پژوهش، مهندس زرگر با همکاري گروه پژوهش نسوز، درحال تحقيق روي امکان استفاده از اين نانوافزودني به‌منطور بهبود کيفيت محصولات ديرگداز مورد استفاده در صنايع فولاد و مس است.
جزئيات اين پژوهش که به‌عنوان بخشي از پايان‌نامه کارشناسي ارشد حميدرضا زرگر و با راهنمايي دکتر فرهاد گلستاني‌فرد و مشاوره دکتر حميدرضا رضايي و دکتر رحيم نقي‌زاده در دانشگاه علم و صنعت ايران انجام شد، در مجله Journal of Ceramic Processing Research منتشر شده است.
١٠:٠٧ ١٢/٠٣/١٣٨٨