افتخار من شاگردی شما اساتید بزرگ است و همیشه دست بوس شما بزرگواران هستم(90-86)

نانو سرامیک

نانو سرامیک

نانوسرامیک چیست ؟
زمان ظهور نانوسرامیک‌ها را می‌توان دهه ۹۰ میلادی دانست. در این زمان بود که با توجه به خواص بسیار مطلوب پودرهای نانوسرامیکی، توجهاتی به سمت آنها جلب شد، اما روشهای فرآوری آنها چندان آسان و مقرون به‌صرفه نبود. با پیدایش نانوتکنولوژی، نانوسرامیک‌ها هرچه بیشتر اهمیت خود را نشان دادند. در حقیقت نانوتکنولوژی با دیدگاهی که ارائه می‌کند، تحلیل بهتر پدیده‌ها و دست‌یافتن به روشهای بهتری برای تولید مواد را امکان‌پذیر می‌سازد.
شکل‌گرفتن علم و مهندسی نانو، منجر به درک بی‌سابقه اجزای اولیه پایه تمام اجسام فیزیکی و کنترل آنها شده‌است و این پدیده به‌زودی روشی را که اغلب اجسام توسط آنها طراحی و ساخته می‌شده‌اند، دگرگون می‌سازد. نانوتکنولوژی توانایی کار در سطح مولکولی و اتمی برای ایجاد ساختارهای بزرگ می‌باشد که ماهیت سازماندهی مولکولی جدیدی خواهندداشت و دارای خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی جدید و بهتری هستند. هدف، بهره‌برداری از این خواص با کنترل ساختارها و دستگاهها در سطوح اتمی، مولکولی و سوپرمولکولی و دستیابی به روش کارآمد ساخت و استفاده از این دستگاهها می‌باشد.
هدف دیگر، حفظ پایداری واسط‌ها و مجتمع‌نمودن نانوساختارها در مقیاس میکرونی و ماکروسکوپی می‌باشد. همیشه با استفاده از رفتارهای مشاهده‌شده در اندازه‌های بزرگ، نمی‌توان رفتارهای جدید در مقیاس نانو را پیش‌بینی کرد و تغییرات مهم رفتاری صرفا” به‌خاطر کاهش درجه بزرگی اتفاق نمی‌افتند، بلکه به دلیل پدیده‌های ذاتی و جدید آنها و تسلط‌یافتن در مقیاس نانو بر محدودیتهایی نظیر اندازه، پدیده‌های واسطه‌ا‌ی و مکانیک کوانتومی می‌باشند …………
نانوسرامیک‌ها :
نانوسرامیک‌ها، سرامیک‌هایی هستند که در ساخت آنها از اجزای اولیه در مقیاس نانو (مانند نانوذرات، نانوتیوپ‌ها و نانولایه‌ها) استفاده شده‌باشد، که هرکدام از این اجزای اولیه، خود از اتمها و مولکولها بدست آمده‌اند. بعنوان مثال، نانوتیوپ یکی از اجزای اولیه‌ا‌ی است که ساختار اولیه کربن c60 را تشکیل می‌دهد. به‌طور کلی فلوچارت سازماندهی نانوسرامیک به شکل زیر می‌باشد :
بنابراین مسیر تکامل نانوسرامیک‌ها را می‌توان در سه مرحله خلاصه کرد :
مرحله ۱ : سنتز اجرای اولیه
مرحله ۲ : ساخت ساختارهای نانو با استفاده از این اجزاء و کنترل خواص
مرحله ۳ : ساخت محصول نهایی با استفاده از نانوسرامیک بدست‌آمده از مرحله دوم
ویژگیها :
ویژگیهای نانوسرامیک‌ها را می‌توان از دو دیدگاه بررسی کرد. یکی ویژگی نانوساختارهای سرامیکی، و دیگری ویژگی محصولات بدست‌آمده است.
ویژگیهای نانوساختارهای سرامیکی :
کوچک، سبک، دارای خواص جدید، چندکارکردی، هوشمند و دارای سازماندهی مرتبه‌ا‌ی.
ویژگیهای محصولات نانوسرامیکی : 
خواص مکانیکی بهتر: سختی و استحکام بالاتر و انعطاف‌پذیری که ویژگی منحصربه‌فردی برای سرامیک‌هاست.
داشتن نسبت سطح به حجم بالا که باعث کنترل دقیق بر سطح می‌شود.
دمای زینتر پایین‌تر که باعث تولید اقتصادی و کاهش هزینه‌ها می‌گردد.
خواص الکتریکی، مغناطیسی و نوری مطلوب‌تر: قابلیت ابررسانایی در دماهای بالاتر و قابلیت عبور نور بهتر.
خواص بایویی بهتر (سازگار با بدن).
کاربردها :
نانوتکنولوژی باعث ایجاد تحول چشمگیری در صنعت سرامیک گشته‌است. در این میان نانوسرامیک‌ها، خود باعث ایجاد تحول عظیمی در تکنولوژی‌های امروزی مانند الکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، صنایع حمل‌ونقل، صنایع هواپیمایی و نظامی و … خواهندشد. برخی کاربردهای حال و آینده نانوسرامیک‌ها در جدول زیر آمده‌است.آینده حال زمان نانوساختارها
نانوروکش‌های چندکارکردی رنگ‌دانه‌ها پولیش‌های مکانیکی-شیمیایی حایل‌های حرارتی حایل‌های اپتیکی (UV و قابل رؤیت) تقویت Imaging مواد جوهرافشان دوغاب‌های روکش ساینده لایه‌های ضبط اطلاعات پوشش‌ها و دیسپرژن‌ها
سنسورهای ویژه مولکولی ذخیره انرژی
(پیل‌های خورشیدی و باطری‌ها) غربال‌های مولکولی مواد جاذب و غیرجاذب داروسازی کاتالیست‌های ویژه پرکننده‌ها سرامیک‌های دارای سطح ویژه بالا
نوارهای ضبط مغناطیسی قطعات اتومبیل فعال‌کننده‌های پیزوالکتریک نیمه‌هادی‌ها لیزرهای کم‌ پارازیت نانوتیوپها برای صفحه نمایشهای وضوح بالا هدهای ضبط GMR

سدیم سیلیکات و کاربرد آن به عنوان روان ساز در صنعت کاشی و سرامیک

سدیم سیلیکات
و کاربرد آن به عنوان روان ساز در صنعت کاشی و سرامیک 
خواص و ویژگی های « سدیم سیلیکات » 
خواص
سدیم سیلیکات پودر سفید رنگی است که به آسانی در آب حل می شود و محلولی قلیائی به وجـود می آورد. ایـن یکی از ترکیـباتی است که شامل سدیم اورتـوسیلیکات (Na4SiO4)، سدیم پیروسیلیکات (Na6Si2O7) و دیگر ترکیبات می شود. همة آنها شیشه ای (glassy)، بی رنگ و قابل حل در آب هستند. سدیم سیلیکات در محلولهای خنـثی و قلیائی پایدار است. در محلولهای اسیدی، یون سلیکات با یونهای هیدروژن واکنش می دهد تا «سیلیسیک اسید» را تشکیل دهد که وقتی گرم شود، «سیلیکا ژل» را که ماده ای سخت و شیشه ای است، به وجود می آورد.
یادآوری: محیط اسیدی، خنـثی و بازی (قلیائی) را با توجه به عدد pH به صورت زیر تقسیم می کنند:
نوع محیط اسیدی (Acid) خنثی (Neutral) بازی (Alkali)
محدودة pH یک تا کمتر از 7 7 بیشتر از 7 تا 14
نسبت «سیلیس به سودا» یا Ratio
یکی از مشخصه های مهم در تعیین کاربرد انواع «سدیم سیلیکات» در صنایع مختلف، نسبت سیلیس به سودا (یا Ratio) است. این نسبت را به صورت زیر می توان نوشت:
Ratio = SiO2 / Na2O
با توجه به موارد مصرف می توان سه محدوده برای آن تعریف کرد:
کاربرد مدول محدوده
صنایع شوینده 05/0± 00/1
10/0 ± 00/2 نسبت پائین (Low Ratio)
صنایع کاشی، سرامیک، ریخته گری 05/0 ± 50/2
10/0 ± 00/3 نسبت متوسط (Medium Ratio)
صنایع فولاد و چسب 05/0 ± 50/3 نسبت بالا (High Ratio)
هر چه نسبت Ratio بالاتر باشد، دانسیته (جرم حجمی) سدیم سیلیکات نیز بالاتر خواهد بود. برای مثال، دانسیتة یک نمونه سدیم سیلیکات صنعتی با 1/2-9/1=Ratio برابر است با gr/cc ۴۵/۱-۳۵/۱.
در منبعی دیگر (از این نشانه) دو محدوده برای Ratio تعریف شده است:
5/2 – 3/2 Low Ratio
5/3 – 3/3 High Ratio
در همین منبـع خـواص درجه های مختـلف صنـعتی «سدیـم سیلیکات» تولیدی یکی از شرکتها به صورت جدول زیر قید شده است:
حداقل 260/1 حداقل 380/1 حداقل 590/1 حداکثر 690/1 وزن مخصوص (در ˚C20)
حداکثر 2/0 درصد حداکثر 2/0 درصد حداکثر 2/0 درصد حداکثر 2/0 درصد عدم حلالیت
7-6 درصد 20-9 درصد 15-14 درصد 18-17 درصد Na2O
25-23 درصد 30-28 درصد 36-34 درصد 38-36 درصد SiO2
حداکثر 03/0 درصد حداکثر 03/0 درصد حداکثر 05/0 درصد حداکثر 05/0 درصد اکسید آهن (Ferrous dioxide)
جدول زیر که برگرفته از ویکیـپدیای انگلیسی است، خواص فیزیکی و ترموشیمیائی سدیم سیلیکات را خلاصه کرده است:
خواص فیزیکی
فرمول مولکولی Na2SiO3 یا Na2O∙SiO2
جرم مولی gr/mol 06/122 (بی آب)
gr/mol 14/212 (پنتا هیدرات)
ظاهر جامد بی رنگ
(به صورت محلول آبی هم وجود دارد)
قابلیت انحلال در آب محلول
دانسیته gr/cc 4/2 (جامد)
نقطة ذوب ˚C1088 (بی آب)
˚C2/72 (پنتا هیدرات)
شاخص شکست نوری (nD) 52/1 (بی آب)
456/1 (پنتا هیدرات)
خواص ترموشیمیائی
انتالپی استاندارد تشکیل Kj/mol 1519- = ΔH˚f 298
انتروپی مولی استاندارد J/mol∙K 8/113 = S˚298

کربوکسی متیل سلولز CMC

کربوکسی متیل سلولز CMC 
مقدمه:
کربوکسی متیل سلولز که ابتدا در آلمان کشف و سپس در آمریکا و بعد در سایر کشورهای غربی گسترش یافته، در دو گرید صنعتی و غذایی به صورت فراگیر مورد استفاده قرار می‌گیرد.کربوکسی متیل سلولز یا C.M.C عبارت است از یک گرد سفید رنگ، بی بو، بدون رنگ، قابل تعلیق در آب و تحت شرایط نرمال غیر قابل تخمیر می‌باشد. از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی مورد لزوم در محیط استفاده معمولاً از آن به جای نشاسته و مواد طبیعی محلول در آب که نسبتاً گران‌قیمت هستند مانند آلژینات سدیم،حنزه ایرلندی، صمغ تراگاکانت و ژلاتین استفاده می‌گردد. به دلیل جهات اقتصادی آن در سالهای اخیر مورد توجه خاص قرار گرفته است و پیشرفت‌های عمده‌ای در تکنولوژی و کیفیت و کاربری این محصول صورت گرفته است. این پیشرفت‌ها امکاناتی را فراهم آورده است تا بتوان از کربوکسی متیل سلولز در کاربردهای بسیاری نظیر خوراکی، دارویی، صنایع شوینده، رنگ و رزین و رونمای ساختمان، چسب‌ها، نساجی، چاپ و تکمیل پارچه، کاشی و سرامیک، سفال و چینی، کاغذ، الکترود جوشکاری، فرش و موکت، گل حفاری چاه‌های نفت، تخته‌های چند لایه، چرم مصنوعی و مواد‌آرایشی، سموم و آفت کشها و غیره استفاده کرد.
ویژگی‌های کاربردیC.M.C
علاوه بر غلظت بخشی، چسبندگی و ایجاد استحکام، عامل انتشار، عامل نگهدارنده آب،حفظ حالت کلوییدی، تثبیت کننده، عامل تعلیق‌ساز، امولسیون‌ساز و عامل تشکیل لایه است. به دلیل ویژگیهای متنوع، C.M.C در طیف گسترده‌ای استفاده می‌شود.
این ماده به سرعت در آب سرد و گرم حل می‌شود و اساساً در مواردی که کنترل ویسکوزیته هدف ‌باشد از این ماده استفاده می‌گردد زیرا C.M.C حتی در حضور یون کلسیم نیز ژل تشکیل نمی‌دهد. اینکه این ماده عامل کنترل ویسکوزیته است باعث شده تا از آن به عنوان غلظت‌دهنده ،تثبیت‌کننده، امولسیون‌ساز (مانند پروتئین شیر) و عامل تعلیق ساز بهره جست.
خواص فیزیکی:
1-حلالیت 2-ویسکوزیته در محلول 3-فعالیت سطحی 4-خواص ترموپلاستیکی 5-پایداری(در مقابل تخریبات بیولوژیکی، گرما، هیدرولیز و اکسیداسیون) 
دلایل تکنولوژیکی برای استفاده از آن:
1. غلظت بسیار اندکی لازم است.
2. انواع گریدهای آن با ویژگی‌های سازگاریافته برای مصارف گوناگون قابل تولید می‌باشد.
3. بدون مزه و بو و بی رنگ می‌باشد.
4. نسبت به محصولات طبیعی اصلاح نیافته مقاومت بیشتری در مقابل میکروب‌ها دارد.
5. توانایی حفظ ویژگی‌ها در شرایط متغیر را داراست.
6. حلالیت بالا حتی در آب سرد دارد.
7. عامل ناروانی و غلیظ‌کننده می‌باشد.
8. توانایی ایجاد تعلیق پایدار دارد.
9. امولسیفایر،
10. تشکیل لایه محافظ،
11. بهبود ویژگی های رئولوژی(تغییر شکل ماده)،
12. جلوگیری از رشد کریستال‌ها،
13. جلوگیری از انعقاد محصولات دارای نشاسته،
14. جلوگیری از نرم و سفت شدن،
15. اصلاح ساختار و بافت،
16. حجیم‌کننده،
کاربردهای C.M.C
فقط کافیست شما نیازهای خود را با ویژگی‌های C.M.C ارتباط دهید و گرید مناسب جهت مصرف مورد نیاز خود را انتخاب کنید.
کاربردهای C.M.Cدر صنایع مختلف به شرح ذیل می‌باشد:
-1-مصارف خوراکی:
ویژگی‌های کاربردی این گرید غلظت‌دهندگی، امولسیون کننده، نگهدارنده و جذب کننده آب، نگهدارنده و تثبیت‌کننده، عامل حفظ شکل و ظاهر(رئولوژی) می‌باشد، که با داشتن این ویژگی‌ها می‌تواند به جای ژلاتین و مواد دیگر استفاده شود که نه تنها از لحاظ اقتصادی به صرفه است بلکه باعث حفظ طعم واقعی و تازگی غذا است و مدت زمان قابل مصرف بودن ماده غذایی را بالا می‌برد و یکی از ضروری‌ترین افزودنی‌های خوراکی محسوب می‌شود که هم اکنون به طور گسترده‌ای در بستنی با کیفیت بالا جهت مقاومت در برابر ذوب شدن، در تولید انواع شیرینی، بیسکویت و کیک، کلوچه، آب‌نبات، انواع آبمیوه و نوشیدنی‌های مایع، محصولات لبنی و گوشتی، غذاهای منجمد، ماکارونی فوری، کنسروها و کمپوتهای میوه استفاده می‌گردد و همچنین C.M.C می‌تواند برای پایدارکردن و محافظت از پروتئین‌ها به وی‍ژه پروتئین سبوس مصرف شود.
-2-مصارف C.M.C در مواد دارویی، آرایشی و شیمیایی
تعلیق‌ساز ذرات، ابقاء رنگ، محافظ پوست، پراکندگی یکدست، زداینده چرک و لکه، غلظت‌بخش و تثبیت کننده، روان‌ساز، یکدست‌کننده، این مواد همچنین در تولید خمیردندان به دلیل مزه و طعم و جلا دهنده بودن آن، کرم‌های دست، شامپوها، خمیر ریش‌تراش مایع، و به دلیل آب دوستی و عمل متورم کردن کاربرد وسیعی در قرص‌های دارویی دارد.
-3-مصارف C.M.C در صنعت نساجی
هماهنگ کننده تار و پود، نگهدارنده و جذب کننده آب، غلظت دهنده در خمیرهای چاپ و ماده اولیه در فرایندهای مختلف تکمیل ، چسب مناسب برای الیاف و تشکیل دهنده لایه، عامل استحکام و هماهنگی به جای گرین (دانه) هماهنگ کننده تار و پود و مقاوم کننده در برابر فرسودگی بوده و پارچه‌هایی که با الیاف نخی و کتان هستند را از لحاظ وزنی سبک می‌کند و مانع از بین رفتن و فساد آنها می‌شود. این ماده به عنوان ماده اولیه در خلال فرایند چاپ، مخصوصاً به روی پارچه‌های ابریشمی به کار می‌رود. نیز در آهار زنی نخ‌های مصنوعی کاربرد دارد.
-4-مصارف C.M.C در رنگ و رزین
این ماده به عنوان عامل کنترل ویسکوزیته در رنگهای امولسیون قابل استفاده است و نیز در حرکت قلم‌مو اثر مطلوبی دارد. در رنگ‌های محلول به عنوان ماده‌ای برای پر کردن منافذ در سطوح منفذدار سطح دیوار گچی و غیره قبل از استعمال رنگ و روغن به کار می‌رود. این ماده عامل حجم‌دهنده خوبی برای مواد پرکننده می‌باشد. نگهدارنده و جذب کننده آب، تشکیل دهنده لایه، تعلیق‌ساز ذرات، نگهدارنده رنگ، غلظت‌دهنده، تثبیت‌کننده و یکدست‌کننده می‌باشد.
-5-مصارف C.M.C در صنعت شوینده‌ها و صابون‌ها
از ویژگی‌های منحصر به فرد C.M.Cاین است که افزایش مقدار کمی از آن به شوینده‌ها موجب معلق ماندن چرک جدا شده می‌گردد و دارای حداکثر قدرت حل کردن چرک و چربی می‌باشد. C.M.Cحدفاصل تار و پود پارچه را پر می‌کند و اجازه نمی‌دهد چرک در لابه‌لای آن جا گیرد و به اصطلاح ازچرک مردگی جلوگیری می‌کند و از همه مهمتر اینکه می‌تواند امولسیون صابون و یا محلول را غلظت داده و ساختار آن را تثبیت ‌بخشد و نیز تعلیق‌ساز ذرات و خاک بوده و به پوست آسیبی نمی‌رساند.
-6 -مصارف C.M.C در صنعت کاغذ‌سازی و مقوا
این ماده در پروسه کاغذسازی، مقاومت در برابر ساییدگی و یکنواختی سطح و ویژگی ضد شکنندگی، قدرت کشش و سختی کاغذ را بالا می‌برد. تشکیل دهنده لایه چسبنده، غلظت‌بخش، باعث افزایش استحکام، عامل بهبودی سطح و جلای آن بوده و نیز انعطاف سطح در برابر تاشدگی را بهبود می‌بخشد. در ساخت مقوای چین‌دار به عنوان عامل کنترل کننده ویسکوزیته، و تثبیت کننده برای خمیرهای نشاسته‌ای و چسب آن قابل استفاده می‌باشد.
-7 -مصارف C.M.C در صنعت کاشی و سرامیک
این ماده در صنایع کاشی‌سازی و سرامیک نوعی تثبیت‌کننده ، نگهدارنده و جذب کننده آب، تشکیل دهنده لایه، غلظت دهنده و تثبیت کننده و برای جلاها جهت بهسازی استحکام قطعه قالب شده می‌باشد و می‌تواند به عنوان غلظت‌دهنده در قالب‌های کوزه‌گری استفاده و محصولات را زیبا و بدون هیچگونه ترک و حباب و عیب می‌گرداند و قدرت چسبندگی را افزایش دهد و باعث شکل‌پذیری آسان و افزایش استحکام آن تا 2 یا 3 برابر می‌شود. افزودن این ماده قدرت پخش‌شوندگی لعاب را بهبود می‌بخشد و نیز باعث استحکام چسبندگی بین لعاب و سرامیک می‌گردد.
-8- مصارف C.M.C در حفاری چاه‌های نفت
این ماده به عنوان عامل مهمی در بهبودکیفیت گل حفاری عمل می‌کند. نوع با ویسکوزیته بالای آن برای ایجاد غلظت و نوع با ویسکوزیته پایین به عنوان عاملی در کاهش ضایعات فیلتراسیون محلول حاصل حفاری نفت است. کنترل کننده اتلاف مایع، جاذب و نگهدارنده آب، عامل درزگیری دیواره چاه ، تعلیق ساز خاک و نیز غلظت‌دهنده روانی می‌باشد.
-9 -مصارف C.M.C در تخته‌های چند لایه
این ماده تعلیق‌ساز ذرات، باعث افزایش استحکام، غلظت‌دهنده، تثبیت‌کننده، مقاوم در برابر گرما، روان‌ساز و یکدست‌کننده می‌باشد.
-10- مصارف C.M.C در الکترودهای جوشکاری
این ماده تشکیل دهنده لایه، استحکام‌بخش، غلظت‌دهنده، روان‌‌ساز و یکدست‌کننده می‌باشند.
-11- مصارف C.M.C در صنایع چرم
این مواد پرپشت کننده، بهبود دهنده سطح و جلا، محافظ بافت چرم‌های مصنوعی می‌باشد.
-12 -مصارف C.M.C در فرش و موکت
این مواد همچنین جهت آهارزنی در صنعت فرش و موکت به کار می‌رود.
-13-مصارفC.M.C در چسب
این ماده به علت خاصیت تشکیل فیلم و کشش سطحی خوب، به‌عنوان یک چسب در چسب کاغذ دیواری، چسب خمیرکاغذ، چسب کاغذ سنباده،چسب چرم و غیره به کار می‌رود.
-14-مصارف C.M.C در سموم و آفت‌کشها
این ماده در سموم و آفت‌کشها به عنوان عامل تعلیق‌ساز استفاده می‌شود.