: سنتز پودرهای شیمیایی با لیزر

صفحه های تصادفی

کاربر Online

370 کاربر online

تفاوت با نگارش: 1

Lines: 1-30

Lines: 1-36

		+	{img src=img/daneshnameh_up/f/ff/LAZER.JPG}
		+

!نگاه کلی

تابش لیزر امکان حرارت دهی سریع و فرونشانی بیشتری را از فرآیندهای متداول شیمی ، فراهم می سازد. بنابراین می توان آنرا برای کنترل سی نیتکی واکنشها به کار برد. سرامیکها گروهی از مواد هستند که از امکان گرمادهی سریع با لیزرهای پرتوان IR بهره مند می شود.
/>چند سال پیش در موسسه شیمی فیزیک مسکو و راسترم ری در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا ، تبدیل پودر گرافیت را به الماس برای اولین بار با استفاده از حرارت دهی سریع و فرونشانی توسط لیزر گزارش دادند. و امروزه هم بسیاری از پودرهای شیمیایی مهم را با استفاده از لیزر سنتز می کنند.

تابش ((شیمی و لیزر|لیزر)) ، امکان حرارت دهی سریع و فرونشانی بیشتری را از فرآیندهای متداول شیمی ، فراهم می‌سازد. بنابراین می‌توان آن‌را برای کنترل ((سینتیک شیمیایی|سینیتکی)) واکنشها بکار برد. ((سرامیک|سرامیکها)) ، گروهی از مواد هستند که از امکان گرمادهی سریع با ((لیزرهای پرتوان|لیزرهای پرتوان IR)) بهره‌مند می‌شوند. چند سال پیش در __موسسه ((شیمی فیزیک)) مسکو__ و __راسترم ری__ در __دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا__ ، تبدیل پودر ((گرافیت)) را به ((الماس)) برای اولین بار با استفاده از حرارت‌دهی سریع و فرونشانی توسط لیزر گزارش دادند. امروزه هم بسیاری از پودرهای شیمیایی مهم را با استفاده از لیزر سنتز می‌کنند.

!تولید پودرهای ریز از طریق گرما لیزر

لیزرها را می توان برای تولید پودرهای ریز از طریق گرمای�� از واکنش گرهای گازی ، به دست آورد. واکنشها عملا در محیط بدون دیوار انجام می شود. زیر منطقه داغ محدود به فضایی است که جریان واکنش گر گازی با پرتو لیزر بر همکنش می دهد. طراحی واکنشگاهها طوریست که این ناحیه داغ با هیچ سطحی در تماس نباشد. />سرعت گرما دهی می تواند بیشتر از 10⁶ درجه در ثانیه باشد و مهمتر اینکه ، سرعت گرمادهی و زمان دمای بالا را می توان برای تغییر فر��ورده کنترل نمود. این تکنیک برای تهیه پودرهای بسیار ریز و نامتراکم تر در دماهای زیاد به کار می رود، بدون اینکه آلودگی سطحی در فرآورده‌ها ایجاد کند.

لیزرها را می‌توان برای تولید پودرهای ریز از طریق گرمایی از واکنشگرهای گازی ، بدست آورد. ((واکنش شیمیایی|واکنشها)) ، عملا در محیط بدون دیوار انجام می‌شود. زیر منطقه داغ ، محدود به فضایی است که جریان واکنشگر گازی با پرتو لیزر برهمکنش می‌دهد. طراحی واکنشگاهها طوریست که این ناحیه داغ با هیچ سطحی در تماس نباشد. سرعت گرمادهی می‌تواند بیشتر از __10⁶__ درجه در ثانیه باشد و مهمتر اینکه ، سرعت گرمادهی و زمان دمای بالا را می‌توان برای تغییر فر��ورده ، کنترل نمود. این تکنیک برای تهیه پودرهای بسیار ریز و نامتراکم‌تر در دماهای زیاد بکار می‌رود، بدون اینکه آلودگی سطحی در فرآورده‌ها ایجاد کند.

!کاربرد پودرهای ریز

این پودرها در مطالعات کاتالیزوری به کار برده می شوند، و یا در ساخت سرامیکهای صنعتی که خصوصیات مکانیکی بهتری در نتیجه فشرده شدن بهتر و فضاهای خالی کمتر دارند، به کلوخه تبدیل می گردند.
!نمونه ای از پودرهای ریز سنتز شده با لیزر
پژوهشگران انستیتو تکنولوژی ماساچوست ، آلایدسیگنال و دوکمیکال لیزرها را در سنتز پودرهای فوق العاده ریز از ذرات سیلسیم ، کاربید ، سیلسیم نیترید ، بور ن��رید ، زیرکونیوم ��و��ی�� ، تیتانیوم دی اکسید و ذرات آهن سیلسید و همچنین آهن کاربید و کاربید تعدادی از فلزات واسطه به کار برده اند.
!سنتز بور نیترید با لیزر
بور نیترید ترکیبی است که از هر دو دیدگاه علمی و عملی مورد توجه است. این ماده سه ساختار بلوری دارد : هگزاگونال ، ورتزیت و مکعبی بلاندروی. بسیاری از خصوصیات فیزیکی بور نیترید قابل قیاس با الماس است. از جمله این خصوصیات می توان به چگالی کم ، رسانش گرمایی زیاد مقاومت زیاد در برابر فرسودگی و مقاومتهای الکتریکی زیاد می باشند.

این پودرها در ((کاتالیزور|مطالعات کاتالیزوری)) بکار برده می‌شوند و یا در ساخت سرامیکهای صنعتی که خصوصیات مکانیکی بهتری در نتیجه فشرده شدن بهتر و فضاهای خالی کمتر دارند، به کلوخه تبدیل می‌گردند.
!نمونه‌ای از پودرهای ریز سنتز شده با لیزر
پژوهشگران __انستیتو تکنولوژی ماساچوست__ ، __آلایدسیگنال__ و __دوکمیکال__ لیزرها را در سنتز پودرهای فوق العاده ریز از ((سیلسیم|ذرات سیلسیم)) ، کاربید ، نیترید سیلسیم ، نیترید بور �� ورید زیرکونیوم �� ک��د تیتانیوم و ذرات سیلسید آهن و همچنین کاربید آهن و کاربید تعدادی از فلزات واسطه بکار برده‌اند.
!سنتز نیترید بور با لیزر
__بور نیترید__ ، ترکیبی است که از هر دو دیدگاه علمی و عملی مورد توجه است. این ماده ، سه ساختار بلوری دارد: هگزاگونال ، ورتزیت و مکعبی بلاندروی. بسیاری از خصوصیات فیزیکی نیترید بور قابل قیاس با ((الماس)) است. از جمله این خصوصیات می‌توان به ((چگالی)) کم ، ((رسانش گرمایی)) زیاد ، مقاومت زیاد در برابر فرسودگی و ((مقاومت الکتریکی|مقاومتهای الکتریکی)) زیاد می‌باشند. نخستین رشد موفقیت آمیز نوارهای نیترید بور خالص هم بلور ، با ((گرمازایی لیزری)) بر روی بسترهای سیلسیمی بوسیله "__گری دال__" و همکارانش از __دانشگاه میشیگان__ به انجام رسید.

نخستین رشد موفقیت آمیز نوارهای بور نیترید خالص هم بلور» ، با گرماسایی لیزری بر روی بسترهای سیلسیمی به وسیله گری دال و همکارانش از دانشگاه میشیگان به انجام رسید.

dir align=left> />{img src=img/daneshnameh_up/d/d9/ch2.jpg} />

!روش سنتز

یک لیزر اگزایمر کریپتون فلویورید (248nm) بر روی هدفی از هگزا گونال بور نیترید (hBN) در یک محفظه خلا با فشا نیتروژن 10 میلی تور متمرکز می گردد و از طریق مکانیزم گرما��ایی لیزری بور نیترید مکعبی تولید می شود. بستر سیلسیمی در زمان ته نشینی در دمای 500°C نگهداشته می شود. پراش پ�� X و بررسی با میکروسکوپ الکترونی عبوری ، نشان می دهد که نوار فیلمها از فلزات مکعبی خالص تشکیل یافته‌اند. فیلمها در حدود 1000A° ضخامت دارند، آزمایش برای رشد نوارهای ضخیمتر در جریان است.

یک لیزر اگزایمر فلویورید کریپتون (248nm) بر روی هدفی از هگزا گونال نیترید بور (hBN) در یک محفظه خلاء با فشار نیتروژن 10 میلی‌تور متمرکز می‌گردد و از طریق مکانیزم گرما��ایی لیزری نیترید بور مکعبی تولید می‌شود. بستر سیلسیمی در زمان ته‌نشینی در دمای^° 500C نگهداشته می‌شود. پراش ((��ع�� ایکس)) و بررسی با ((میکروسکوپ الکترونی)) عبوری ، نشان می‌دهد که نوار فیلمها از فلزات مکعبی خالص تشکیل یافته‌اند. فیلمها در حدود 1000°A ضخامت دارند، آزمایش برای رشد نوارهای ضخیمتر در جریان است.

!جنبه اقتصادی سنتز

سنتز لیزری با پودرها ، باعث ایجادی محدوده ای وسیع از موادی شده که ساخت آنها به طور معمولی مشکل است. از نظر اقتصادی این امر بیشتر به هزینه مواد خام و گرمازا یا گرماگیر بودن واکنشها بستگی دارد، تا هزینه مربوط به خود لیزر .
/>سنتز سیلسیم نیترید بسیار خالص با استفاده از لیزرهای تجارتی موجود ، در حال حاضر با فراورش متداول از نظر اقتصادی رقابت می کند. سیلسیم نیترید پیوند یافته از طریق واکنش ، که از پود سیلسیم سنتزی توسط لیزر ساخته شده است 4 تا 5 برابر محکمتر از نوع معمولی است.

سنتز لیزری با پودرها ، باعث ایجادی محدوده‌ای وسیع از موادی شده که ساخت آنها بطور معمولی مشکل است. از نظر اقتصادی این امر بیشتر به هزینه مواد خام و ((واکنش گرمازا|گرمازا)) یا ((واکنش گرماگیر|گرماگیر بودن)) واکنشها بستگی دارد تا هزینه مربوط به خود لیزر. سنتز نیترید سیلسیم بسیار خالص با استفاده از لیزرهای تجارتی موجود ، در حال حاضر با فراورش متداول از نظر اقتصادی رقابت می‌کند. نیترید سیلسیم پیوند یافته از طریق واکنش که از پودر سیلسیم سنتزی توسط لیزر ساخته شده است، 4 تا 5 برابر محکمتر از نوع معمولی است.

!لیزرهای تجاری

از نظر اندازه ، هزینه و توانایی کار در محیطهای صنعتی ، لیزرهای CO₂ که برای جوشکاری و برش توسعه یافته اند، برای این گونه سنتزها ایده آل هستند.

از نظر اندازه ، هزینه و توانایی کار در محیطهای صنعتی ، لیزرهای __CO₂__ که برای ((جوشکاری)) و برشکاری لیزری توسعه یافته‌اند، برای این گونه سنتزها ایده‌آل هستند.

!پژوهشهایی برای آینده

در حال حاضر دانشمندان سعی می کنند پودرهایی را سنتز کنند که این پودرها دارای واکنش پذیریهای خوب و گزینش پذیری غیر عادی در مقایسه با مواد دارای اجزای معمولی باشند.
/>مشخصه برتر این ترکیبات سنتزی با لیزر احتمالا اندازه کوچک ذرات و سطح زیاد به همراه خلوص خوب سطحی خواهد بود. بیشترین پژوهشها روی پودرهای سیلسیم و پودهای آهنی انجام گرفته است.

در حال حاضر ، دانشمندان سعی می‌کنند پودرهایی را سنتز کنند که این پودرها دارای واکنش پذیریهای خوب و گزینش پذیری غیر عادی در مقایسه با مواد دارای اجزای معمولی باشند. مشخصه برتر این ترکیبات سنتزی با لیزر احتمالا اندازه کوچک ذرات و سطح زیاد به همراه خلوص خوب سطحی خواهد بود. بیشترین پژوهشها روی پودرهای سیلسیم و پودهای آهنی انجام گرفته است.

!مباحث مرتبط با عنوان

*((انواع لیزر))
*((جوشکاری))
*((سنتز لیزری))
*((شیمی و لیزر))
*((لیزر))
*((لیزرهای پرتوان))
*((میکروسکوپ الکترونی))
*((لیزرهای تجاری))

تاریخچه

توجه:

از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..

تاریخ	شماره نسخه	کاربر	توضیح	اقدام
دوشنبه 08 خرداد 1385 [19:09 ]	3	فیروزه نجفی		جاری
چهارشنبه 25 آذر 1383 [05:29 ]	2	حسین خادم		v c d s
یکشنبه 08 آذر 1383 [11:46 ]	1	حسین خادم		v c d s

تفاوت با نگارش: 1

سرویس‌های رشد:

فهرست: