تبلیغات
مهندسی پلیمر(polymer engineering)
یکشنبه 16 مهر 1391

تشكر و قدردانی از تمام كسانی كه نظرات خود را عنوان كردند

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :عمومی ،

 

<توجه:این مطلب همیشه به عنوان اولین متن نمایش داده میشود ومطالب جدید بعد از آن قرار میگیرد>


 اگه كسی مایل به همكاری با ماست،میتونه مطالب رو به آدرس

polymerscience.1388@yahoo.com 

ارسال کنه تا با اسم خودش در این صفحه ثبت كنیم.اینطوری بقیه هم از مطالب شما استفاده میكنند.*

*(( اگه مایل به تبادل لینك با ما هستید ابتدا ما را با نام مقالات مهندسی پلیمر  لینك كرده و به ما در قسمت نظرات اطلاع دهید تا در اولین فرصت شما نیز با نام دلخواهتان به پیوندها اضافه گردید.با تشكر))


در نظر آنان كه پرواز را نمی فهمند هر چقدر هم اوج بگیری كوچكتر می شوی.

توجه :كپی برداری از این مطالب تنها با ذكر آدرس این وبسایت مجاز میباشد  

MONOMER TOGETHER
POLYMER FOR EVER

حرف پایانی:

وقتی با خدا گل یا پوچ بازی می کنی .. نترس!

        تو برنده ای ...........

 

آخه خدا همیشه دوتا دستش برای تو پُره!!!!!!!!! 

 


جمعه 23 بهمن 1388

نخ های بخیه (Suture)

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :الیاف (نخ بخیه ) ،

نخ های بخیه (Suture)

نخ های بخیه جراحی ٬ نخ های تک و یا چند فیلامنتی استریل می باشد که نقش در کنار هم نگه داشتن بافت های مجروح را تا زمان بهبودی انها به عهده دارند .این نخ های معمولا به منم سوزن برلی بخیه زدن بریدگی و یا برش های جراحی مورد استفاده قرار می گیرند و یا اینکه به عنوان شزیان بند (لگاتور) بدون استفاده از سوزن برای گره زدن انتهای رگ ها و یا مجرا های دیگر جهت جلوگیری از خونریزی و یا نشت مایعات دیگر مورد استفاده قرار می گیرند . نخ های بخیه جراحی ممکن است دارای پوششی از چربی-فلوئورو کربنها و سیلیکن ها باشند . این پوش ها برای کاهش خاصیت مویینه و بهبود خواص دیگر انجام میشود .
نخ های چند فیلامنتی ممکن است به صورت صاف یا بافته شده (قیطان)مورد استفاده قرار بگیرد .نوع قیطانی از نظر کارکرد راحت تر بوده و گره پایدارتی دارد
نخ های بخیه صاف در مقابل از نظر عبور از بافت راحت تر عمل کرده و همچنین راحت از بافت بیرون کشیده می شوند . این نوع نخ ٬کشش بافت با خود را ندارد
نخ های بخیه به 2 گروه تقسیم میشوند .
1.نخهای بخیه قابل جذب
در نوع قابل جذب اجزا میتواند از هم متلاشی گردد و این از بین رفتن در لافت بدن صورت می گیرد و معمولا بعد از دو تا شش ماه ناپدید می گردد.
2.نخ های بخیه غیر قابل جذب
نوع غیر قابل جذبدر مقابل تخریب بیلوژیکی مقاوم بوده و به عنوان یک جسم خارجی در محل باقی میماند تا انکه از محل دور گردیده و یا انکه توسط بافت به بیرون فرستاد ه میشود .

برای تولید نخ بخیه ممکن است از الیاف فلزی٬ الیاف طبیعی (کتان٬ابریشم ٬پنبه )کولاژن و یا روده حیوانات همچنین الیاف مصنوعی استفاده نمود.

در این بین نخهای بخیه فلزی قویترین و انواع طبیعی ضعیف ترین میباشند

نخ های تهیه شده از روده حیوانات و کولاژن بازیافته
روده کوچک حیوانات مانند بره و گاو که اساسا از پروتین کولاژن تشکیل میوشد مورد استفاده نخ بخیه است.این نوع نخ بخیه که به ندرت برای بخیه زدن پوست مورد استفاده قرار می گیرد توسط بافت جذب می گردد .سرعت جذب به نوع بافت بستگی دارد .و تا زمانی که نخ های بخیه پلی گلوکو لیک اسید تولید شد به عنوان تنها نخ بخیه قابل جذب به کار می رفتند.
نخ بخیه کولاژن بازیافته شده از طریق ترریسی تعلیق همگن کولاژن خالص تهیه گردیده اند .کولاژن از پی(تاندون) حیوانات گرفته میشود .کاربرد این نوع نخ بخیه که میتوان ان را به صورت بسیار ظریف تولید نمود مربوط به جرا حی های چشم است.
نخ های بخیه مصنوعی قابل جذب :
نخهای بخیه مصنوعی قابل جذب مثل دکسون (Dexon) در سال 1970 از طریق تر ریسی پلی گلیکونیک اسید و سپس کشش ان تهیه گردیدند . این نوع نخ در مقایسه با نخ های تهیه شده از روده از نظر خواص فیزیکی ٬ جذب و بیلوژیکی بسیار یکنواخت تر است و همچنین استحکام گره اولیه ان بالاتر .
نخ بخیه ابریشمی
این نوع نخ قابل جذب نیست اما از لحاظ کارکرد در نوع خود بهترین است .این نوع نخ بعد صمغ گیری شده و به رنگ مشکی در امده و سپس با لایه ای از واکس یا سیکیکن در اورده می شود .این نوع نخ اگرجه غیر قابل جذب است اما بعد از شش ماه باقی ماندن در بدن ثلث استحکام خود را از دست داده و ممکن است نهایتا کاملا جذب گردد.
نخ های پنبه ای و کتانی
نخ بخیه پنبه ای از تابیدن الیاف نسبتا بلند تهیه می گردد دارای گره ای پایدار بوده و اما ضعیفتر از سایر نخهاست .نخ بخیه کتانی به مقدار زیاد کاربرد ندارد از بیشترین کاربردهای ان می توان در جراحی های روده نام برد.

نخ های بخیه پلی استری
غیر قابل جذب هستند.فیلامنت های پلی اتیلن تر فتالات ٬ از قویترین نخ های بخیه غیر قابل جذب به شمار می رود و استحکام خود را برای مدت زمان طولانی در بدن حفظ می کند .لذا از این نوع فیلامنت برای تهیه پروستز های لوله ای شکل جهت جایگزین شریان به صورت بافته شده و یا تریکو مورد استفاده قرار می گیرد.
پوشش نخ ها سیلیکون و یا پلیمر های فلئورو کربنی می باشند.
کابرد نخ های پلی استری در جراحی های قلب وعروق بسیار متداول است
نخ های بخیه پلی الفینی

فیلامنت های پلی اتیلن سنگین و همچنین پلی پروپیلن ایزو تاکتیک از سال های اوایل 1960 به عنوان نخ بخیه مورد استفاده قرار گرفته است .این نوع نخ بسیار بی اثر بوده و بر خلاف پلی امید ها تحت تاثیر تخریبی مایعات بافتی قرار نمی گیرد .استحکام گره نخ پلی اتیلنی مشابه نخ ابریشمی است و از نخ پلی پرو پیلنی نرم تر است .نخ های پروپیلنی از نظر استحکام گره ٬ مشابه نایلون بوده و مقاومت بالایی در مقابل خستگی دارد . و در جراحی های قلب و عروق مورد استفاده قرار می گیرد .نخ های بخیه پلیاتیلنی و پلی پروپیلنی در تعمیر پوست و همچنین برش شکم به کار گرفته می شوند.


جمعه 23 بهمن 1388

الیاف

   نوشته شده توسط: محمد s    

الیاف

تاریخچه

از آغاز پیدایش انسان ، همواره چگونگی پوشش و نجات او از سرما مطرح بوده است. مصریها نزدیک به 5500 سال پیش هنر ریسندگی و بافندگی پنبه را آموختند و چینیها با پرورش کرم ابریشم در حدود 3600 سال پیش مشکلات پوشش خود را حل کردند. در سده هفدهم دانشمند انگلیسی به نام رابرت هوک "Robert- Hooke" پیشنهاد کرد که می‌توان الیاف را با توجه به شیوه‌ای که کرم ابریشم عمل می‌کند تولید نمود.

پس از آن ، یک بافنده انگلیسی به نام لویزشواب Lois- Schwabe توانست الیاف بسیار ظریف شیشه را با عبور شیشه مذاب از منافذ بسیار ریز تهیه نماید. پس از چندی ، سایر دانشمندان موفق به استخراج سلولز چوب و در نتیجه تولید الیاف شدند در سده‌های هجده و نوزدهم، همراه با انقلاب صنعتی ، رسیدگی و بافندگی مبدل به تکنولوژِی تهیه پارچه از الیاف گوناگون طبیعی و مصنوعی شد.

رده بندی الیاف در صنعت نساجی

در صنعت نساجی الیاف به سه دسته تقسیم می‌شوند که عبارتند از:

الیاف طبیعی "Natural fibers" الیاف طبیعی شامل دو بخش الیاف نباتی و الیاف حیوانی می‌باشند.

الیاف نباتی مانند: پنبه، کتان، کنف، رامی و الیاف حیوانی مانند: پشم و ابریشم

الیاف کانی "Mineral fibres": الیاف کانی الیافی هستند که مواد اولیه آنها از کانیها بدست می‌آیند مانند الیاف شیشه‌ای و الیاف فلزی.

الیاف مصنوعی که شامل دو دسته می‌باشند: یکی الیافی که منشا طبیعی دارند ولی توسط انسان دوباره تهیه می شوند مانند ویسکوز ، استات و تری استات که هر یک ریشه سلولزی دارند. و دیگری الیاف سینتتیک یا مصنوعی که از مشتقات نفتی تولید می‌شوند مانند: نایلون ، داکرون ، ارلون یا بطور کلی پلی آمیدها ، پلی استرها ، پلی اورتانها ، پلی اکریلونیتریل ، پلی وینیل کلراید و ... .

مقدمات تکمیل کالای نساجی

تمام پارچه‌های نساجی پس از خروج از سالن بافندگی کم و بیش دارای مقادیری ناخالصی و عیوب می‌باشند. لذا لازم است به منظور آماده کردن پارچه برای عملیات تکمیل اصلی آنرا تحت عملیات مقدمات تکمیل قرار داد. مانند توزین و متراژ پارچه ، کنترل عیوب پارچه ، گره گیری ، رفوگری و گرفتن ناخالصیها بخصوص در مورد پارچه‌های پشمی که دارای ناخالصیهای سلولزی و خرده چوب و ... می‌باشد.

روشهای تکمیل کالای نساجی

عملیات و کارهای تکمیل در نساجی برای افزایش نرمی زیر دست ، درخشندگی و بطور کلی افزایش مرغوبیت پارچه می‌باشد. عملیات تکمیل بستگی به چند عامل مهم دارد که عبارتند از: نوع الیاف ، ویژگی فیزیکی الیاف ، ابلیت جذب مواد گوناگون شیمیایی ، حساسیت الیاف نسبت به مواد تکمیل. عملیات تکمیل در مجاورت رطوبت ، دما و فشار معمولا به سه روش انجام می‌گیرد:

روشهای مکانیکی: مانند تراش پارچه ، خار زدن ، اطو کردن ، پرس کردن و ... .

روشهای شیمیایی: مانند تکمیل رزین ، سفید کردن و مقاوم کردن پارچه در برابر آتش و غیره. در این روش معمولا در اثر فعل و انفعالات شیمیایی حاصل بین لیف و ماده شیمیایی مصرف شده عمل تکمیل بدست می‌آید و یا اینکه ماده شیمیایی مصرف شده در اثر رسوب کردن و یا اضافه شدن در روی پارچه ، باعث تغییر در خواص پارچه می‌شود، مانند آهار دادن پارچه پنبه‌ای با محلول مواد پلیمری.

 

 

روشهای مکانیکی- شیمیایی: در این حالت از روشهای مکانیکی و شیمیایی بطور توام بهره گرفته می شود، مانند بشور و بپوش کردن پارچه و یا تثبیت حرارتی پارچه.

انواع تکمیل

تکمیل موقت

در این نوع تکمیل ، کالا را به منظور خاصی تحت عملیات تکمیلی قرار می‌دهند بطوری که اثر تکمیلی آن در عملیات بعدی مثل شستشو و غیره از بین می رود، مانند آهار دادن پارچه‌های پنبه‌ای برای عملیات بافندگی و شستشوی آهار پس از خاتمه عملیات بافندگی.

تکمیل دائم

در این نوع ، اثر تکمیلی تا زمانی که پارچه حالت خود را از دست ندهد (مخصوصا در مقابل شستشو و پوشش) باقی خواهد ماند، مانند رسوب دادن رزینهای مصنوعی مثل استرها و اترهای سلولز در روی پارچه و یا کلرینه کردن کالای پشمی یا تکمیل با فرمالدئیدها.

تکمیل ثابت

در این نوع ، اثر تکمیل مادام العمر در روی کالا باقی می‌ماند و حتی بعد از اینکه پارچه حالت و ماهیت خود را به عنوان پارچه خارجی از دست بدهد، آثار تکمیل در آن باقی خواهد ماند. مانند پلیمریزه کردن بعضی از منومرهای اکریلیکی در روی زنجیرهای اصلی مولکولهای پارچه‌های سلولزی و یا پروتئینی

شستشوی کالای نساجی

عمل شستشو ، اولین عمل تکمیل مرطوب می‌باشد و به منظور بر طرف کردن مواد خارجی مانند روغنهای ریسندگی ، واکسها و ناخالصیهای قابل حل در محلولهای شستشو انجام می‌گیرد. عملیات شستشو عبارتست از عمل کالا با پاک کننده‌های مناسب همراه با مواد قلیایی و یا در غیاب مواد قلیایی. در صورت استفاده از صابون برای عملیات شستشو ، احتیاج به آب نرم می‌باشد. ولی برای پاک کننده‌های مصنوعی چگونگی سختی آب اهمیت ندارد. همچنین برای اصلاح سفیدی پارچه و شفافیت رنگ الیاف آن عمل شستشو انجام می‌گیرد.

آهار زنی و آهار گیری

به منظور افزایش استحکام در برابر پارگی ، کاهش نیروی سایشی و خواباندن پرزهای سطحی الیاف نخهای تار را آهار می دهند. مواد آهاری ، ماکرومولکولهایی هستند که ممکن است بر اثر پیوند بین خود و یا با الیاف تشکیل پوششی به دو نخ دهند. آهار طبیعی عبارتند از: نشاسته‌ها و مشتقات آنها ، مشتقات سلولزی و (پروتئینها)). آهارهای مصنوعی عبارتند از: انواع پلی وینیل الکلها ، انواع پلی اکریلات و انواع کوپلیمراستایرین و مائیک اسید.

قبل از انجام عملیات تکمیل مرطوب لازم است آهار نخ تار پارچه با اندازه کافی بر طرف شود تا در مراحل شستشو ، سفیدگری و رنگرزی یا چاپ ، مزاحمت و نایکنواختی ایجاد نکند و در ضمن مقداری از مواد در تکمیل رنگ را به خود جذب نکند. روشهای آهارگیری عبارتند از: آهار گیری با اسید ، آهار گیری با روش تخمیر ، آهار گیری با اکسید کننده‌ها ، آهار گیری با آنزیمها.

مرسریزاسیون

یکی از عملیاتی که روی پنبه انجام می شود، عمل مرسریزه می‌باشد که شامل تماس پنبه (اعم از الیاف نخ یا پارچه) با محلول سود سوزآور و سپس شستشوی محصول در محلول رقیق اسید و سپس آب سرد به منظور خنثی کردن قلیایی و سرانجام خشک کردن محصول است. بر اثر مرسریزاسیون درخشندگی و جلای پنبه افزایش می‌یابد و ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی آن تغییرات زیادی پیدا می‌کند. معمولا پارچه‌های مرغوب پنبه‌ای پیراهنی ، رومیزی ، ملحفه‌ای و همچنین نخهای قرقره مرسریزه می‌شوند.

 

سفیدگری

هدف از سفیدگری ، از بین بردن رنگدانه‌ها و ناخالصیهای دیگر و در نتیجه سفید جلوه دادن الیاف می‌باشد. البته سفیدگری پنبه بسیار مهم تراز سفیدگری پشم می‌باشد، چون درصد بالایی از پشم بصورت کالای رنگی به بازار عرضه می‌شود. ولی در مقابل ، مقدار زیادی از پارچه‌های پنبه‌ای بصورت سفید و یا پارچه‌های چاپ شده با زمینه سفید مورد استفاده قرار می‌گیرد. پارچه‌های ملحفه‌ای ، رومیزی و پیراهنی نمونه‌هایی از پارچه‌های پنبه‌ای هستند که احتیاج به سفیدگری دارد.

سفیدگری پنبه بیشتر با مواد اکسید کننده مثل کلریت سدیم و هیپوکلریت سدیم و آب اکسیژنه و مواد احیا کننده مانند هیدروسولفیت و سفیدگری پشم با اکسید کننده آب اکسیژنه همراه با آمونیاک یا سیلیکات قلیایی و مواد احیا کننده ، اکسید گوگرد و یا بی سولفیت سدیم و اسید سولفوریک و سفیدگری الیاف مصنوعی با اکسید کننده آب اکسیژنه ، کلریت سدیم و هیپوکلریت سدیم و احیا کننده ، هیدروسولفیت و در صورت لازم مواد سفید نوری به همراه سفید کننده قبلی انجام می‌گیرد.

تکمیل ضد آب و دور کننده آب

تکمیل ضد آب پارچه به دو صورت امکان پذیر می‌باشد.

پوشش کل سطح پارچه توسط مواد هیدروفوب (موادی که آب را به خود جذب نمی‌کنند) است، به نحوی که تمام منافذ پارچه مسدود گردد. این روش تکمیل ضد آب نام دارد. پارچه با کاربردهای خیمه و چادر ماشین با این روش تکمیل می‌گردد.

الیاف و یا نخ از مواد ضد آب پوشیده می‌شوند، به این ترتیب فضای بین نخها در پارچه کاملا باز می‌ماند و امکان انتقال هوا وجود دارد. این روش تکمیل دور کننده آب نام دارد و بیشتر پارچه‌های لباس مثل بارانی ، لباس ورزشی و کاربردهای مشابه با این روش تکمیل ضد آب می‌گردند. بعضی از مواد ضد آب و دور کننده آب عبارتند از: مواد هیدرولیز کننده نمکهای زیرکونیوم ، استره کردن سطح الیاف با اسیدهای چرب ، استفاده از رزینهای هیدروفوب مثل رزین کاربومید ، Permel ، Paraf fion و غیره ، ترکیبات آلی سیلیکونی و اسیدهای چرب کمپلکس گرم.

تکمیل ضد آتش

یکی از روش های تکمیل ضد آتش کالای نساجی ، پوشش آن بوسیله نمکهای آمونیوم می‌باشد که در گرما تولید آمونیاک نموده و بدین ترتیب با محبوس کردن آتش در خود باعث خاموش شدن و عدم پیشرفت آن می‌گردد. مناسبترین نمکهای آمونیوم ، دی آمونیوم فسفات و کربنات آمونیوم می‌باشد. سایر تکمیل کننده‌های ضد آتش عبارتند از: اکسیدهای نامحلول قلع ، آنتیموان و تیتان ، استره کردن سطحی سلولز با اسید فسفریک و یا دی آمونیوم در حضور اوره هیدروکسی متیل فسفونیوم کلراید (THPC) و غیره.

تکمیل ضد باکتری و ضد قارچ

مواد تکمیل کننده ضد باکتری بعنوان محافظت کننده از عرق عمل کرده و از تاثیر باکتریها و یا قارچها بر آن جلوگیری می‌کنند لذا چنانچه لباسهای ورزشی و یا لباس زیر با این مواد تکمیل گردند، از تخمیر عرق بدن توسط باکتریهای موجود در هوا و در نتیجه تجزیه و بوی بد آن جلوگیری می‌کنند. برخی از این تکمیل کننده‌ها عبارتند از: ترکیبات آمونیوم چهارتایی ، Irgasan DP300 ، Dodigen 226 ، پیوند زدن سلولز با نمکهای مس و نقره توسط گروههای کربوکسیل اسید آکریلیک و یا اسید متاکلریلیک و غیره.

نرم کننده‌ها

نرم کننده‌ها مایه لطافت و نرمی زیر دست پارچه می‌شوند و در اثر بیشتر کارهای چاپ و رنگرزی و عملیات تکمیل مانند ضد آتش کردن و ضد چروک کردن پارچه زیردست، حالت خشک و شکننده‌ای پیدا می‌کند که آنها را بوسیله نرم کننده‌ها ، نرم و لطیف می‌نمایند.

متداولترین نرم کننده‌ها عبارتند از: استرهای اسیدفتالیک و بنزیل فتالاتها برای نرم کردن اغلب رزینها بویژه PVC ، تری ملیتانها برای نرم کردن رزینهای مصرفی در ساخت کابلهای سیم و برق و ساخت سایر عایقها ، هیدروکربنهای نفتی با وزن زیاد که دارای اتم N , S , O می‌باشند در ساخت لاستیکها بکار می‌روند، نرم کننده‌های مقاوم در برابر آتش سوزی مانند فسفاتهای آلی و پارفینهای کلردار ، نرم کننده‌های اپوکسی و پلی اورتان و غیره.


جمعه 23 بهمن 1388

استفاده از نخ بخیه هوشمند و قابل جذب در جراحی ها

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :الیاف (نخ بخیه ) ،

استفاده از نخ بخیه قابل جذب در جراحی ها

استفاده از نخ بخیه  smp در جراحی ها

نخی ساخته شده از پلاستیک های جدید زیست تخریب پذیر دارای حافظه که می‌تواند برای گره زدن یک بخیه هوشمند بکار رود. بعد از یک گره شل، دو طرف بخیه ثابت می‌شود. گره زمانی که به ۴۰ درجه سانتیگراد می‌رسد در مدت۲۰ ثانیه محکم می‌شود.

جراحان از بخیه‌های جراحی به منظور بستن زخم ها یا کنار هم قرار دادن بافت هایی که بوسیله جراحت یا عمل جراحی بریده شده‌اند، استفاده می‌کنند. بخیه‌ها از لحاظ پایداری زیستی عموماً به بخیه‌های جذبی و غیر جذبی و از منظر طراحی به بخیه‌های جراحی تک‌رشته‌ای و چند‌رشته‌ای (بافته) تقسیم می‌شوند. بخیه‌های مورد استفاده معمولاً معایب قابل توجهی دارند؛ آنها نمی توانند بافت های بریده را کاملاً کنار هم بچسبانند، نخ‌های چند رشته‌ای بدلیل ساختار بافت خود خطر بیشتری برای انتقال و مهاجرت باکتری ها فراهم می‌کنند. همچنین پزشکان در مورد امنیت گره‌های ضعیفشان نگرانند، که احتیاج به چند گره دارد و زمان بر و مخصوصاً در فرایند اندوسکوپی مشکل است.

با استفاده از بخیه‌های جراحی جذبی بر اساس SMP این امکان وجود دارد که نواقص و معایب فوق برطرف شود و در نتیجه نخ های بخیه ای با کاربرد آسانتر و امنیت بیشتر فراهم می‌شود. بعلاوه، ممکن است بتوان این بخیه‌ها را به گونه ای طراحی نمود که در طول مدت زمان معینی محکم شوند تا نزدیک شدن بافت ها به یکدیگر به شکلی بهینه انجام شود. محققین با گرم کردن لیف ماده‌ی تغییر شکل پذیر خود تا ۵۰oC بخیه‌هایی از SMPها تهیه نمودند. سپس آنها را تا سه برابر طولشان کشیدند و تا دمای اتاق سرد نمودند. این الیاف کشیده شده برای بستن زخم یک موش بصورت شل بکار برده شد. زمانی که بخیه تا(۴۱oC (بالاتر از دمای بدن حرارت داده می شود، نخ سفت شده و زخم را می‌بندد، و تنها مقدار مناسبی فشار وارد می‌کند (۰٫۱(N= پس از ترمیم جراحت، نخ بخیه حل شده و بدون آنکه ضرری داشته باشد، جذب بدن می‌شود.


جمعه 23 بهمن 1388

نخ های بخیه(مقدمه)

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :الیاف (نخ بخیه ) ،

نخ های بخیه(مقدمه)

مقدمه

تمام اعمال جراحی با ایجاد زخم عمدی در بافت آغاز می شود  پس از جراحی، بستن مناسب و نگهداری مطلوب ناحیه جراحی، مهم ترین فاکتور در ترمیم مناسب بافت ها و موفقیت جراحی است. هدف جراحان نیز بهحداقل رساندن اختلالات ظاهری، ترمیم بهتر و درنتیجه دستیابی سریع تر به عملکرد ط بیعی در ناحیه جراحی است آگاهی از نحوه مراقبت از زخم و روند ترمیم بسیار

اهمیت دارد . به همین دلیل، داشتن اطلاعاتی در مورد نخ بخیه مناسب یا مواد شبه بخیه ای که در ترمیم باف ت ها به دنبال جراح ی به کار می روند یک اصل اساسی درجراحی به شمار می رود بخیه ها به علت تفاوت در ترکیب، پاسخ های التهابی

متفاوتی در بافت ها ایجاد می کنند. محققین نشان داده اندکه هر چه تجمع سلول های التهابی در بافت همبند اطراف نخ بخیه یا به عبارت دیگر واکنش بافتی کمتر باشد،تشکیل بافت پوشش ی سریع تر و ترمیم زخم بهتر خواهد بود از آنجا که ممکن است پاسخ التهابی ایجاد شده توسط نخ بخیه موجب تأخیر در ترمیم زخم گردد ، بنابراین میزان واکنش بافتی نسبت به جنس نخ بخیه یکی از فاکتورهای بسیار مه م در انتخاب بهترین ماده برای بستن زخم از میانانواع مختلف نخ بخیه به شمار می رود  مطالعات مختلف نشان داد ه است که انواع نخ بخیه پاسخ های التهابی متفاوتی در مخاط دهان ایجاد می کنند همچنین نشان داده شده که واکنش مخاطی ناشی از آس یب روز اول - ورود س وزن به بافت برای تمام نخ ها در 7مشابه است چرا که اندازه سوزن به کاررفته تقری باً مشابه بوده است. لذا تفاوت بالینیموجود در التهاب مخاطی بین نخ بخی ه ها، در این دوره زمانی مربوط به نوع نخ بخیه است  این تفاوت همچنین می تواند به توانایی متفاوت در تجمع دبری ،پلاک میکروبی و جریان یافتن میکروارگانیس م ها به داخل کانال بخیه بستگی داشته باشد  لذا داشتن اطلاعاتی در مورد واکنش مخاطی نسبت به انواع نخ بخیه مورداستفاده، ارزشمند است نخ بخیه باید با حداقل صدمه و پاسخ بافتی ترمیم اولیه در بافت بر یده شده را ایجاد ک رده و تا حد امکان اسکارایجاد ننماید مشکل عمده در باف ت های دهان که آنرا از سایر مناطق بدن متمایز م ی سازد، غوطه ور شدن دائمی نخ و مسیر بخیه در بزاق است که حاوی بسیاری از میکروارگانیسم ها است که می توانند به بافت های زیرین وارد شوند  لذا محیط دهان یکی از مناطق خاص بدن است که هنگام جراحی بایستی آناتومی، فیزیولوژی وخصوصیات ذاتی آلودگی آن مدنظر قرار گیرد اگر در فرآیند ترمیم، بخی ه ها خیلی زود برداشته شوند زخم تحت کشش احتمالا دوباره باز خواهد شد . اگربخیه ها به مدت بسیار طولانی باقی بمانند مسیر عبور نخ بخیه ممکن است به صورت دائمی با بافت پوشش ی پوش یده شود همچنین در طولانی مدت بخیه ها نقش مفیدی ندارند و آلودگی مخاط زیرین ر ا افزایش می دهند از این رو بر ای برداش تن نخ بخ یه، زمان های کوتاه تری که طی آن مقا ومت کا فی در برابر جدا شدن باف ت های بخ یه شده فراهم آمده است، پیشنهاد می شود. نخ بخیه سیلک، چند رشته ای و غیرقابل جذب است و به دلیل راحتی استفاده و ارزانی قیمت در گذشته به طورگسترده ای مورد استفاده قرار می گرفت اما با توجه به مطالعات بس یاری که در این زمینه انجام شده است،طبیعت چند رشت ه ای آن موجب آلودگی زخم، تجمع باکتری و خرد ه های مواد غذ ایی در سطح و درنتیجه التهاب اطراف زخم و تأخیر در ترمیم می شود بنابراین امروزه نخ بخیه مناسبی برای جراحی اندودنتیک محسوب نمی شود و استفاده از بخیه های تک رشته ای قویا توصیه می شود. نخ بخیه های چند رشته ای و آنهایی که تعداد گره بیشتری نیاز دارند، نسبت به تک رشته ای ها تمایل بیشتری به جذب مایعات دهان و به دنبالآن میکروارگانیسم ها در طول کانال بخیه به سمت بافت همبند دارند. حتی باکتری های غیرمتحرک نیز ازدرون بخیه های چند رشته ای منتقل می شوند. این پدیده (wicking effect) به اثر فتیله ای  مشهور استتک رشته ای، امروزه به طور PVDF نخ بخیه گسترده ای در جراحی های عروقی استفاده م ی شود


جمعه 23 بهمن 1388

نخ‌های بخیه

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :الیاف (نخ بخیه ) ،

نخ‌های بخیه

 بخیه معمول‌‌ترین روش بستن یک زخم یا بریدگی است. به کار بردن نخ‌های بخیه برای بستن زخم تنها پس از شستشوی زخم و زدودن اجسام خارجی مفید است و در غیر این‌صورت امكان بروز عفونت وجود دارد.

 نخ‌های بخیه را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد:

 1- نخ‌های بخیه قابل جذب (absorbable sutures):

نخ‌های قابل جذب قسمت عمده‌‌ای از استحکام مکانیکی خود را طی دوره‌ای دو ماهه از دست می‌دهند؛ نکته مهم تفاوت بین كاهش استحکام مکانیکی در طی فرآیند جذب و حذف مواد تخریب شده از بدن است. به این ترتیب که یک نخ ممکن است استحکام خود را در مدت کوتاهی از دست بدهد، اما به ماه‌ها و یا سال‌ها زمان احتیاج داشته باشد تا کاملاً جذب شود.

2- نخ‌های بخیه غیرقابل جذب (non absorbable sutures):

نخ‌های غیرقابل جذب قسمت عمده‌ای از استحکام مکانیکی خود را در بیش از دو ماه حفظ می‌‌کنند و باید پس از مدت زمان مشخص شده توسط پزشک، حذف گردند. در غیر این‌صورت به‌عنوان جسم خارجی در بدن باقی می‌مانند.

 از نظر شکل فیزیکی می‌توان نخ‌های بخیه را به دو دسته تقسیم کرد:

1- نخ‌های تک رشته‌ای (monofilament sutures)

 2- نخ‌های چند رشته‌ای (multifilament sutures) که خود شامل دو نوع بافته شده (Braided) و پیچیده (Twisted) هستند.

نخهای تک رشته ای انعطاف‌پذیرتر بوده و نسبت به چند رشته‌ای‌ها راحت‌تر گره می‌خورند. همچنین دقت گره بیشتری داشته و برای جراح امکان انجام روش‌های مختلف گره‌زدن را فراهم می‌کنند. علاوه براین به دلیل داشتن سطوح صاف، اصطکاک کمتری به هنگام عبور از بافت دارند و خطر پارگی بافت را کاهش می‌دهند. این مساله بویژه در جراحی‌های قلب، چشم و اعصاب اهمیت دارد.

 نخ‌های بخیه از نظر منبع تهیه به دو دسته مصنوعی و طبیعی تقسیم می‌شوند.

خصوصیات ایده‌آل برای انتخاب نخ‌های بخیه:

1- کمترین واکنش بافتی را ایجاد کند؛ نخ بخیه به عنوان یک جسم خارجی می‌تواند منجر به تاخیر در زمان ترمیم زخم شود

2- دارای استحکام کششی کافی باشد.

3- محیط مناسبی برای رشد باکتری‌ها فراهم نکند.

4- قابل استریل کردن باشد.

5- آلرژی‌زا و سرطان‌زا نباشد.

6- انعطاف پذیر باشد.

 با توجه به خصوصیات انعطاف پذیری، زیست سازگاری نسبی و قابلیت تغییر شکل زیاد در پلیمرها، بیشتر نخ‌های بخیه از جنس مواد پلیمری ساخته می‌شوند. از آنجاکه نخ‌های بخیه در محل زخم و برای بستن آن بکار برده می‌شوند و این موجب وارد آمدن تنش‌های کششی در جهت بسته شدن زخم می‌گردد، استحکام کششی نخ‌های بخیه اهمیت زیادی می‌یابد.

 انواع مختلف نخ‌های بخیه:

 نایلون‌ها (nylons or polyamides)

نخ‌های نایلونی که عمدتاً از نوع nylon 6 و یا nylon 6,6 ساخته می‌شوند، رایج‌ترین نوع نخ‌های بخیه و از نوع غیرقابل جذب هستند. از نظر استحکام، نایلون را به فولاد پلیمری تشبیه کرده‌اند (استحکام کششی nylon 6,6 در حدود 76 مگاپاسکال و nylon 6 83 مگاپاسکال) و با توجه به اینکه پروتئین‌ها خود نوعی پلی‌آمید هستند، می‌توانند زیست سازگاری مورد نیاز را تا حد مطلوب تامین کنند. نخ‌های نایلونی خنثی بوده و برای بستن عمومی زخم‌ها استفاده می‌شوند. ضمن اینكه بیشترین کاربرد را در بستن زخم‌های درم و اپی‌درم دارند. با توجه به اینکه از نظر ساختار شیمیایی شبیه بافت پوست هستند و با توجه به استحکام کششی بسیار بالای نایلون از آن برای بخیه‌ی تاندون و لیگامنت استفاده می‌شود. متداول‌ترین نوع نخ‌های نایلونی نوع تک‌رشته‌ای آن هستند كه از جمله مزایای آنها نسبت به چندرشته‌ای‌ها خواص زیر دستی راحت‌تر و همچنین کاهش خطر تجمع باکتری بین الیاف نخ‌های چندرشته‌ای است. نخ‌های چند رشته‌ای پلی‌‌آمیدی با نام تجاری ®Surgilon و ®Nurolon  به صورت بافته شده وجود دارند. از جمله معایب نخ‌های نایلونی می‌توان به حساسیت‌زایی آنها اشاره کرد. با توجه به اینکه نخ‌های نایلونی غیرقابل جذب هستند، اگر برای بخیه کردن بافت داخلی (مثل ماهیچه) استفاده شوند ، همچنین گاهی برای tendon ، چون امکان خارج شدن و نیز جذب آنها وجود ندارد، باقی ماندن آنها در بدن به عنوان یک جسم خارجی، می‌تواند التهاب و واکنش‌های بافتی ایجاد کرده و در نهایت منجر به حساسیت‌زایی شود. این امر که ناشی از هجوم سلول‌های ایمنی است، زمان مرحله اول ترمیم زخم را که مرحله‌ی هجوم سلول‌های سیستم ایمنی است، طولانی‌تر کرده و زخم دیرتر به مرحله       ترمیم و ایجاد فیبروبلاست، می‌رسد و با تأخیر ترمیم می‌گردد. از نایلون‌ها همچنین برای بستن زخم قرنیه در جراحی عدسی‌های داخل چشمی (IOL) استفاده می‌شود.

 vicryl® : می‌توان در بخیه‌ی بافت‌هایی مثل تاندون و لیگامنت از vicryl® که از جنس poly L-lacticacid (PLLA) /polyglycolicacid(PGA) و قابل جذب است و طبق نظر پزشکان استحکام موردنیاز را تامین می‌کند، استفاده کرد. این نوع نخ بخیه طی 60 تا 90 روز جذب می شود. مشکل این نوع نخ بخیه braided multifilament بودن آن است ؛ همچنین تجزیه ی vicryl منجر به رهایش منومرهای اسیدی در محل زخم و کاهش PH زخم می شود.

 prolene® : از جنس polypropylene و غیرقابل جذب و خنثی است. از نوع نخهای تک رشته ای است و برای بخیه کردن بافت چشم ، عروق و تاندون از آن استفاده می شود.

 chromic Gut® : قابل جذب ، از جنس protein و در بافت هایی که دیرتر ترمیم می یابند ، استفاده می شود ؛ استحکام کافی برای استفاده در بافت عضلانی را ندارد.

  silk®: از جنس protein و به صورت braided است ؛ غیرقابل جذب است ،

      handlingعالی دارد و برای جراحی قلبی- عروقی ترجیح داده می شود. مشکل این 

     نوع نخ تجمع میکروارگانیسم ها در بین الیاف است.

 stainless steel : نخ بخیه از جنس فولاد ضد زنگ که غیرقابل جذب است و برای رفع آن از پوست احتیاج به ابزار خاصی دارد. به صورت monofilament و twisted multifilament وجود دارد. با توجه به مواردی که در مورد بیماران مشاهده کردم ، برای بعضی از بیماران محل زخم و ظاهر زخم ا لتیام یافته بیش از بیماری اصلی اهمیت دارد ؛ بنابراین انتخاب نخهای بخیه باید متناسب با نوع زخم و محل آن ، و شرایط بیمار صورت گیرد. هر نخ بخیه ای برای هر کاربردی مناسب نیست و باید با سنجیدن شرایط بهترین نخ را برگزید.استفاده ازنخهای تک رشته ای به طور گسترده به دلیل پارگی کمتر بافت و توانایی کمتر در پناه دادن باکتری ها و handling بهتر رو به افزایش است.در مجموع بازار نخهای بخیه استفاده از نخهای تک رشته ای را با رشد %15نشان می دهد. در حال حاضر %13 مواد طبیعی ، %41 سنتزی غیرقابل جذب و %42 سنتزی قابل جذب استفاده می شود.امروزه استفاده از نخهای بخیه رهاکننده ی دارو در محل زخم که رهاکننده ی داروهای ضدالتهاب و آنتی باکتریایی در محل زخم هستند ، که می تواند راه حلی برای کاهش شدید خطر عفونت یا التهاب باشند و موجب تسریع فرآیند التیام شوند. Vicryl plus® اولین نخ آنتی باکتریایی است که در اندازه ی 2-2 ساخته شده و توانسته است تاییدیه ی FDA را نیز کسب کند. به نظر من می توان داروهای قلیایی را نیز دز صورتی که با داروهای ضدالتهاب منافات نداشته باشند ، به منظور جلوگیری از کاهش PH در محل زخم استفاده کرد.


پنجشنبه 22 بهمن 1388

نیترو سلولز

   نوشته شده توسط: محمد s    

نیترو سلولز

آزمایش نیتراسیون سلولز

هدف آزمایش

تهیه نیتروسلولز

تئوری آزمایش

مثل سایر ترکیبات اورگانیک ، بیشترین منبع سلولز ، بافت‌های زنده می‌باشد. این ترکیب ، در گیاهان ، جانوران و میکروارگانیسم‌ها تولید می‌شود. پلیمرهای سلولز ، ممکن است از تکرار 50 هزار یا بیشتر از واحدهای ایندروگلوکز ساخته شوند. مهم‌ترین منابع سلولز عبارتند از چوب و کتان. چوب برای ایجاد مواد ساختمانی ، میلیونها تن ، کاغذ و الیاف و مواد شیمیایی بکار می‌رود. کتان بطور وسیعی از قرن 18 میلادی بعنوان الیاف صنعتی کاربرد دارد.

طبیعت
ماکرومولکولی سلولز در 1920 بوسیله Staudinger پیشنهاد شد.
در اثر واکنش گروههای هیدروکسیل در دسترس با تعدادی از اسیدها و انیدریدها ، سلولز "استره" می‌شود. برای تعدادی از کاربردها ، مهم است که در طول واکنش
استری‌شدن ، حداقل دگراداسیون سلولز رخ می‌دهد. مخلوط استرهای معدنی و آلی می‌توانند در تعدادی از حلال‌ها حل شده و در اثر هیدرولیز تعدادی از محصولات مفید را ایجاد نمایند.

نیترات سلولز بوسیله واکنش سلولز با اسید نیتریک در حضور
اسید سولفوریک که تهیه می‌شود. نیترات سلولز محلول آمورف اسیدی بوده با دانسیتیه 1.66gr/lit در آب ، اتانول ، اتر و بنزن نامحلول و در متانول ، نیتروبنزن و حلال‌های مخلوط از اتانول- اتر حل می‌شود.

وسایل مورد نیاز

  • سلولز
  • اسید نیتریک
  • اسید سولفوریک
  • بالن و سیستم رفلکس

روش آزمایش

در داخل سیستم رفلکس و داخل بالن ، سلولز و اسید نیتریک را وارد کرده و مقدار کمی اسید سولفوریک به آن بیافزایید و حرارت دهید. رفلکس را آنقدر ادامه دهید تا آب محلول خارج شود و محلول آمورف سفیدی حاصل شود که همان نیترات سلولز است. دانسیته محلول حاصل، 1.66gr/lit است.

نتیجه آزمایش

استفاده اصلی نیتروسلولز در تهیه پلاستیک‌ها ، فیلم‌ها و سیمان‌هاست. نیتروسلولز در صنعت مواد منفجره ، فیبرهای سنتزی (ابریشم چارد و نفت) ، روغن‌های هواپیما ، روغن جلای اتومبیل ، شیشه نرم اتومبیل و فیلم عکاسی کاربرد دارد.


پنجشنبه 22 بهمن 1388

واحد تقطیر در فشار جو

   نوشته شده توسط: محمد s    

واحد تقطیر در فشار جو

نفت خام به میزان 115000 بشكه در روز جهت تفكیك به برشهای نفتی از مخازن نگهداری نفت خام به این واحد ارسال می شود  نفت خام با عبور از یك سری مبدل حرارتی، و  گرمایش نهایی در كوره واحد تقطیر، به برج تقطیر وارد شده و در این برج برشهای نفتی براساس نقطه جوش در قسمتهای مختلف تفكیك شده و هریك از فراورده های استحصالی پس از تبادل حرارت و سردشدن، به مخازن مربوطه و یا واحدهای پائین دستی ارسال می شود.

 واحد تقطیر در خلاء

ته مانده برج تقطیر در فشار جو به واحد تقطیر در خلاء فرستاده شده و پس از گرم شدن مجدد به برج تقطیر در خلاء ارسال می گردد. این برج توسط مكنده های قوی در فشار زیر اتمسفر كنترل می شود. در این برج نیز محصولات براساس نقطه جوش تفكیك شده و پس از تبادل حرارت و سردشدن به مخازن مربوطه و یا واحدهای پائین دستی ارسال میگردند.

 واحد یونیفاینر نفتا

این واحد با ظرفیت 85 مترمكعب در ساعت جهت تصفیه نفتا و گرفتن تركیبات گوگردى نیتروژنى و اكسیژنى از خوراك واحد بنزین سازى طراحى و نصب گردیده است عناصرهاى مذكور تحت فشار هیدروژن بصورت H2O , NH3 , H2S از سیستم دفع شده و خوراك آماده انجام فرایند بنزین سازى مى شود.

 واحد كاهش گرانروى (U-300)

محصول ته مانده برج خلاء جهت تنظیم گرانروى به واحد كاهش گرانروى ارسال مى گردد. در این واحد مولكولهاى سنگین ته مانده برج خلاء در اثر فرایند شكست مولكولى در كوره، به مولكولهاى كوچكتر تبدیل مى شوند كه باعث كاهش گرانروى محصول مى گردد. همچنین در این واحد جهت تنظیم نهایى گرانروى محصول بدست آمده كه نفت كوره مى باشد، تسهیلات امتزاج نفت گاز و نفت سفید در نظر گرفته شده است بنزین نامرغوب تولیدى این واحد جهت استفاده به عنوان سوخت به واحد آب و برق و بخار ارسال مى گردد.

  واحد یونیفاینر نفت گاز

این واحد با ظرفیت 88.5 مترمكعب در ساعت جهت تصفیه نفت گاز و گرفتن تركیبات گوگردى و نیتروژن از محصول نفت گاز طراحى و نصب شده است این عمل تحت فشار هیدروژن انجام مى گیرد و مواد گوگردى بصورت H2S و تركیبات نیتروژنى بصورت NH3 از سیستم جدا مى شود و محصول نفت گاز طبق استاندارد N.I.O.C جهت مصرف به مخازن ذخیره سازى ارسال مى شود.

و احد آیزوماكس (U-600)

واحد آیزوماكس 18000 بشكه در روز گازوئیل سنگین برج خلاء را تحت فشار و در مجاورت كاتالیست به محصولات نفتا، نفت سفید و نفت گاز تبدیل می كند. این واحد ازسه بخش اساسی، فشرده سازی (كمپرسورها)، راكتورهای فشار بالا و قسمت تفكیك تشكیل شده است. دركمپرسورها، هیدروژن تأمینی فشرده شده و به همراه گاز گردشی وارد راكتورها می شود. (هیدروژن مورد نیاز از واحد هیدروژن سازی با درجه خلوص 94.5% تأمین می گردد.) عمل شكست ملكولی و جذب هیدروژن در راكتورها انجام و محصولات در برج تفكیك جداسازی می شوند.          

 واحد هیدروژن (U-700)

واحد هیدروژن سازی جهت تأمین گاز هیدروژن واحد آیزوماكس، طراحی شده است و ظرفیت آن 40120 نرمال مترمكعب در ساعت گاز هیدروژن با درجه خلوص حداقل 97% می باشد خوراك واحد از بخار آب و گازهای واحد تبدیل كاتالیستی، تصفیه گاز با آمین و گازمایع تأمین می گردد. از سال 1381 با گازرسانی به پالایشگاه استفاده از گاز طبیعی به عنوان خوراك واحد هیدروژن سازی آغاز گردیده است.

واحد تصفیه گاز با آمین (U-800)

واحد تصفیه گاز ترش گازهای حاوی H2Sواحدهای مختلف را در سه برج مجزا با فشارهای متفاوت، با ماده ای به نام " منواتانول آمین " تماس داده و H2S موجود در گاز را جذب می كند. بنابراین گازهای خروجی از واحد، عاری از H2S خواهد بود. آمین حاوی H2S جهت تصفیه و استفاده مجدداً به قسمت احیاء ارسال شده و H2S آن تفكیك می شود H2S حاصل به واحد بازیافت گوگرد فرستاده می شود.

 واحد آسفالت سازی (U-1000)

بخش دیگری از ته مانده برج خلاء جهت تبدیل شدن به قیر به واحد آسفالت سازی ارسال می شود در این واحد با دمیدن هوا بر روی ته مانده برج خلاء كه سیالی داغ می باشد، اكسیداسیون انجام شده و موجب سفت شدن محصول می شود كه در اثر این فرایند می توان میزان نفوذپذیری قیر را كنترل كرد واحد تهیه قیر خود از دو واحد مجزا تشكیل شده است كه واحد قدیم جهت تولید 1000 بشكه در روز قیر 85/25 و واحد جدید جهت تهیه قیر 100/85‌به میزان 5000-7000 بشكه در روز در نظر گرفته شده است.(این واحد در راستای سیاستهای واگذاری فعالیتها به بخش خصوصی از سال 1384 به شركت پاسارگاد واگذار گردیده است.)

 واحد گوگردسازی (U-900)

واحد گوگردسازی به منظور تولید روزانه هشتاد و دو تن گوگرد از گازهای اسیدی ارسال از واحد آمین و واحد تصفیه آب ترش طراحی شده است گوگرد استحصالی از این واحد بصورت جامد و با درجه خلوص 5/98 درصد به بازار عرضه می شود.

واحد تصفیه آبهای ترش (U-850)

این واحد به منظور تصفیه آبهاى ترش استحصالى در فرایندهاى مختلف پالایشى طراحى و نصب شده است آبهاى ترش حاوى NH3,H2S بصورت محلول مى باشند كه با فرایندهاى عریان سازى این گازها آزاد و گاز H2S به عنوان خوراك واحد گوگردسازى و گاز آمونیاك به كوره آشغال سوز هدایت مى گردد آب تصفیه شده جهت استفاده در دستگاههاى نمك زدایى نفت خام كاربرد دارد.

واحد تبدیل كاتالیستی (U-200)

واحد تبدیل كاتالیستی جهت تصفیه بنزین استحصالی از واحد تقطیر به میزان 86 مترمكعب در ساعت طراحی شده است در بخش یونیفاینر این واحد گوگرد و ازت موجود در ساختمان مولكولی بنزین تحت فشار گاز هیدروژن جدا شده و سپس جهت بالابردن عدد اكتان بنزین در قسمت پلاتفرمر عمدتاً عمل هیدروژن زدایی و هیدروكراكینك (شكست ملكولی تحت فشار در مجاورت كاتالیست) انجام می شود. فرایند جداسازی گوگرد و نیتروژن در یونیفاینر مصرف كننده هیدروژن بوده و فرایند هیدروژن زدایی موجب تولید هیدروژن می شود.


پنجشنبه 22 بهمن 1388

نانوکامپوزیت های پلیمری

   نوشته شده توسط: محمد s    

نانوکامپوزیت های پلیمری

مواد و توسعه مواد از پایه‌های تمدن و فرهنگ انسان می‌باشد. بشر حتی دوره‌های تاریخی را با مواد نامگذاری كرده است. مثل عصر سنگی، عصر برنز، عصر آهن، عصر فولاد (انقلاب صنعتی)،‌ عصر سیلیكون و عصر سیلیكا (انقلاب ارتباطات از راه دور) . این نشان می‌دهد كه مواد چقدر برای ما اهمیت دارد. ما همواره در كوششیم كه از دنیای اطراف خود آگاهی داشته باشیم و آن را بهبود دهیم و ببینیم دنیای ما از چه چیزی ساخته شده است.

عصر جدید با شناخت یك ماده مشخص بوجود نخواهد آمد بلكه با بهینه‌كردن و مشاركت‌دادن تركیبی از چند ماده بوجود خواهد آمد. دنیای نانومواد و هیجانات همراه آن،‌ فرصت‌های استثنایی برای تولید انقلاب در مواد كامپوزیتی بوجود آورده است.

كامپوزیت‌های پلیمری به علت خواصی مانند استحكام، سفتی و پایداری حرارتی و ابعادی، چندین سال است كه در ساخت هواپیماها به كار می‌رود. با ظهور و به‌كارگرفتن نانوتكنولوژی، كامپوزیت‌های پلیمری بسیار جذاب‌تر خواهند شد.

فرصت‌های نانوكامپوزیت‌های پلیمری

تقویت پلیمرها با استفاده از مواد آلی و یا معدنی بسیار مرسوم می‌باشد. برخلاف تقویت‌كننده‌های مرسوم كه در مقیاس میكرون می‌باشند، در كامپوزیت‌های نانوساختاری فاز تقویت‌كننده در مقیاس نانومتر می‌باشد. توزیع یكنواخت این نانوذرات در فاز زمینه پلیمری باعث می‌شود فصل مشترك فاز زمینه و فاز تقویت‌كننده در واحد حجم، مساحت بسیار بالایی داشته باشد. برای مثال مساحت فصل مشترك ایجاد شده با توزیع سیلیكات لایه‌ای در پلیمر بیشتر از 700 خواهد بود. علاوه بر این فاصله بین ذرات فاز نانومتری تقویت‌كننده با اندازه ذرات قابل مقایسه خواهد بود. برای مثال برای یك صفحه با ضخامت nm 1 فاصله بین صفحات در حدود 10 نانومتر در فقط 7 درصد حجمی از فاز تقویت‌كننده می‌باشد. این مورفولوژی از ویژگی‌های ابعاد نانومتری می‌باشد.

هم از جنبه تجاری و هم از جنبه نظامی، ارزش نانوكامپوزیت‌های پلیمری فقط به خاطر بهبود خواص مكانیكی نمی‌باشد. در كامپوزیت‌ها كارایی مورد نیاز، خواص مكانیكی، هزینه و قابلیت فرآوری از موضوعات بسیار مهم می‌باشد. نانوكامپوزیت‌های پلیمری بر این محدودیت‌ها غلبه كرده است. برای مثال پیشرفت سریع نانوكامپوزیت‌های پلیمر- سیلیكات لایه‌ای را درنظر بگیرید. تلاش‌های ده سال اخیر باعث شده است كه مدول كششی و استحكام این كامپوزیت‌ها دوبرابر شود، بدون اینكه مقاومت به ضربه آنها كاهش یابد. مثلاً برای تعداد زیادی رزین‌های ترموپلاستیك مثل نایلون و اولفین و همچنین رزین‌های ترموست مثل اورتان، اپوكسی و سیلوگزان با افزایش مقدار كمی مثلاً 2% حجمی از سیلیكات لایه‌ای می‌توان به این خواص رسید.

اخیراً جنرال موتورز و شركایش مثل Basel و Southarn Clay Products و Black hawk Automotive در قسمت‌های خارجی اتومبیل از نانوكامپوزیت‌های با زمینه اولفین ترموپلاستیك و تقویت‌كننده سیلیكات لایه‌ای استفاده كرده‌اند.

یك نانوكامپوزیت اولفینی با 5/2% سیلیكات لایه‌ای بسیار مستحكم‌تر و سبكتر نسبت به ذرات مرسوم تالك كه در ساخت كامپوزیت‌‌های مرسوم به كار می‌رود، می‌باشد. باتوجه به نوع قطعه و ماده تقویت‌كننده در یك نانوكامپوزیت اولفینی می‌توان كاهش وزنی درحدود 20% را بدست آورد.

علاوه بر این مقدار مواد مصرفی نیز نسبت به كامپوزیت‌های مرسوم كاهش خواهد یافت. این مزایا باعث خواهد شد كه تأثیرات مثبتی بر مسائل زیست ‌محیطی و بازیافت آنها داشته باشد. به عنوان مثال گزارش شده است كه استفاده از نانوكامپوزیت‌های پلیمری با لایه های سیلیكاتی در صنایع خودرو آمریكا باعث صرفه‌جویی در مصرف 5/1 میلیارد لیتر گازوئیل در طول عمر خودرو تولیدشده در یك سال خواهد شد و درنتیجه چیزی در حدود 10 میلیارد پوند دی‌اكسید كربن كمتر نشر خواهد یافت.

باتوجه به گسترده‌بودن پلیمرها و رزین‌ها و همچنین نانومواد تقویت‌كننده و كاربردهای فراوان آنها موضوع نانوكامپوزیت های پلیمری بسیار گسترده می‌باشد.

در توسعه مواد چند جزئی چه در مقیاس نانو و یا میكرو سه موضوع مستقل باید مورد توجه قرار گیرد: انتخاب اجزاء، تولید، فرآوری و كارایی

در مورد نانوكامپوزیت‌های پلیمری هنوز در اول راه می‌باشیم و باتوجه به كاربرد نهایی آنها زمینه‌های بسیاری برای توسعه آنها وجود دارد.

دو روش اساسی تولید این نانوكامپوزیت‌های پلیمری "روش‌های درجا" و روش " ورقه‌ای کردن " Exfoliation) ) می‌باشد. در روش درجا فاز تقویت‌كننده در زمینه پلیمری توسط روش‌های شیمیایی و یا جداسازی فازها تولید می‌شود. زمینه پلیمری به عنوان محلی برای تشكیل این اجزاء می‌باشد. به عنوان مثالی از این روش ها می‌توان تجزیه و یا واكنش شیمیایی مواد پیش‌سازه در زمینه پلیمری را نام برد.

در حال حاضر ورقه‌ای‌كردن لایه‌های سیلیكاتی و نانوفایبرها/ نانولوله‌های كربنی توسط صنایع بسیاری مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. همچنین مؤسسات دولتی و دانشگاهی بسیاری بر روی این موضوع كار می‌كنند. درباره این موضوع در ادامه صحبت خواهیم كرد.

سیلیكات‌های لایه‌ای

سیلیكات‌های لایه‌ای (آلومینوسیلیكات‌های 2 به 1، فیلوسیلیكات‌ها، رس‌های معدنی و اسمكتیت‌ها) تا به امروز بیشترین كاربرد را در تحقیقات نانوكامپوزیت‌های پلیمری داشته است. سیلیكات‌های لایه‌‌ای ویژگی های ساختاری مانند میكا و تالك دارد و از آلومینوسیلیكات‌های هیدراته تشكیل شده است. در شكل (1 ) ساختار كریستالی آنها را مشاهده می‌كنید.

نیزوهای واندروالس در بین لایه‌ها كه حامل كاتیون‌ها می‌باشند ( M + ) لایه‌ها را كه توسط پیوند كووالانسی به هم متصل‌اند را از هم جدا می‌سازد. این لایه‌ها ضخامتی در حدود 96/0 نانومتر دارند.

نانولوله های کربنی

برخلاف تحقیقات 25 ساله بر روی توزیع سیلیكات‌های لایه‌ای در پلیمرها، تحقیقات در زمینه توزیع نانولوله‌های كربنی در پلیمرها بسیار جدید می‌باشد. نانولوله‌های كربنی در حین افزایش و بهبود خصوصیات فیزیكی و مكانیكی پلیمرها باعث می‌شوند كه خواص الكتریكی و گرمایی رزین‌ها نیز بهبود یابد. قطر این نانولوله‌ها می‌تواند از 1 تا 100 نانومتر باشد و نسبت وجهی (طول به قطر) بیشتر از 100 یا حتی 1000 باشد. مانند سیلیكات‌های لایه‌ای ماهیت غیرهمسانگردی این لوله‌ها باعث می‌شود كه در کسر حجمی کمی از نانولوله ها رفتار جالبی در این نانوكامپوزیت‌ها پیدا شود.

نانولوله‌های كربنی در دو گروه طبقه‌بندی می‌شوند. نانولوله‌های تك‌دیواره و نانولوله‌های چنددیواره. علت علاقه به نانولوله‌های كربنی تك‌دیواره و تلاش برای جایگزین‌كردن آنها در صنعت براساس محاسبات تئوری و تأییدات آزمایشگاهی بر خصوصیات عالی مكانیكی و رسانایی الكتریكی آنها مانند فلزات می‌باشد.

رقابت بر روی توسعه روش‌های ساخت با هزینه كم، فرآوری نانولوله‌های كربنی تك‌دیواره و همچنین پایداری خصوصیات این نانولوله‌ها در حین فرآوری پلیمر- نانولوله، از موانعی هستند كه سرعت پیشرفت در تولید نانوكامپوزیت‌های پلیمری پرشده با نانولوله‌های كربنی را محدود كرده‌اند.

برعكس در دسترس‌بودن و تجاری‌بودن نانولوله‌های كربنی چنددیواره باعث شده است كه پیشرفت‌های بیشتری در این زمینه داشته باشیم. تاحدی كه محصولاتی در آستانه تجاری‌شدن تولید شده است. به عنوان مثال از نانولوله‌های كرینی چنددیواره (جایگزین Carbon-black ) در پودرهای رنگ استفاده شده است.

استفاده از این نانولوله‌ها باعث می‌شود كه رسانایی الكتریكی در مقدار كمی از فاز تقویت‌كننده حاصل شود و كاربرد آنها در پوشش‌دادن قطعات اتومبیل می‌باشد.

یكی ازمعایب نانولوله‌های چنددیواره نسبت به تك‌دیواره‌ این است كه استحكام‌دهی آنها كمتر می‌باشد زیرا پیوندهای صفحات داخلی ضعیف می‌باشند. در هر حال، درحال حاضر كاربردهایی كه باعث استفاده از نانولوله‌ها در تقویت‌دادن پلیمرها می‌شود، بهبود خواص گرمایی و الكتریكی می‌باشد تا بهبود خواص مكانیكی. بنابراین كاربرد نانولوله‌های كربنی چنددیواره بسیار زیاد می‌باشد.

از نظر نظامی نیز فراهم‌كردن هدایت الكتریكی، و یا الكتریكی در فیلم‌ها و فایبرهای پلیمری فرصت‌های انقلابی بوجود خواهد آورد. به عنوان مثال از پوسته‌های الكتریكی-مغناطیسی گرفته تا كامپوزیت‌های رسانای گرما و لباس‌های سربازهای آینده.

چالش‌ها

در نانوكامپوزیت‌های پلیمری هدف نهایی، توزیع یكنواخت فاز تقویت‌كننده نانومتری می‌باشد. اساساً 4 روش برای تولید نانوكامپوزیت‌های یكنواخت وجود دارد: فرآوری محلولی، پلیمریزاسیون درجا، فرآوری مزوفازها و فرآوری مذاب. تحقیقات بسیاری در مورد این فرآیندها برای بررسی پارامترهای كنترل‌كننده مورفولوژی نانوكامپوزیت‌ حاصله با این روش‌ها وجود دارد.

عملگری سطحی و عناصر نانویی به‌كاررفته در پلیمرها باید به گونه‌ای باشد كه نرخ پلیمریزاسیون و محل شروع پلیمریزاسیون قابل كنترل باشد. زیرا درحین پلیمریزاسیون ممكن است عناصر نانویی تقویت‌كننده آگلومره شوند.

نقطه كلیدی در تمام این فرآیندها مهندسی فصل مشترك بین پلیمر و نانوذره می‌باشد. برای این فرآیندها عموماً از سورفكتانت‌ها استفاده می‌شود. برای مثال از مولكول‌هایی كه بصورت یونی با سطح نانوذرات پیوند داشته باشند (در سیلیكات‌های لایه‌ای) استفاده می‌شود و درمورد نانولوله‌های كربنی از پلیمرهایی كه بصورت فیزیكی به آنها متصل می‌شوند استفاده می‌شود. این بهسازی‌های سطحی باعث می‌شوند كه عكس‌العمل بین فصل مشترك‌ها بهبود یابد. بیشترین تلاش‌ها در حال حاضر بر روی بهسازهایی شده است كه باعث می‌‌شود توزیع نانوذرات تسهیل یافته و بصورت یكنواخت توزیع شوند.

در حال حاضر موضوعات با درجه بالای اهمیت در تحقیقات عبارتند از: درك دقیق و عمیق از منطقه فصل مشترك‌ فاز تقویت‌كننده و پلیمر، وابستگی خصوصیات فصل مشترك به شیمی سطح نانوذره، آرایش اجزاء و ارتباط بین منطقه فصل مشترك و خصوصیات نانوكامپوزیت‌ها. همچنین درك كلی از ارتباط مورفولوژی و خصوصیات حاصله در رفتار مكانیكی، گرمایی و مقاومتی بسیار كم می‌باشد


پنجشنبه 22 بهمن 1388

مواد بی حس كننده

   نوشته شده توسط: محمد s    

    تاریخچه:
تلاش برای از بین بردن درد قدمتی به اندازه زندگی انسان دارد. مردم عهد باستان راههای مختلفی را برای دستیابی به این این حالت به کار برده اند: طب سوزنی، یخ زدن، کمپرس عصبی، مواد گیاهی و حتی نیروهای روانی. بومیان پرو و بولیوی قرنها برگهای کوکا را می‌جویدند و این عمل تا زمانی که ادامه داشت به آنها احساس خوشی اعطا می‌کرد. در سال 1860، الکالوئید کوکائین توسط نیه‌من "Niemann" از بوته اریتروکسیلون کوکا "Erythroxybn coca" جدا شد. اثر فارماکولوژیک آن در سال 1880 توسط فون آنرپ "Von Anrep" مطالعه شد و آن را به عنوان بیحس کننده موضعی
تجویز نمود.
کاربرد روش تفکیک یا ساده سازی در طراحی دارو روی مولکول کوکائین منجر به تولید داروهای بیحس کننده مصنوعی متعددی شد. بدین ترتیب، فرنیو در 1905 آمیلوکوکائین را ساخت که تحت نام استووائین به فروش رسید. در سال 1905 آنیهورن و همکارانش محصول ساده‌تری به نام پروکائین را معرفی کردند که هنوز به میزان زیادی به کار می‌رود. و از آن بعد داروهای بیحس کننده متعددی ساخته شد. ولی در کل می‌توان گفت تقریبا این ترکیبات روابط ساختمانی نسبت به کوکائین نشان می‌دهند و می‌توان آنها را به عنوان اشکال ساده‌تر این مولکول در نظر گرفت.
روشهای مختلف ایجاد بیحسی موضعی :
روشهای مختلفی برای ایجاد بیحسی موضعی توسط داروها به کار می‌‌روند که متداولترین آنها عبارتند از:
• بیحسی سطحی (موضعی:( این نوع بیحسی،با به کار بردن داروها به صورت موضعی بر روی پوست یا غشاهای مخاطی به صورت کرم، پماد، افشانه (آئروسل)، محلول، ژل یا شیاف انجام می‌گیرد. برای ایجاد این بیحسی چندین دارو به کار می‌روند مانند بنوکسینات، بنزوکائین، بی‌فنامین، بوتاکائین، کوکائین، سیکلومتی کائین، دی متیزوکین، دی پرودون، اتیل کلراید، لیدوکائین، پروپراکائین و زولامین.
• بیحسی نخاعی (زیر پرده عنکبوتیه: (در بیحسی نخاعی، داروهای بیحس کننده موضعی به داخل فضای نخاعی زیر پرده عنکبوتیه تزریق می‌گردد. داروهای انتخابی در این مورد تتراکائین است. سایر داروهای بکار رفته عبارتند از: دیبوکائین، لیدوکائین، هپی واکائین، پیپروکائین و پروکائین.
• بیحسی با مهار اعصاب محیطی: این نوع بیحسی، از طریق تزریق محلولی از یک بیحس کننده موضعی به داخل ناحیه مورد نظر ایجاد می‌شود. داروهای متعددی به این منظور به کار می‌روند مانند بوپیوکائین، بوتانیلی کائین، کلروپروکائین، دیبوکائین، اتیدوکائین، لیدوکائین، اکتاکائین، پریلوکائین، پروکائین، پروپوکسی کائین، پیروکائین و تتراکائین.
• بیحسی خارج سخت شامه‌ای: این نوع بیحسی، با تزریق داروی مناسب به فضای خارج سخت شامه ایجاد می‌شود. داروهای انتخابی بوپیواکائین ، اتیدوکائین ، لیدوکائین ، مپیواکائین و پریلوکائین می‌باشند.
بیحسی انتهائی، شکلی از بیحسی خارج سخت شامه‌ای است که در آن محلولی از بیحس کننده موضعی از طریق شیار استخوان خاجی به داخل کانال انتهایی تزریق می‌گردد.
• بیحس تراوشی:این نوع بیحسی، می‌تواند به صورت خارج رگی (هنگامی که محلولی از بیحس کننده به ناحیه نزدیک به محل جراحی تزریق می‌شوند مانند دندانپزشکی) و یا داخل رگی که به آن بیحسی ناحیه‌ای داخل وریدی نیز گفته می‌شود (هنگامی که کل بخش پایینی یکی از نقاط انتهائی بیحس می‌شود)، باشد. داروهایی که مصرف آنها متداولتر است عبارتند از: بوپیوکائین، بوتانیلی کائین ، کلروپروکائین ، ایتدوکائین ، مپیواکائین ، مپریل کائین ، متابوتتامین ، پریلوکائین ، پروپارکائین و پیروکائین.
افزایش مدت اثر دارو:
برای افزایش مدت و شدت اثر ایجاد شده توسط بیحس کننده‌های موضعی، داروهای منقبض کننده عروق، و بیشتر از همه اپی‌نفرین، معمولا به محلولهای این داروها افزوده می‌شود، سایر تنگ کننده‌های عروقی توصیه شده عبارتند از: فلی سین، نوردفرین ، نوراپی‌نفرین ، اکتودرین و فنیل افرین.
طول اثر به سرعت هیدرولیز توسط آنزیمهای غیر اختصاصی و آب گریزی ترکیبات بستگی دارد.

 


داروهای بیحس کننده موضعی بر اساس مدت اثر چنین طبقه بندی می گردند:
o کوتاه اثر: کلروپروکائین و پروکائین
o اثر متوسط: کوکائین ، لیدوکائین ، مپیواکائین و پریلوکائین
o اثر طولانی: بوپیوکائین ، ریبوکائین ، اتیدوکائین و تتراکائین

اثر PH و PKa بر بیحس کننده‌های مو ضعی:
اثر PKa در اغلب بیحس کننده‌های مو ضعی که مصرف بالینی دارند 8 تا 5/9 است. داروهائی که دارای PKa بیشتری هستند. اغلب در PH فیزیولوژیک کاملا یونیزه هستند و در نتیجه در رسیدن به مکانهای گیرنده دچار مشکل می‌شوند. به همین دلیل ، بیحس کننده های موضعی ممکن است در نواحی ملتهب بی اثر باشند زیرا در این نواحی، PH پایین تر است و یونیزه شدن این مولکولها را تسهیل می‌کند و متعاقبا از نفوذ آنها به داخل رشته‌های عصبی جلوگیری می‌نماید، از طرف دیگر، ترکیباتی که دارای PKa کمتری هستند به اندازه کافی یونیزه نمی‌باشند و اگر چه هدف می‌رسند اما قوی نیستند.
طبقه‌بندی :
بیحس کننده‌های موضعی را که امروزه در درمان به کار می‌برند می توان به سه گروه تقسیم نمود: مشتقات استری، مشتقات آمیدی و داروهای متفرقه.
کلیه این ترکیبات در صورت بازار آزاد عملا مایعند. به این دلیل، اغلب این داروها به صورت نمک به کار می‌روند (هیدروکلراید، سولفات، پیکرات، نیترات و بورات) که عموما جامدهای بلوری محلول در آب و بدون بو می‌باشند.
مشتقات استری:
این مواد ، استری از اسیدهای زیر می‌باشند: اسید بنزوئیک ، پارآمینوبنزوئیک ، متاآمینوبنزوئیک ، متاآمینوبنزوئیک یا پارآلکوکسی بنزوئیک. این داروها به صورت استری هم در داخل بدن و هم در آزمایشگاه به سادگی هیدرولیز شده و فعالیت خود را از دست می‌دهند.
آن دسته از بیحس کننده‌های موضعی که بیش از همه مصرف می‌شوند به ترکیبات زیر تقسیم می‌گردند:
• مشتقات اسیدبنزوئیک: کوکائین ، بی فنامین، سیکلومتی‌کائین سولفات (سورفاکائین) ، الوکائین ، ایزوبوکائین ، مپریل‌کائین‌هیدروکلراید ، پارتوکسی کائین ، پیپروکائین هیدروکلراید (متی کائین) ، پریکبائین و پروپانوکائین.

• مشتقات اسیدآمینوبنزوئیک: آمبوکائین ، آموکسه کائین ، بنزوکائین ، بتوکسی کائین ، بوته تامنی ، کلروپرکائین ، هدروکسی تتراکائین ، ایزوبوتامین ، لوسینوکائین ، پاریدوکائین ، پروپاراکائین ، ریزوکائین و تتراکائین هیدروکلراید و...

مشتقات آمیدی:
این دسته از داروها شامل سه گروه است:
• آمیدهای قلیایی مانند دیبوکائین
• آنیلیدها مثل تولوئیدیدها و 2و6_ گزیلیدیدها که پیش تاز از آنها لیدوکائین است.
• آمیدهای نوع سوم نظیر اکستازائین

دو گروه اول را می‌توان ترکیبات حاصل از جایگزینی گروه _COO_ مشتقات استری با گروه ایزوستر آن _NHCO_ در نظر گرفت. این عمل سبب افزایش پایداری و مقاومت بیشتر آنها نسبت به هیدرولیز می‌شود.
بعلاوه این داروها قوی‌تر بوده، وقوع عوارض ناخواسته کمتری را نشان می‌دهند و تحریکات موضعی کمتری نسبت به مشتقات استری ایجاد می‌کنند. ظاهرا ، حساسیت متقاطعی بین آنها و مشتقات اسید بنزوئیک وجود ندارد.
داروهایی از این دسته که بیش از سایرین مصرف می‌شوند عبارتند از: آپتوکائین ، بوسه کائین ، بوپیواکائین هیدروکلراید (مارکائین ، سنسورکائین) ، بوتانیلی کائین، کاربیزوکائین ، کلوواکائین، بنتاکائین ، دیبوکائین ، کواتاکائین تراپن کائین و غیره.
داروهای متفرقه:
این داروها از نظر ساختمانی به هم مربوط نیستند، برخی از آنها دارای آثار دیگری علاوه بر فعالیت بیحس کنندگی موضعی می‌باشند.
داروهای زیر به این دسته متعلقند: آمولانون ، بنزیل الکل ، دیاموکائین ، دیکلونین ، اتیل کلراید ، کتوکائین ، پنیول کائین ، اوپروسین ، پروپیپوکائین ، سالیسیل الکل ، زولامین ، فالی‌کائین ، فوموکائین ، دی متیزوکین هیدروکلراید (کینیندوکائین ، کوئوتان) و غیره.
عوارض ناخواسته:
مصرف بیش از حد و جذب عمومی سریع بیحس کننده ها، سبب عوارض ناخواسته عمومی می‌شود که عمدتا شامل موارد زیر است:
• در سیستم مرکزی با علائم زیر: استفراغ ، تهوع ، سرخوشی ، گیجی و سرانجام تشنج، و اغما ، نارسائی تنفسی و قلبی و مرگ.
• در سیستم قلبی عروقی کاهش ضربان قلب ، کاهش فشار خون و حالت شبه شوک.
این حالات با تجویز باربیتوات‌های فوق العاده کوتاه اثر یا کوتاه اثر و یا شل کننده‌های عضلات اسکلتی برطرف می‌گردند.
برخی از واکنشهای موضعی که در اول طبیعت حساسیتی یا مسموم کننده سلولی دارند نظیر درد، ورم، بیرنگ شدن پوست، التهاب اعصاب و التهاب اگزماگونه پوست نیز ممکن است رخ دهد.


پنجشنبه 22 بهمن 1388

كاتالیستها

   نوشته شده توسط: محمد s    

مقدمه

 

کاتالیستها و دیگر مواد نانوساختار همچون جاذبها کاربرد بسیار وسیعی در فرآیندهای تبدیل نفت و گاز و پتروشیمی دارند. عمده محصولات پالایش نفت، تبدیل گاز و بخصوص پتروشیمی (بیش از 85 درصد) از طریق واکنش های کاتالیستی تولید می گردند. مصرف سوخت های مایع در خودروها، نیروگاه ها و ... باعث انتشار آلاینده های محیط زیستی می گردد که کاهش آنها نیز با استفاده از مبدل های کاتالیستی صورت می گیرد.

فرآیندهای تبدیل نفت و برش های آن همچون کراکینگ کاتالیستی و هیدروکراکینگ، رفرمینگ،  و نیز تصفِیه های هیدروژنی این برش ها از طریق واکنش های کاتالیستی صورت می گیرد. تبدیل گاز به سوخت های مایع و مواد واسطه و محصولات پتروشیمی  همه از طریق واکنش های کاتالیستی انجام می شود. حدود یک سوم کاتالیستها در کاهش آلودگی ناشی از مصرف سوخت های فسیلی بخصوص در خودروها استفاده می گردد. همچنین جاذبهایی همچون زئولیتها، کربن فعال، سیلیکا و نیز غشاءهای سرامیکی کاربردهای وسیعی در جداسازی و تصفیه در صنایع نفت و گاز دارند.

کاتالیستها مواد نانوساختاری بوده و با رویکرد نانوتکنولوژی زمینه های تحقیق و عرصه های کاربرد گسترده ای را بوجود آورده است. از جمله می توان به نانولوله های کربنی اشاره کرد که از طریق نشاندن کاتالیستی بخار شیمیایی سنتز می گردد و یکی از پروژه های فعال آزمایشگاه کاتالیست و مهندسی واکنش ها و آزمایشگاه مواد نانوساختار می باشد. این آزمایشگاه ها از مجهزترین آزمایشگاه های تحقیقاتی دانشگاه های دنیا بوده و تحقیقات گسترده ای در مرزهای دانش و نیز کاربردی داشته که در زیر به آن اشاره می گردد.

محورهای اصلی تحقیقات در آزمایشگاههای کاتالیست و مهندسی واکنشها و مواد نانوساختار توسعه کاتالیستهای فرآیندهای تبدیل گاز به سوختهای مایع و اتیلن، پالایش نفت بخصوص کراکینگ کاتالیستی و توسعه کاتالیستهای مورد استفاده در کاهش مصرف سوخت و انتشارآلاینده های محیط زیستی با استفاده از مبدلهای کاتالیستی و سنسورهای اکسیژن می باشد. تولید نانولوله های کربنی یکی دیگر از پروژه های فعال این آزمایشگاهها می باشد. تحقیقات در جنبه های مختلف طرح ها و پروژه های این آزمایشگاه از سالها پیش در جریان بوده و منجر به تربیت تعداد قابل توجهی دانشجویان کارشناسی ارشد و دکتری و نیز مقالات علمی منتشر شده در مجلات علمی - بین المللی و داخلی گردیده است. اغلب این پروژه ها دارای حمایت مالی صنعت نفت و پتروشیمی، وزارت صنایع، وزارت دفاع و محیط زیست بوده است.


پنجشنبه 22 بهمن 1388

طریقه استفاده از میوه برای آرایش نمودن پوست

   نوشته شده توسط: محمد s    

طریقه استفاده از میوه برای آرایش نمودن پوست

این عمل را باید بعد از نازك كردن پوست و پس از اینكه پوست صورت را از مواد آلوده و چربی ها و سلول های مرده عاری نمودیم و همچنین در صورت امكان پس از انجام بخور، انجام داده و برای اینكه میوه به خوبی جذب پوست شود بهتر است از ورقه های نازك میوه یا از میوه رنده شده استفاده نموده كه در این صورت مواد درون میوه راحت تر و سریعتر جذب پوست می شوند.
بهتر است برای اینكار میوه را همراه پوستش كه خواص دیگری نیز درون آن وجود دارد ، استفاده نماییم و اگر میوه هسته دار یا دانه دار باشد، از هسته ها و دانه های آن استفاده نكنیم و آنها را از میوه جدا نموده و سپس ورقه های نازك یا رنده شده میوه را روی پوست صورت قرار داده ، این كار را باید بر روی تمام قسمت های پوست صورت و به طور هماهنگ و یكدست انجام دهیم و بهتر است در این زمان آسوده و فارغ از هر كاری با اعصابی راحت دراز بكشیم و استراحت نماییم.
زیرا اعصاب راحت و آسوده باعث درست عمل نمودن همه اعضای بدن و در اینجا تغذیه بهتر و سریع تر پوست از مواد مغذی كه بر روی آن قرار داده ایم می شو د و پس از گذشت مدت زمان لازم (كمتر از یك ساعت)بهتر است مواد را از روی صورتمان پاك نموده و صورت را با آب نیمه گرم فقط در حدی كه مواد از روی صورتمان پاك شوند ، بشوییم


پنجشنبه 22 بهمن 1388

صنعت پالایش

   نوشته شده توسط: محمد s    

صنعت پالایش

پالایشگاه (Refinery)

نفت خام در پالایشگاه تصفیه شده و انواع فراورده‌های مورد نیاز از آن استخراج می‌شود.

یك پالایشگاه جدید و مجهز امروزی از واحدهای مختلفی تشكیل شده است‌. نفت‌خام واردشده به‌پالایشگاه ابتدا در برج تقطیر در فشار جوّ، با استفاده از روش تقطیر به تعدادی فراورده میانی و اصلی‌شامل گاز، نفتای سبك‌، نفتای سنگین‌، نفت سفید، گازوئیل و باقیمانده سنگین‌تر تبدیل می‌شود كه این محصولات خود در واحدهای دیگر تصفیه شده و به صورت فراورده‌های نهایی جهت عرضه به بازارآماده می‌گردد.

در ادامه واحدهای اصلی پالایشگاه و عملیاتی كه در هر یك از آنها صورت می‌گیرد، به اختصارتوضیح داده شده است‌.

«نفتای سبك‌»، «نفتای سنگین‌»، «نفت سفید»، «گازوئیل‌»، «باقیمانده سنگین‌تر». این محصولات بعداًو در واحدهای دیگر به این شرح تصفیه و تبدیل می‌شود و به‌صورت فراورده‌های نهایی با مشخصات‌مورد نیاز به بازار عرضه می‌شود:

1- گازهای حاصله از برج تقطیر و گازهایی كه در نتیجه فعل و انفعالات شیمیایی در سایردستگاه های پالایش به‌دست می‌آید، در واحد تولید «گاز مایع‌»، تبدیل به گاز مایع (مخلوط پروپان وبوتان‌) می‌شود كه به عنوان یك فراورده اصلی به مصرف سوخت و یا تولید محصولات پتروشیمی‌می‌رسد.

2- نفتای سنگین حاصله پس از عبور از دستگاه تصفیه ناخالص كه ناخالصی های گوگرد، نیتروژن‌،اكسیژن و غیره آن را به كمك «كاتالیست‌» و در زیر فشار هیدروژن تصفیه می‌كند، با محصول نفتای‌حاصله از دستگاه «هیدروكراكینگ‌» مخلوط شده و به دستگاه «تبدیل كاتالیستی‌» ارسال می‌شود. در آنجابا كمك كاتالیست پلاتین و در شرایط مخصوصی از فشار و درجه حرارت‌، برخی از هیدروكربورهای موجود تغییر شكل می‌دهد و به هیدروكربورهای دارای خاصیت آرام‌سوزی بهتر (عدد اكتان بالا)،تبدیل می‌شود. به این ترتیب بنزین موتور مرغوب به دست می‌آید. در بعضی از پالایشگاه های قدیمی‌تراین عمل به كمك دستگاه تبدیل حرارتی انجام می‌شود و بنزین حاصله از آن‌، نسبتاً ناپایدار است‌.

3- برش نفت سفید پس از یك مرحله پالایش مواد دودزا و تركیبات گوگرد بدبوی آن تصفیه و به‌بازار عرضه می‌شود. برش گازوئیل نیز در برخی از موارد از دستگاه تصفیه كاتالیستی عبور می‌كند وناخالصیهای گوگردی آن با كمك كاتالیست و در مجاورت فشار هیدروژن تصفیه می‌شود.

4- باقیمانده سنگین‌تر به برج تقطیر در خلاء وارد و در آنجا به تعدادی از فراورده‌های میانی مانند«گازوئیل‌»، «نفت سیاه موم‌دار»، «روغن موتور خام‌»، «ماده اولیه قیرسازی‌» و «خوراك دستگاه گرانروی‌»تبدیل می‌شود. محصول گازوئیل به همراه محصول گازوئیل حاصله از برج تقطیر در جوّ، پس از عبور ازمرحله تصفیه گوگرد به صورت محصول نهایی درمی‌آید.

5- نفت سیاه موم‌دار حاصله از این مرحله تقطیر می‌تواند به عنوان خوراك واحد «هیدروكراكینگ‌»(دستگاه ایزوماكس‌) مورد استفاده قرار گیرد و یا به دستگاه كاتالیتیك كراكر، هدایت می‌شود. این‌محصول در دستگاه آیزوماكس به كمك كاتالیست و گاز هیدروژن و در فشار و درجه حرارت بسیار زیادشكسته شده و به محصولات سبك‌تر تبدیل می‌شود. بسته به نوع كاتالیست و شرایط عملیاتی می‌توان‌از این مرحله پالایش‌، مقدار زیادی بنزین و یا مقدار بسیاری محصولات میان‌تقطیر شامل نفت سفید ونفت‌گاز، به‌دست آورد. كلیه محصولات حاصله از این واحد، عاری از هر گونه ناخالصی بوده و كاملاًپایدار است‌. به این دلیل‌، نفت سفید حاصله از آن را می‌توان به عنوان سوخت جت مورد استفاده قرارداد.

6- در دستگاه «كاتالیتیك كراكر»، نفت سیاه موم‌دار به كمك كاتالیست و درجه حرارت زیاد، شكسته‌شده و به محصولات سبك‌تر نظیر بنزین و سوخت كوره سبك تبدیل می‌شود.

7- روغن موتور خام به عنوان خوراك كارخانه روغن‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در اینكارخانه پس از تصفیه و جداسازی هیدروكربورهای حلقوی‌، مواد موم‌دار و مواد كدركننده ناپایدار كه‌توسط مراحل مختلف پالایش انجام می‌شود، از این برش نفتی محصول میانی «روغن موتور پایه‌»به‌دست می‌آید. این محصولات پس از اختلاط و استخراج‌، با مواد افزودنی مختلف جهت حصول‌كیفیت دلخواه به‌عنوان روغن موتور به بازار عرضه می‌شود.

8- بوتیلن (هیدروكربن اشباع‌شده‌) تولیدشده در دستگاه تبدیل حرارتی و واحد كاتالیتیك كراكر،همراه با ایزوبوتان به‌دست‌آمده از گازهای مختلف‌، وارد «دستگاه الكیلاسیون‌» می‌شود و در آنجا تحت‌شرایط خاص عملیاتی و با كمك كاتالیست اسید سولفوریك‌، با یكدیگر تركیب و به «ایزواكتان‌» یا «بنزین‌هواپیما» تبدیل می‌شود.

9- قسمتی از ته‌مانده برج تقطیر در خلاء وارد دستگاه كاهش گرانروی می‌شود. در این دستگاه به‌كمك حرارت‌، بخشی از ملكول های هیدروكربور سنگین آن شكسته و باعث به‌دست‌آمدن محصول بادرجه گرانروی (ویسكوسیته‌) پایین‌تری می‌شود و سوخت كوره مرغوب با كیفیت مورد نظر تهیه‌می‌شود.

10- قسمتی دیگر از ته‌مانده برج تقطیر در خلاء به عنوان خوراك اولیه به دستگاه قیرسازی وارد و درآنجا به كمك حرارت و یا اكسیداسیون‌، مواد سبك آن جدا و باقیمانده پس از طی مراحل تكمیلی به‌انواع قیر مورد نیاز تبدیل می‌شود.


پنجشنبه 22 بهمن 1388

انتگراسیون

   نوشته شده توسط: محمد s    


پنجشنبه 22 بهمن 1388

دشمنان پوست ( اموزش ارایش و زیبایی صورت )

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :عمومی ،

دشمنان پوست ( اموزش ارایش و زیبایی صورت )

سیگار

نیكوتین ، جرم توتون و دود ، حجم خون رادر پوست افزایش می دهد . این مسأله موجب شل شدن

و فقدان انعطاف لازم در پوست می شود . علاوه براین كشیدن سیگار موجب از بین رفتن درخشندگی پوست شده

و به پوست ظاهری زرد و كدر می بخشد . پوست به اكسیژن نیاز دارد زیرا اكسیژن به ساخت كلاژن و الاستین كمك می كند

و گردش خون را در پوست سریع می سازد . ورزش بهتر از هرمحصول آرایشی برای بالابردن میزان اكسیژن پوست عمل می كند .

روزانه سی دقیقه پیاده روی با قدم های تند به مراتب مفیدتر از خرید یك محصول آرایشی با قیمت سی دلار است .

بسیاری از این فرآورده های شیمیایی تأثیری بر افزایش میزان اكسیژن پوست ندارند .

الكل

نوشیدن الكل پوست را آ« هیدراتهآ» می كند ، رگ های خونی را گشاد می سازد و حتی می تواند سرخی بیمارگونه پوست را وخیم تر كند .

نورخورشید

همه می دانیم كه نور خورشید تا چه اندازه برای پوست زیان آور است . پس چرا اجازه می دهید چهره تان در

برابر نورخورشید مثل یك ماهی تابه ، سرخ شود ؟ چرا با قرارگرفتن در برابر نورخورشید چروك های ضدآفتاب

تا حدی از اثرات زیان آور نورخورشید بكاهید . بنابر این روز خود را با مصرف این كرم ها آغاز كنید .

رادیكال های آزاد

باكپسول های ویتامین
E
به جنگ رادیكال های آزاد بروید . یك كپسول 1000 میلی گرم را با قیچی برش كوچكی بدهید و یا از یك سنجاق تمیز

برای سوراخ كردن آن استفاده كنید ، محتویات كپسول را مستقیم روی پوست بمالید و آن را با كمی مرطوب كننده مخلوط كنید .

پرخوری

پرخوری می تواند بدنتان را دچار كمبود مواد مغذی سازد. به دنبال نارسایی مواد مغذی در بدن ، پوست نازك شده

و خیلی زود به آسانی آسیب خواهد دید و دیگر طراوت و شفافیت گذشته را نخواهد داشت . علاوه براین چاقی و لاغری های متعدد پوست را شل و آویزان می كند.

داروها

برخی از داروها می توانند موجب حساسیت پوست نسبت به نور شوند . زمانی كه دارو مصرف می كنید به ویژه آنتی بیوتیك ،

در باره اثرات جانبی آن از پزشك توضیح بخواهید ، شاید لازم باشد در طول مدت درمان و استفاده از دارو ، پوست خود رادر برابر نورخورشید قرار ندهید .

تلفن

چطور ممكن است تلفن دشمن سلامتی پوست باشد ؟ آیا شما نیز ترك های ریزی در اطراف چانه تان می بینید ؟

احتمالاً این ترك ها به دلیل تكیه دادن گوشی تلفن به چانه تان است . این ترك ها می توانند محل تجمع باكتری ها شود .

هر روز گوشی تلفن را با الكل پاك كنید و سعی كنید عادت تكیه دادن گوشی تلفن به صورتتان را از بین ببرید .

نرمش ماهیچه های صورت 

 با این تصور كه ورزش برای ماهیچه های بدن مفید است چنین به نظر می رسد كه ورزش ماهیچه های صورت نیز آنها را تقویت می كند اما در واقع این كار عامل تشكیل چروك های صورت خواهد بود .
زمانی كه ماهیچه ای را نرمش می دهید ، پوست روی آن چروك می شود .

ویتامینA


با وجود اینكه ویتامین
A برای پوست ضروری و مفید است اما مصرف بیش از حد آن موجب آسیب رساندن به پوست می شود . اگر هر روز بیش از 450 گرم آب میوه با سبزیجات حاوی ویتامین A مصرف كنید ، پوستتان به تدریج شكننده ، نازك و حساس شده و زرد به نظر خواهد رسید .

یخ

شاید شما هم شنیده باشید كه چگونه آ« جوآن كرافوردآ» و برخی از ستارگان سینما پوست چهره شان را با فروبردن صورتشان درون ظرف پر از مكعب های یخ سفت و كشیده می كنند اما شما به هیچ وجه چنین كاری نكنید ،
تنها اثر این كار شكسته شدن مویرگهای چهره است .

تابش زیاد نور خورشید بر پوست بدن باعث ایجاد سرطان پوست می شود ، ولی یک زخم پیش سرطانی به نام ACTINIC KERATOSIS ( کراتوزیس ) خیلی جلوتر از بروز سرطان پوست، دیده می شود.

استفاده روزانه از کرم ضد آفتاب بسیاری از این زخم ها را قبل از سرطانی شدن از بین می برد. استفاده از کرم ضد آفتاب در فصل تابستان، تا 60 درصد از تأثیر نور خورشید کاهش می دهد.

پزشکان استرالیایی 600 نفر را که در اثر تابش نورخورشید به شدت دچار آسیب پوستی شده بودند ، بررسی کردند. هر کدام از این افراد ، حداقل دارای یک زخم کراتوزیس بود. به نیمی از این افراد کرم ضد آفتاب و به نیمی دیگر کرم معمولی داده شد تا در فصل تابستان استفاده کنند. همچنین به آنها توصیه شد تا جایی که ممکن است از نور آفتاب دوری کنند.

بعد از تمام شدن فصل تابستان دیده شد، افرادی که از کرم معمولی استفاده کرده بودند، حداقل یک زخم اضافی روی پوستشان به وجود آمده بود. ولی تعداد زخم ها در افرادی که از کرم ضد آفتاب استفاده کرده بودند، کم شده بود.

این بررسی نشان می دهد تماس زیاد پوست با نور آفتاب، سرطان پوست را افزایش می دهد که در اثر افزایش زخم های کراتوزیس است. استفاده مرتب از کرم های ضد آفتاب همراه با کاهش تماس پوست با نور خورشید ، زخم های پوستی را از بین می برد.

بنابراین بهترین راه برای جلوگیری از سرطان پوست و چروک شدن آن اجتناب از تابش مستقیم نور خورشید و استفاده از کرم ضد آفتاب در تمام روزهای سال است.

خورشید دو نوع اشعه ماوراء بنفش درد که می توانند پوست را خراب کنند، اشعه ماوراء بنفش
A که باعث پیری سلول ها می شود و اشعه ماوراء بنفش B
که باعث سرطانی شدن و آفتاب سوختگی سلول های پوست می شود.

پنجره های شیشه ای نمی توانند جلوی عبور تمام انواع اشعه های ماوراء بنفش را بگیرند و بیشتر جلوی عبور اشعه ماوراء بنفش
B را می گیرند نمی شوند و فقط 30 درصد اشعه ماوراء بنفش A را عبور نمی دهند. بنابراین از آفتاب سوختگی جلوگیری می کنند، ولی مانع از چروکیدگی پوست


پنجشنبه 22 بهمن 1388

كاربرد نانو الماس

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

در آمدی بر کاربردهای نانوالماس

چکیده     


الماس، مهمترین ساختار سرامیکی تک عنصری و یکی از سخت ترین عناصری است که از کربن خالص تشکیل شده و به طور طبیعی تحت فشارهای زیاد اعماق زمین و در زمانی طولانی شکل می گیرد. اما می توان آنرا به طور مصنوعی در زمانی بسیار کوتاه تر و به کمک فرآیند فشار بالا دما بالا که اساسا تقلیدی از فرآیند طبیعی شکل گیری الماس می باشد، تولید کرد. در سالهای اخیر پیشرفت های شگرفی در تولید الماس حاصل شده که نتیجه آن، تولید الماس هایی در ابعاد نانومتر بوده که به علت داشتن خصوصیات بسیار عالی مکانیکی، حرارتی، نوری و عایق بودن، کاربردهای متنوعی را در صنایع مختلف به خود اختصاص داده است. در این مقاله کاربردهای نانوالماس در صنعت لاستیک، ساخت ابزار برش، همچنین استفاده از آن به عنوان نیمه رسانا مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

مقدمه:

الماس سخت ترین ترکیبی است که از کربن خالص تشکیل شده و تحت تاثیر فشار و حرارت بسیار زیاد متبلور می شود. در طبیعت چنین ماده ای فقط در عمق 150 یا 200 کیلومتری از سطح زمین یافت می شود. ساختار الماس را می توان به صورت شبکه مکعبی وجوه مرکز پر، به  طوریکه نیمی از حفرات چهار وجهی آن پر شده است مشاهده کرد. در این ساختار، اتم های کربن با یکدیگر پیوند کووالانسی داشته و هر اتم کربن با چهار اتم کربن دیگر احاطه شده است.  پیوند بسیار قوی کووالانسی اتم های مجاور کربن، سبب افزایش مدول الاستیک و دمای پایداری فوق العاد بالا شده و همچنین سخت ترین ماده طبیعی را ایجاد می نمایند. ویژگی اصلی الماس سختی بالای آن است که در مقیاس مورس بیشترین مقدار یعنی 10 و در مقیاس نوپ، گستره 5500 الی 7000 را به خود اختصاص داده است. رسانایی گرمایی الماس های زینتی در میان تمام عناصر شناخته شده بیشترین میزان را دارد. به همین دلیل الماس در سرعت های بسیار بالا بدون اینکه گرمای تولید شده به آن صدمه بزند، تراش داده می شود.

الماس در برابر مایعات معدنی و اسیدهای غیر معدنی در دمای اتاق مقاوم است و به وسیله برخی اکسید کننده های قوی از قبیل سدیم و پتاسیم نیترید در دمای بالای 500 درجه سانتیگراد به وسیله مخلوطی از سدیم، پتاسیم کلرید و هیدروکسیدهای مذاب از قبیل کمی NaoHحک کاری می شود. در دمای نزدیک به 1000درجه به آسانی با کاربید فلزات از قبیل Co،Ni،Al،Fe و Ta واکنش می دهد.

حدود 45 سال پیش، در جولای 1963 میلادی، شوروی سابق و کشورهای بلوک شرق موفق به کشف روش انفجاری برای تولید نانوالماس شدند. هنوز عقیده بر این است که نانوالماس کاربردهای وسیعی در صنعت پیدا می کند و این امر سبب ادامه تحقیقات در این زمینه شده است. در بین سالهای 1988 تا 1998 میلادی، مطالعات گسترده ای جهت کاهش قیمت تمام شده نانوالماس با تمرکز بر روی واکنش تبدیل کربن به نانوالماس انجام شد. همچنین پارامترهای مختلف در تشکیل نانوالماس مورد مطالعه قرار گرفت. شاید به زودی تصور متداول درباره الماس ها، به کلی دگرگون شود. الماس هایی که به خاطر زیبایی، کمیاب بودن و زمان طولانی تولیدشان ارزش فوق العاده ای داشتند، امروزه در آزمایشگاه و در مدت زمانی حدود یک ساعت به وجود می آیند. اینکه این دگرگونی چه تاثیری در صنعت جواهر سازی یا قیمت الماس های طبیعی در بازار خواهد داشت هنوز در پرده ای از ابهام است. خصوصیات ویژه و منحصر به فرد پودر نانوالماس صنعتی باعث شده است تا امروزه کاربرد بسیار وسیعی در صنعت پیدا کند. قیمت ارزان آن نیز باعث کاربرد آسانتر آن شده است و هر روز به کاربران این ماده در صنایع مختلف افزوده می شود.


کاربردهای نانوالماس


هنری فورد نخستین کسی بود که پی برد با وجود هزینه زیاد اولیه، الماس در حقیقت ارزان ترین ساینده صنعتی برای استفاده دراز مدت است. صنایع تراش و ماشین ابزار، شیشه و عینک سازی ها از اولین صنایعی بودند که از الماس استفاده کردند. الماس های بزرگتر در مته های الماسی کاربرد دارند که در اکتشافات مواد معدنی، در استخراج کانی ها و در حفاری های چاه های نفتی و گازی استفاده می شوند. صنعت الکترونیک و برق هر دو از مصرف کنندگان الماس اند. چاپگرهای نساجی از الماس برای برش الگو و نیز دندانپزشکان و پزشکان برای برش ظریف استخوان و بافت ها استفاده می کنند.

از نظر کاربرد، می توان الماس را به انواع صنعتی جواهری و بالاس تقسیم کرد که نوع بالانس در حفاری صنعتی به کار می رود. ترکیبات و خصوصیات فیزیکی منحصر به فرد الماس، آنرا جز مواد با تحمل بالا قرار داده است.

ویفرهای الماس در پنجره های لیزر کاربرد دارد که نیازمند سطحی بسیار صاف و با ضریب جذب پایین است. الماس برای پنجره های لیزرهای با قدرت بالای Co2 به کار می رود. همچنین برای پنجره های عبور دهنده طول موج های کوچک الکترومغناطیسی برای ژیروترون و کلیسترون های قدرت بالا، پخش دی الکتریک برای طول موج های کوچک و موج های میلیمتری(CVD) و در استحکام چرخ ها و لاستیک ها استفاده می شوند.

برخی از موارد استفاده مواد نانو الماس در جدول زیر گزارش شده است.

 

 


کاربرد


 محل استفاده


 نمونه کاربرد


 

برش کاری و سنگزنی


 تیغه های برش، چاقوی جراحی


 دریل های پیچشی، سنگ چاقو تیزکن، صنایع چاقوسازی


 

قسمت های در معرض سایش


 قسمت های موتور، ابزار پزشکی،قاب کشش


 قالب اکستروژن، پوشش دیسک کامپیوتر، ماشین های بافتی


 

صوت


 


 دیافراگم بلندگو


 

نفوذ و خوردگی


 پوشش الیاف،مخازن واکنش


 بوته ها، سدهای یونی


 

پوشش های نوری


 ضد انعکاس


 حمایت کننده لیزر، فیبرنوری


 

رفتار حرارتی


 چاپگرهای حرارتی


 دیودهای فروکش حرارت


 

نیمه هادی


 حسگرهای UV


 ترانزیستورهایی با نیروی بالا، میکروویو با توان بالا
 


استفاده از نانوالماس به عنوان نیمه رسانا

استفاده از الماس به عنوان نیمه رسانا نیز نیازمند شرایط ویژه ای مثل درجه خلوص فوق العاده بالا و جایگزینی فعال اتم ها به لحاظ الکتریکی برای ایجاد گذرگاه الکتریکی در وسیله مورد نظر است. اما الماس های طبیعی با اینکه دارای کیفیت جواهری بسیار ارزشمند هستند، به خاطر نقص ها، ناخالصی ها و ساختار ضعیفشان برای مصارف الکترونیکی نامناسبند. البته با کنترل شرایط سنتز می توان الماس ها ی مصنوعی با شرایط کاملا دلخواه تولید کرد که در کاربردهای الکترونیکی پرقدرت از سلفون ها گرفته تا کامپیوترهای شخصی وخطوط ارتباطی قابل استفاده هستند. به گفته جیمز باتلر یکی از شیمیدانان آزمایشگاه تحقیقات نیروی دریایی آمریکا، سه مشکل عمده بر سر راه استفاده از الماس های طبیعی در کاربردهای الکترونیکی وجود دارد، قیمت گران و عدم خلوص الماس های طبیعی. افزون بر این هیچ دو سنگی دقیقا شبیه هم نیستند و خواص منحصر به فرد در هریک می تواند مشکلاتی را در مدارهای الکترونیکی به بار آورد. آخرین مشکل در استفاده از الماس برای کاربردهای الکترونیکی و کامپیوتری، نیاز به دو نوع الماس یعنی سنگهای نوع n و p برای هدایت الکترونیکی است. در مدارهای مجتمع باید از هر دو نوع الماس نیمه رسانای n و p استفاده کرد اما الماس های نوع n به طور طبیعی وجود ندارد و الماس های نوع p، به قدری نادرند که هیچ راه مقرون به صرفه ای برای استفاده از آنها پیدا نشده است. به هر حال الماسهای مصنوعی این مشکلات را برطرف می کنند. به گفته رابرت لینارس بنیانگذار کمپانی آپولو دیاموند،(برای مثال) می توان با افزودن ناخالصی فلز بور به الماس، نیمه رسانای نوع p را تولید کرد. به طور مشابه دانشمندان می توانند با افزودن فسفر به الماس بیرنگ، الماس نوع nرا نیز تولید کنند. برای استفاده از الماس نیمه رسانا در دستگاه های الکترونیکی پر قدرت نیاز به ترکیبی لایه ای از این دو نوع الماس است. امروزه نیمه رساناهای بسیاری مثل سیلی در گستره وسیعی از دستگاه های الکترونیکی به کار می روند. اما الماس با توجه به دامنه تغییرات حرارتی و سرعت فوق العاده اش، عنوان دومین نیمه رسانای برتر جهان را به خود اختصاص می دهد. الماس با داشتن چنین ویژگیهایی و به خصوص امروز که آزمایشگاه ها قادر به تولید سنگ های خالص و ناخالص کنترل شده هستند، می تواند پایه گذار انواع بسیار جدیدی از دستگاه های الکترونیکی پرقدرت باشد.

به عنوان برخی از کاربردهای عملی الماس می توان به موارد زیر اشاره کرد:

- لوازم الکترونیکی ولتاژ و توان بالا مثل ترن های سریع

- دستگاه های فرکانس بالا مثل رادارهای پرقدرت و ایستگاه های مخابراتی سیار

- دستگاه های میکرو و نانوالکترومکانیکی مانند ساعتها و فیلترهای تلفن همراه

- آشکارساز پرتوهای پر انرژی مثل پرتوسنج های پزشکی


- اپتیک و لیزرهای پرقدرت مانند آنچه در کابل و خطوط تلفن یا پنجره شاتل های فضایی به کار می رود.

- الکترودهای الماسی مقاوم به خوردگی که می تواند محیط های آلوده را پاک کند.

 کاربرد ساختارهای نانومتری الماس در لاستیک

الماس نانومتری به طور گسترده ای در کامپوزیت ها از جمله لاستیک در مواد ضد اصطکاک و مواد روانکار به کار می رود. این ساختارهای نانومتری الماس، دارای خواص برجسته ای هستند. از جمله این خواص می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1.ساختار کریستالی

2.شکل کاملا کروی

3.ساختمان شیمیایی بسیار محکم

4. فعالیت جذب سطحی بسیار بالا

در روسیه الماس نانومتری با درصدهای مختلف به لاستیک طبیعی، لاستیک پلی سوپرن و لاستیک فولرین برای ساخت لاستیک هایی که در صنعت کاربرد دارند، مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزودن ساختارهای نانومتری الماس به لاستیک ها خواص آنها به شکل قابل توجهی بهبود می یابد. از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. چهار الی پنج برابر شدن خاصیت انعطاف پذیری لاستیک؛

2. افزایش دو الی پنج برابری میزان استحکام؛

3. خاصیت مقاومت در برابر گسیختگی آنها در دمای بالا و پایین به اندازه بسیار زیادی بهبود می یابد؛

4. افزایش دمای اشتعال لاستیک، با وارد نمودن این نانوذرات شاهد افزایش دمای اشتعال و افزایش استحکام مکانیکی در لاستیک خواهیم بود که از دلایل اصلی آن حذف مقادیر زیادی دوده است؛

5. کاهش وزن لاستیک، با افزودن حدود 3 الی 5 درصد نانوذره پرکننده به لاستیک استحکام مکانیکی معادل با 40 تا45 درصد دوده و نیز کاهش وزن به مقدار قابل ملاحظه ای بدست می آید؛

6. افزایش مقاومت در مقابل نفوذپذیری گاز، این نانوکامپوزیت ها به علت ضریب عبوردهی کم نسبت به گازها به ویژه هوا می توانند در افزایش مقاومت در برابر نفوذ و عبور گازها مفید باشند؛

7. افزایش مقاومت سایشی لاستیک؛ با افزایش نانوذره های پرکننده به لاستیک امکان افزایش مقاومت سایشی لاستیک وجود دارد.

نتیجه گیری:

نانوالماس به دلیل خصوصیات بی نظیر خود قابلیت استفاده در کاربردهای گوناگون را دارا هستند. با استفاده از نانوالماس ها در نیمه رساناها می توان دستگاه هایی را تولید نمود که با استفاده از مواد مرسوم قادر به تولید آنها نخواهیم بود. استفاده از نانوالماس در صنایع لاستیک موجب می شود علاوه بر کاهش وزن، خواص مورد نیاز لاستیک به طور چشمگیری افزایش یابد. با اینکه هزینه اولیه استفاده از نانو الماس ها زیاد است، اما کارایی نانوالماس ها در زمان های طولانی باعث شده تا استفاده از آنها توجیه اقتصادی داشته باشد؛ هرچند با گسترش روش های نوین سنتز هزینه های اولیه استفاده از نانو الماس ها نیز کاهش یافته است.


پنجشنبه 22 بهمن 1388

لوله های گرمایی

   نوشته شده توسط: محمد s    

  تاریخچه لوله های گرمایی

اولین بار آقای گوگلر از شرکت جنرال موتورز آمریکا ایده استفاده از لوله گرمایی رامطرح کرد و حتی در سال 1942 میلادی آن را به ثبت رسانید اما تا سال 1962 این ایده توجه زیادی به خود جلب نکرد .

طرح استفاده از لوله های گرمایی در سفینه های فضایی انگیزه اصلی برای توسعه تحقیقات در این زمینه شد و سپس استفاده آنها در وسایل الکتریکی باعث شد که به یکی از موضوعات جالب توجه تحقیقاتی در سه دهه بعدی یعنی 1995-1965 گردد.

شاید برای شما هم جالب باشد که بدانید که سرشناس ترین چهره علمی در یک دهه اخیر در موضوع لوله های حرارتی یک ایرانی مقیم آمریکا به نام پرفسور امیر فقری است که کتاب مشهور ایشان در زمینه لوله های حرارتی به عنوان یک مرجع علمی معتبر و شناخته شده ای است.

  لوله گرمایی

یک لوله گرمایی دستگاهی ساده ولی اندیشمندانه است که هیچ قسمت متحرکی ندارد و می تواند گرما را حتی به فاصله زیاد بدون نیاز به هیچ پمپی ، منتقل کند .

اساس کار آن مبتنی برمفهوم جوشش و میعان وفتیله است واز سه بخش تشکیل شده است که باهم یک محفظه کاملاَ پوشیده را تشکیل می دهند که در آن سیال(مایع و بخار) جریان دارد .

 در یک انتهای دستگاه یک تبخیر کننده وجود دارد که با جذب حرارت باعث تبخیر مایع می گردد . در انتهای دیگر دستگاه یک میعان کننده قرار دارد که در آن بخار به صورت مایع درمی آید ودر نتیجه حرارت را دفع می کند . یک عایق حرارتی نیز وجود دارد که دو قسمت تبخیر کننده و میعان کننده را به هم وصل می کند و در آن بخار و مایع در جهت مخالف یکدیگر جریان دارند . بخش عایق حرارتی معمولاَ به صورت یک لوله توخالی است و سطح درونی اش با ماده فتیله مانندی پوشیده شده است

کاربردهای لوله گرمایی

لوله های گرمایی امروزه در موارد مختلفی برای انتقال حرارت استفاده می شوند :

در تهویه مطبوع ، یخ سازها ، سرد کن ها ، مبدل های حرارتی ، لپ تاپ ها ، ترانزیستورها و... 

یکی از کاربردهای مهم آنها استفاده در تکنولوژی فضایی است زیرا تنظیم دمای نقاط مختلف سفینه فضایی از اهمیت زیادی برخوردار است روش کار لوله گرمایی

در ابتدای کار ، ماده فتیله مانند، اشباع از مایع است و در داخل تبخیر کننده نیز

 مایع اشباع ( مایع آماده جوشش در فشار محفظه ) است . وقتی که تبخیر کننده در تماس با محیط گرم تر قرار گیرد در اثر جذب گرما ، دمای آن افزایش یافته و باعث تبخیر مایع اشباع می شود . این کار باعث افزایش فشار بخار شده و بخار به طرف انتهای دیگریعنی کندانسور حرکت می کند . کندانسور در محیط سردتر قرار دارد ، بنابراین بخار در کندانسور در اثر تماس با دیواره سرد شروع به میعان می کند و گرمای نهان میعان آن جذب محیط سرد می شود وبه عبارتی از کندانسور گرما به محیط دفع می شود. مایع تولید شده در کندانسور توسط ماده فتیله مانند به طرف تبخیر کننده بر می گردد ودر نتیجه سیکل حرکت سیال بین تبخیر کننده وسیال تکرار می شود که نتیجه کلی آن جذب گرما از محیط گرم و انتقال آن به محیط سرد می باشد .

 طراحی لوله های گرمایی

همانگونه که ذکر شد لوله های گرمایی از سه قسمت تشکیل شده اند :

1) محفظه

2) سیال

3) فتیله یا سطح موئینه

اکنون به شرح ویژگی های هر کدام می پردازیم .

1- محفظه

وظیفه محفظه مجزا کردن سیال داخل لوله از محیط خارج است . ازاین رو باید کاملاَ آب بندی شده بوده واختلاف فشار محیط داخل وخارج از محفظه را حفظ کند . انتخاب جنس محفظه به پارامترهای مختلف بستگی دارد از جمله :

الف- هم با سیال داخل محفظه وهم با محیط مشکل نداشته باشد ( از نظر خوردگی، مقاومت مکانیکی و عدم نشت بخار به محیط ) .

ب- هدایت حرارتی بالا داشته باشد تا افت دما بین منبع گرمایی و فتیله حداقل باشد .

ج- سهولت ساخت .

د- ترشوندگی خوبی داشته باشد .

2- سیال

اولین ویژگی سیال مورد انتخاب ، مناسب بودن دمای جوش ودمای انجماد سیال

 برای محدوده کار لوله گرمایی است . به احتمال زیاد چندین سیال می توانند انتخاب شوند اما شرایط مطلوبتر عبارتند از :

الف- سیال مشکلی با دیواره محفظه یا فتیله نداشته باشد .

ب- پایداری حرارتی خوبی داشته باشد .

ج- فتیله و دیواره محفظه را بتواند به خوبی تر کند .

چ- فشار بخار سیال در محدوده دمایی نه خیلی زیاد ونه خیلی کم باشد .

ح- گرمای نهان تبخیر بالاتری داشته باشد .

خ- ضریب هدایت حرارتی بالاتری داشته باشد .

د- ویسکوزیته بخار یا مایع آن کمتر  باشد .

ذ- کشش سطحی بیشتری داشته باشد .

ر- نقطه انجماد آن در محدوده بهتری از دمای عملیاتی باشد .

3- فتیله یا بخش موئینه

فتیله ، پمپ حرارتی داری ساختمان متخلخلی است که می توان آن را از موادی چون  فولاد ، آلومنیوم ، نیکل ، یا مس با اندازه تخلخل مناسب تهیه کرد .

از مواد الیافی چون سرامیک نیز استفاده می شود که دارای قطر حفره های خیلی ریزی هستند . اخیراَ استفاده از الیاف کربنی به دلیل پایداری شیمیایی و فشار موئینگی بالا مطرح شده است . وظیفه اصلی فتیله تاُمین فشار موئینگی لازم برای انتقال سیال داخل لوله گرمایی از قسمت کندانسور به قسمت تبخیر کننده است . بیشترین فشار موئینگی وقتی حاصل می شود که قطر حفره ریزترین باشد ، اماانتقال سیال با ریزتر شدن قطر حفره ها مشکل تر می شود . هر چه ضخامت قسمت فتیله بیشتر شود امکان انتقال گرمای بیشتری فراهم می شود .

بنابراین در طراحی به همه این نکات باید به صورت بهینه توجه کرد . از این رو شکل های مختلفی از پوشش داخلی محفظه بعنوان فتیله مطرح شده است .


پنجشنبه 22 بهمن 1388

جملات حكیمانه

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :عمومی ،

جملات حكیمانه

·                       زندگی دو نیمه است : نیمه اول در انتظار نیمه دوم ، نیمه دوم در حسرت نیمه اول

 

                                                                                                        "اسپنسر جانسون"

·                       بهتر آن است كه پیش از وقوع حادثه بیمناك باشیم و پس از وقوع آن آسوده دل. نه اینكه پیش از حادثه آسوده دل و پس از آن بیمناك.

 

                                                                                                                    " چرچیل"

·                       معلم نفس خود و شاگرد وجدان خویش باش.

 

·                       هیچ چیز در دنیا اتفاقی نیست.        

 

                                                                                                               "ابوعلی سینا"

·                       حضور در زمان حال ، یعنی دور کردن حواس پرتی ها و توجه به آنچه در همین لحظه است.

 

                                                                                                                          "دایر

·                       بهترینها و زیباترینها در جهان نه دیده می شود و نه حتی لمس میشود، آنها را تنها باید در دل، دیده و لمس کرد.

 

                                                                                                                       "جانسون

·                       حقیقت را همانطور که هست بپذیر.

 

                                                                                                                       "شكسپیر

 


پنجشنبه 22 بهمن 1388

دانستنیها

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :عمومی ،

 ·         یک سوسک حمام می‌تواند 9 روز بدون سر زندگی کند تا اینکه از گرسنگی بمیرد.

·         یک کوروکودیل نمی‌تواند زبانش را بیرون در بیاورد.

·         حلزون می‌تواند 3 سال بخوابد.

·         به طور میانگین مردم از عنکبوت بیشتر می‌ترسند تا از مرگ!

·         اگر جمعیت چین به شکل یک صف از مقابل شما راه بروند، این صف به خاطر سرعت تولید مثل هیچ‌وقت تمام نخواهد شد.

·         خطوط هوایی آمریکا با کم کردن فقط یک زیتون از سالاد هر مسافر در سال 1987 توانست 40000$ صرفه‌جویی کند.

·         ملت آمریکا بطور میانگین روزانه 73000 متر مربع پیتزا می‌خورند.

·         چشم‌های شترمرغ از مغزش بزرگتر است .

·         بچه‌ها بدون کشکک زانو متولد میشوند. کشکک‌ها در سن 2 تا 6 سالگی ظاهر می‌شوند.

·         کوبیدن سر به دیوار 150 کالری در ساعت مصرف می‌کند.

·         پروانه‌ها با پاهایشان می‌چشند.

·         گربه‌‌ها می‌توانند بیش از یکصد صدا با حنجره خود تولید کنند در حالیکه سگ‌ها کمتر از 10 تا!

·         ادرار گربه زیر نور سیاه می‌درخشد.

·         تعداد چینی‌هایی که انگلیسی بلدند، از تعداد آمریکایی‌هایی که انگلیسی بلدند، بیشتر است !!

·         دوئل کردن در پاراگوئه آزاد است به شرطی که طرفین خون خود را بر گردن بگیرند .

·         فیل‌ها تنها حیواناتی هستند که نمی‌توانند بپرند .

·         هر بار که یک تمبر را میلیسید 10/1 کالری انرژی مصرف می‌کنید .

·         فورییه 1865 تنها زمانی بود که ماه کامل نشد .

·         کوتاهترین جمله کامل در زبان انگلیسی I am است .

·         اگر عروسک باربی را زنده تصور کنید سایزش 33-23-39 و قدش 2 متر و 15 سانتی‌متر خواهد بود با گردنی 2 برابر بلندتر از یک انسان نرمال .

·         تمام خرسهای قطبی، چپ دست هستند .

·         اگر یک ماهی قرمز را در یک اتاق تاریک قرار دهید، کم کم رنگش سفید می‌شود .

·         اگر به صورت مداوم 8 سال و 7 ماه و 6 روز فریاد بزنید، انرژی صوتی لازم برای گرم کردن یک فنجان قهوه را تولید کرده‌اید .

·         در مصر باستان افراد روحانی تمام موهای بدن خود را می‌کندند حتی ابروها و موژه‌ها .

·         کوتاه‌ترین جنگ در تاریخ در سال 1896 بین زانزیبار و انگلستان رخ داد که 38 دقیقه طول کشید .

·         در 4000 سال گذشته هیچ حیوان جدیدی رام نشده است .

·         هیچ‌وقت نمیتوانی با چشمان باز عطسه کنی .

·         تعداد انسان‌هایی که به وسیله خر کشته می‌شوند، از انسان‌هایی که در سانحه هوایی می‌میرند بیشتر است .

·         چشم‌های ما از بدو تولد همین اندازه بوده‌اند، اما رشد دماغ و گوش ما هیچ‌وقت متوقف نمی‌شوند .

·         هر تکه کاغذ را نمی‌توان بیش از 9 بار تا کرد .

·         در هرم خئوپوس در مصر که 2600 سال قبل از مبلاد ساخته شده است، به اندازه‌ای سنگ به کار رفته که می‌توان با آن دیواری آجری به ارتفاع 50 سانتی‌متر دور دنیا ساخت .

·         اگرتمام رگ‌های خونی را در یک خط بگذاریم، تقریبا 97000 کیلومتر می‌شود .

·         وقتی مگس بر روی یک میله فولادی می‌نشیند، میله فولادی به اندازه دو میلیونیم میلیمتر خم می‌شود .

·         آمریکا تا 50 میلیون سال دیگر دو نیم خواهد شد .

·         عدد 2520 را می‌توان بر اعداد 1 تا 10 تقسیم نمود، بدون آن‌که خارج قسمت کسری داشته باشد .

·         30 برابر مردمی که امروزه بر سطح زمین زندگی می‌کنند، در زیر خاک مدفون شده‌اند .

·         تنها حیوانی که نمی‌تواند شنا کند، شتر است .

·         شیشه در ظاهر جامد به نظر می‌رسد ولی در واقع مایعی است که بسیار کند حرکت می‌کند .

·         در هر ثانیه بیش از 5000 بیلیون بیلیون الکترون به صفحه تلویزیون برخورد می‌کند و تصویری را که شما تماشا می‌کنید، بوجود می‌آورد .

·         شانس شبیه بودن دو اثر انگشت، یک به 64 میلیارد است .

·         یک لیتر سرکه در زمستان سنگین‌تر از تابستان است .

·         قد انسان تا 20، 25 سالگی و گاها 40 سالگی بلند می‌شود و از چهل سالگی به بعد، قد انسان هر دو سال حدود 6 میلی‌متر کوتاه می‌شود .

·         فقط با از دست دادن یک درصد از آب بدن، احساس تشنگی می‌کنیم !

·         دهان انسان روزانه یک لیتر بزاق تولید می‌کند .

·         چیتا یا یوزپلنگ سریع‌ترین حیوان خشکی است. او در عرض فقط 3 ثانیه 100 کیلومتر در ساعت سرعت می‌گیرد. رکوردی که حتی سریع‌ترین خودروهای فراری هم نتوانسته‌اند بشکنند .

·         کرم‌های ابرشیم در 56 روز، 86 هزار برابر خود غذا می‌خورند .

·         تنها قسمت بدن که خون ندارد، قرینه چشم است .

·         شتر در 3 دقیقه 95 لیتر آب می‌خورد.

 


پنجشنبه 22 بهمن 1388

تهیه استن

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :گزارش کار آزمایشگاه شیمی آلی ،

 تهیه استن

هدف آزمایش

تهیه کوچکترین عضو خانواده کتون‌ها یعنی استن به روش آزمایشگاهی و آشنایی با روشهای آزمایشگاهی شناسایی آن

تئوری آزمایش

کتون‌ها ترکیباتی هستند که در آنها ، گروه کربونیل به دو گروه آلکیل یا آریل متصل است. در کتون‌ها و آلدئیدها ، گروه کربونیل از یک پیوند σ و یک پیوند π تشکیل شده است که بعلت عدم پخش یکنواخت بار در طول پیوند قطبی می‌باشد. کتون‌های موجود در طبیعت ، بوی مطبوع دارند. آلدئیدها و کتون‌ها ، مواد شیمیایی بسیار ارزشمندی هستند و در صنعت ، به عنوان حلال یا ماده اولیه مصرف می‌شوند و بعضی‌ها مانند تستسترون ، به عنوان هورمون ، دارای اثرات دارویی و بیولوژیکی می‌باشند.

استن ، مایعی است بی‌رنگ با بوی مخصوص و نقطه جوش 56 درجه سانتی‌گراد. استن ، حلال بسیار عالی جهت اکثر مواد شیمیایی است.

در این آزمایش ، می‌خواهیم استن را در آزمایشگاه تهیه کنیم.

مواد و وسایل مورد نیاز

بالن تقطیر 100ml
هاون چینی
مبرد
ترازو
گیره و پایه فلزی
کلسیم استات خشک
سدیم هیدروژن سولفیت
شرح آزمایش

در داخل بالن تقطیر ، 15 گرم کلسیم استات نرم وپ ودری شده را حرارت دهید تا کلسیم استات تجزیه گردد. گاز حاصل ، وارد مبرد شده، مایع حاصل به صورت قطراتی از سرد کننده خارج می‌شود که همان استن است.

استن حاصل را با هیدروژن سدیم سولفیت سیر شده (چند قطره) ترکیب کنید. رسوب سفید رنگ و متبلور استن بی‌سولفیتیک تولید می‌گردد.

نتیجه آزمایش

واکنش تجزیه کلسیم استات به قرار زیر است:

Ca(CH3COO)2 → CaCO3 + CH3-CO-CH3


واکنش استن با هیدروژن سویم سولفیت نیز به قرار زیر است:

CH3-CO-CH3 + NaHSO3 → CH3-COH(SO3Na)-CH3


واکنش اخیر ، یک راه برای شناسایی استن در آزمایشگاه بشمار می‌رود. باید توجه داشت که شناساگرهای آلدئیدها ، اثری بر کتون ندارند. 
 


پنجشنبه 22 بهمن 1388

پلی یورتان

   نوشته شده توسط: محمد s    

پلی یورتان

پلی یورتان : کوپلیمری پرکاربرد

  الاستومرهای پلی یورتانی، خانواده‌ای از كوپلیمرهای توده‌ای بخش شده است كه كاربردهای مهمی در زمینه‌های گوناگون صنعتی و پزشكی پیدا كرده است. اولین پلی یورتان، از واكنش دی‌ایزوسیانات آلیفاتیك با دی‌آمین به‌دست آمد. اتو بایر و همكارانش اولین بار این  پلی‌یورتان را معرفی نمودندکه به شدت آبدوست بود و بنابراین به عنوان پلاستیك یا فیبر نمی‌توانست مورد استفاده قرار گیرد. واكنش بین دی‌ایزوسیانات‌های آلیفاتیك و گلیكول‌ها منجر به تولید پلی یورتانی با خصوصیات پلاستیكی و فیبری گردید. به دنبال آن، با استفاده از دی‌ایزوسیانات آروماتیك و گلیكول‌های با وزن مولكولی بسیار بالا، پلی‌ یورتانی به‌دست آمد كه خانواده مهمی از الاستومرهای ترموپلاستیك به شمار می‌رود.خواص یورتانها از مواد ترموست بسیار سخت تا الاستومرهای نرم تغییر می‌كند. از پلی یورتانهای ترموپلاستیك، در ساخت وسایل قابل كاشت بسیار مهمی استفاده می‌شود، چرا كه دارای خواص مكانیكی خوب نظیر استحكام كششی، چقرمگی، مقاومت به سایش و مقاومت به تخریب شدن، به علاوه زیست سازگاری خوب می‌باشند كه آنها را در گروه مواد مناسب جهت كاربردهای پزشكی قرار می‌دهد.

كاربردهای پلی یورتان‌ها

با استفاده از پلی اترها به عنوان پلی‌ال،  در سنتز پلی یورتان می‌توان كاشتنی‌های طولانی مدت تهیه نمود، كه در قلب مصنوعی، کلیه مصنوعی، ریه مصنوعی، هموپرفیوژن،  لوزالمعده مصنوعی، فیلترهای خونی،  کاتترها، عروق مصنوعی، بای‌پس سرخرگ‌ها یا سیاهرگ‌‌ها، کاشتنی‌های دندان و لثه، بیماریهای ادراری، ترمیم زخم، رساندن یا خارج كردن مایعات، نمایش فشار عروق، آنژیوپلاستی، مسدود کردن عروق، جراحی عروق آئورت و كرونری، دریچه‌های قلب ‌سه‌لتی و دولتی  كاربرد دارند.در صورتی كه از پلی اترها به عنوان پلی‌ال،  در سنتز پلی یورتان استفاده شود، پلی یورتان‌های زیست تخریب پذیر مدت تهیه می‌شود كه به طور مثال در کانال هدایت بازسازی عصب، ساختارهای قلبی عروقی، بازسازی غضروف مفصل ومنیسک زانو، برای تعویض وجایگزینی استخوان اسفنجی، در سیستم‌های رهایش کنترول شده دارو و برای ترمیم پوست  كاربرد دارد. شكل (1) برخی از وسایل و ایمپلنت‌های پلی‌یورتانی مورد استفاده در پزشكی را نشان می‌دهد.تاثیر ساختار شیمیایی  و مورفولوژی سطح روی خون سازگاری پلی یورتان

در اواخر سال 1980 تعدادی از دانشمندان، شیمی، ساختار و مورفولوژی سطح پلی‌یورتان‌ها را مورد بررسی قرار دادند و به تدریج روش‌های جدید پوشش دهی سطح به‌همراه پیوندهای مواد دیگر به سطح پلی‌یورتان‌ها،  با هدف بهبود خونسازگاری ابداع شد. در سالهای اخیر، ترکیب شیمیایی پلی‌یورتان‌ها جهت بهبود خونسازگاری با تغییرات بسیار زیادی همراه شده است. از جمله این موارد سنتز پلی‌یورتان یا پلی‌یورتان ِیورا با قسمت‌های نرم آبدوست است.

 «Cooper»، نیز در مورد ارتباط بین شیمی پلی‌ال‌ها و خون‌سازگاری پلی‌یورتانها، تحقیقاتی را برروی نمونه‌های مختلف پلی‌یورتانها با پلی‌ال‌های متفاوت نظیر PEO، PTMO، PBD (پلی‌بوتادین) و PDMS انجام داد.  این پلی‌یورتان‌ها به روش پلیمریزاسیون دو مرحله‌ای تهیه شدند و بر روی لوله‌‌های پلی‌اتیلنی پوشش‌دهی شده و سپس درون بدن سگ قرار گرفتند تا پاسخ لخته‌زایی آنها مشخص گردد. پلی‌یورتان با پلی‌ال PDMS  کمترین لخته‌زایی را نسبت به نمونه‌های دیگر نشان داد. طبیعت آبگریز PDMS باعث بهبود آبگریزی سطح پلی‌یورتان پایه PDMS و در نتیجه توجیهی برای بهبود خون‌سازگاری آن نسبت به سایر موارد می‌شود و میزان چسبندگی اولیه پلاکت‌ها با افزایش آبدوستی پلی‌ال‌ها افزایش می‌یابد. بنابراین باید گفت که خون‌سازگاری پلی‌یورتان‌ها بستگی زیادی به ترکیبات سازنده آن و عوامل مختلف نظیر جداسازی میکروفازها، ناهمگنی سطح و آبدوستی سطح خواهد داشت. استفاده از سولفونات یا پوشش‌هایی نظیر هپارین در تغییر پاسخ خون به این مواد نقش بسیار عمده‌ای را ایفا می‌کنند. محققی به نام Santerre   [55]، پلی‌یورتان‌هایی را بر پایه سولفونات سنتز نمود که دارای گروه‌های مختلف سولفور(3.1 % - 1.4%)   بود. در نمونه‌های با گروه‌های سولفونات بیشتر زمان لخته‌زایی افزایش یافت.

روشهای بهبود خواص سطحی پلی‌یورتانها

با توجه به اینکه خونسازگاری یک بیومتریال بستگی مستقیم به شیمی سطح آن دارد، تغییر در وضعیت سطحی کمک بسیار زیادی در حل مشکلات خون‌سازگاری خواهد نمود. از جمله موادی که در این مورد نتایج و رضایت بخشی را در بهبود خونسازگاری نشان داده‌اند، ‌می‌توان به سولفونات پلی‌اتر یورتان، پیوند سطح اکریل آمید و دی اکریل آمید با پلی‌اتر یورتان، اتصال فسفوریل کولین به سطح پلی‌اتر یورتان با استفاده از  پرتو UV  و پیوند پروپیل سولفات پروپیلن اکساید (PEO-SO3)، اشاره نمود.

در سالهای اخیر محققان زیادی برای افزایش بهبود خونسازگاری بیومتریال‌ها از پیوند هپارین به سطح آنها استفاده نموده‌اند كه نتایج رضایت‌بخشی نیز به همراه داشته است. یکی از مهمترین مشکلات در این راه،  پیوند یونی هپارین (surfaces bearing ionically bound heparin  ) به سطح پلی‌یورتان است. هپارین می‌تواند بصورت کووالانی  با  گروههای آمین یا هیدروکسیل آزاد ایزوسیانات پیوند برقرار سازد.  در بین تمام روشهایی که باعث تثبیت هپارین ‌می‌شود، موثرترین روش استفاده از تابش اکسیژن پلاسمای یونیزه شده است که باعث پیوند با پلیمر ‌می‌شود.

نتایج خونسازگاری حاصل از هپارینیزه شدن پلی‌یورتان‌،  نشانگر فعالیت کمتر پلاکتها و پروتئین‌های پلاسما است که منجر به کاهش تشکیل لخته خون می‌شود. همچنین چسبندگی سلولهای تک هسته‌ای و ترشح فاکتور نکروز تومور در تماس با پلی‌یورتان هپارینیزه شده کمتر گزارش شده است. از دیگر راههایی که ‌می‌توان بدون استفاده از پوشش‌های هپارینی به یک پلی‌یورتان خون سازگار دست یافت، پوشش دهی یا تثبیت شیمیایی داروهای ضد لخته زا یا مولکولهایی نظیر مشتقات Urookinase ، Prostacyclin، ADPase، Dipyridamol، Glucose و اتمهای نقره گزارش شده است.

 پلی‌یورتان‌های دارای گروه‌های سولفونات، لخته زایی بسیار کمی نسبت به پلی‌یورتان‌های معمولی داشت. پلی‌یورتان‌های سولفونات شده ترومبین (آنزیم مؤثر برای ایجاد لخته) را مصرف کرده و بر پلیمریزه شدن فیبرینوژن تأثیر مستقیم می‌گذارد.

 ایجاد پیوند کووانسی پپتید Arg-Gly-Asp (RGD  با ستون اصلی پلیمر نیز یکی دیگر از روش‌های بهبود خواص خون‌سازگاری پلی‌یورتان‌ها است كه در نتیجه چسبندگی سلول‌های اندوتلیال به سطح پلیمر افزایش می‌یابد.

تخریب پلی یورتان‌ها

  همه پلیمرها امكان تخریب دارد و پلی یورتان‌ها نیز از این قاعده مستثنی نیست جهت جلوگیری از تخریب پلی یورتان‌ها روش‌‌های مختلفی وجود دارد. كه شامل هیدرولیز، فتولیز، سلولیز، تومولیز، پیرولیز (تجزیه در اثر حرارت) وتخریب بیولوژیك، ترك بر اثر استرس محیطی،  اكسید شدن و تخریب بوسیله میكروب و قارچها می‌شود.

در حالت بیولوژیك تنش محیطی باعث ایجاد ترك می‌شود كه در نهایت شكست ممكن است به‌وجود آید و باعث ایجاد تخریب سطحی ویژه در پلیمر شود. آنزیم‌ها نیز می‌توانند باعث تخریب پلی یورتان‌ها  شود. تخریب میكروبی، یك واكنش تجزیه شیمیایی است كه به‌وسیله حمله میكرو ارگانیسم‌ها صورت می‌گیرد.  آنزیم‌ها و قارچ‌ها نیز ممكن است  پلی یورتان‌ها را تخریب كند.

پیوندهای مستعد برای تخریب هیدرولیتیك در پلی یورتان‌ها، پیوندهای استری و یورتانی است. استرها به اسید و الكل تجزیه می‌شود و پیوندهای یورتانی در نتیجه تخریب شدن به كربامیك اسید و الكل هیدرولیز می‌شود.

تركیبات مسئول تخریب پلیمرها در بدن شامل آب، نمك، پراكسیدها و آنزیمها است.  به‌طور كلی مولكولهایی مانند  ویتامین‌ها و رادیكالهای آزاد باعث تسریع كردن تخریب می‌شود. اگر پلی یورتان هیدروفوب باشد تخریب معمولاً در سطح مواد انجام می‌شود. اگر پلی یورتان‌ها هیدروفیل باشد، آب در توده پلیمر وارد شده و تخریب در سرتاسر ماده اتفاق می‌افتد. تخریب پلیمر در مایع  Media ( پلاسما و بافت ) به طوركلی شامل مراحل زیر است.

1) جذب مدیا در سطح پلیمر،

2) جذب مدیا به توده پلیمر،

3) واكنشهای شیمایی با پیوندهای ناپایدار در پلیمر و

4) نقل و انتقال تولیدات تخریب از ماتریكس پلیمر و جذب سطحی محصولات تخریب از سطح پلیمر.

تاثیر آبدوستی بر  میزان تخریب پلی یورتان‌های

 یكی از مشكلات اصلی كاشت پلی یورتان‌ها در حالت vivo  in تمایل آنها برای آهكی شدن و تخریب شدن است. اكثر ایمپلنت‌های پلی یورتانی  در حالت in vivoاز طریق هیدرولیز تخریب می‌شود.

الاستومرهای زیست تخریب پذیردر ایمپلنت‌های قلبی و عروقی، داربستها برای مهندسی بافت، ترمیم غضروف مفصل، پوست مصنوعی و درتعویض و جانشینی پیوند استخوان اسفنجی استفاده می‌شود.

    مواد هیدروفیل مانند هیدروژل‌ها، به عنوان سدی برای چسبندگی بافت‌ها استفاده می‌شود. موادی با هیدروفیلی كم، باعث چسبندگی تكثیر سلول‌ها می‌شود كه برای داربستهای مهندسی بافت مناسب است.

واكنش  پلی یورتان زیست تخریب پذیر با استئوبلاست‌ها و كندروسیت‌ها و ماكروفاژها

 كاربرد  پلیمرهای زیست تخریب پذیر به عنوان یكی از پیشرفت‌های عمده در تحقیقات مواد درپزشكی مطرح است. مواد زیست تخریب پذیركاربردهای بی‌شماری در پزشكی و جراحی دارند واین  مواد طوری طراحی شده است كه در حالت in vivo تخریب شود.

 تصور كلی از زیست سازگاری بر اساس واكنش میان یك ماده و محیط بیولوژیك است. واكنش بافت‌ها و سلول‌ها در خیلی از موارد بوسیله پاسخ التهابی مشخص می‌شود.

   در مهندسی بافت از ماتریس‌ها و داربستهای زیست تخریب‌پذیر پلیمری به عنوان حامل سلول برای بازسازی بافت‌های معیوب استفاده می‌شود. به‌طور كلی،  ایمپلنت‌ها نباید باعث پاسخ غیرعادی در بافت‌ها و  باعث تولید مواد سمی یا تأثیرات سرطان زائی در بافت شوند. در تحقیقات  جدید،  پلی یورتان‌های زیست تخریب پذیر زیست سازگاری مطلوبی از خود نشان می‌دهد.

این پلی یورتان‌ها هر چند كه باعث فعال شدن ماكروفاژها می‌شود ولی تأثیرات سمی و سرطان زائی در بدن ندارد. در تحقیقات  in vivo، فوم پلی یورتان زیست تخریب پذیر،زیست سازگاری مطلوبی را از خود نشان داده است.

 در یك تحقیق جدید،  جهت ارزیابی  زیست سازگاری از  فوم پلی استر پلی یورتان  زیست تخریب پذیر  با  سایز  سوراخها  100-400 m استفاده شده و واكنش كندروسیت‌های  و سلول‌های  استئوبلاست  موش [line Mc3T3-E1] با فوم پلی یورتان زیست تخریب پذیر( Degrapol -foam)  مورد بررسی قرار گرفته شده است پاسخ سلولی که  شامل: رشد، فعالیت سلول‌ها و پاسخ سلولی استئوبلاست‌ها و ماكروفاژها به محصولات تخریب  در نظر گرفته شد. سلول‌های استئوبلاست‌ها و كندرویست‌ها از موش‌های صحرایی نر بالغ جدا شده بود.

جهت سنتز این كوپلیمر نیز مقدار برابر از PHB دی‌ال و پلی کاپرولاکتون دی‌ال در 1 و2 دی كلرو اتیلن حل شده  وبه صورت آزئوتروپیكالی به‌وسیله برگشت حلال تحت نیتروژن خشك، سنتز شد.  این پلی استریورتان، یك بخش آمورف و یك بخش كریستالی دارد و همچنین دی ال با PHB تشكیل حوزه‌های كریستالی  می‌دهد و دی ال با پلی كاپر.لاكتون تشكیل حوزه‌های آمورف می‌دهد. پس از كشت سلولی، اسكن به‌وسیله میكروسكوپ الكترونی ( SEM) نشان می‌دهد كه سلول‌ها در سطح و داخل حفره‌های فوم رشد می‌كند و سلول‌هایی كه در سطح فوم دیده می‌شود و به صورت یك نمایش سلولی مسطح و  چند لایه سلول متلاقی، دیده می‌شود.

نتایج به‌دست آمده نشانگر این مطلب است كه استئوبلاست‌ها و ماكروفاژها  توانایی  بیگانه خواری و فاگوسیتوز محصولات تخریب  را  دارندو محصولات تخریب در غلظت كم، تأثیری در رشد و عملكرد استئوبلاست‌ها نمی گذارد. به‌طور كلی كندروسیت‌ها و استئوبلاست‌ها در فوم زیست تخریب پذیر تكثیر یافت و فنوتیب‌شان را  نگاه داشت.  این مطلب نشان می‌دهد كه این داربستها برای مراحل ترمیم استخوان مفید است.

 


پنجشنبه 22 بهمن 1388

الیاف آرامید

   نوشته شده توسط: محمد s    

الیاف آرامید
الیاف آرامید كه در حدود سالهای 1970معرفی شد، تركیب آلی حلقوی از كربن، هیدروژن، اكسیژن و نیتروژن می‌باشد. دانسیته كم و استحكام كششی بالا در این الیاف، موجب تشكیل یك ساختار چقرمه ومقاوم به ضربه با سفتی حدود نصف الیاف كربن می‌شود. الیاف آرامید در ابتدا به منظور جایگزینی فولاد در تایرهای رادیال ساخته شدند و بعدا كاربردهای دیگری پیدا كردند. جلیقه ضد گلوله از موفقیت آمیزترین كاربردهای الیاف آرامید می‌باشد.

 آرامید در دو ساختار زنجیر-راست مشهور به كولار و زنجیر-خم مشهور به Nomex وجود دارد كه در حال حاضر شركت dupont تنها تولید كننده هر دو محصول می‌باشد.

Fibres

Strength
(MPa)

Modulus
(GPa)

Density
(g cm -3 )

E-glass

3445

81.8

2.62

S-glass

4585

88.9

2.50

Carbon AS4

4000

241

1.77

Carbon IM6

4380

276

1.77

Kevlar 29

3600

83

1.44

Kevlar 49

4000

131

1.45

Kevlar 149

3400

186

1.47

 

ساختار شیمیایی كولار

الیاف آرامید در شكلهای مختلف وجود دارند و همانند الیاف شیشه و كربن می‌توانند در ساخت كامپوزیتها مورد استفاده قرار گیرند.

 الیاف آرامید به دلیل سبكی، پایداری حرارتی خوب و چقرمگی عالی، مورد توجه قرار گرفته‌اند.

الیاف كولار از زنجیرهای مولكولی طولانی پلی پارا فنیلن ترفتال آمید، تولید شده‌اند. آرایش یافتگی بالای زنجیرها به همراه اتصال خوب بین آنها، تلفیق منحصر به فردی از خواص را ایجاد می‌نماید كه برخی از آنها عبارتند از:
- استحكام كششی بالا و وزن كم
- ازدیاد طول كم در پارگی
- چقرمگی خوب
- مدول بالا
- پایداری ابعاد عالی
- هدایت الكتریكی پایین
- مقاومت پارگی بالا
- مقاومت شیمیایی زیاد
- مقاوم به شعله و خود خاموش كن
- جمع شدگی حرارتی كم
- حفظ خواص در دماهای بسیار بالا و بسیار پایین
- خزش بسیار كم
- مقاومت سایش و اصطكاك عالی

پس از سنتز، پلیمر آرامیدی در محلول اسید سولفوریك حل می‌شود و بعد تبدیل به الیاف می‌شود. قطر الیاف در حد چند میكرون است و مورفولوژی نهایی با اعمال حرارت در دمای oC 150 تا oC550 بدست می‌آید. كولارها بسته به درجه آرایش یافتگی مولكولی، سفتی‌های متفاوت دارند. كولار 29 به عنوان سیم تایر و كولار 49 در كابلهای زیر آب استفاده می‌شوند.

كولارها تقویت كننده ممتازی در صنایع فضایی محسوب می‌شوند. در سالهای اخیر كولار 149 نوع سفت تر كولارها معرفی شده است.

همچنین كولارها به دلیل كاربرد در پرتابه‌ها و حفاظت حرارتی آنها و بدلیل چقرمگی و توانایی در جذب انرژی شهرت دارند. در جدول زیر مقایسه ای بین خواص كولار با سایر الیاف آورده شده است. مقایسه خواص ویژه كولار با سایر الیاف جالب خواهد بود.

p دوگانه extended p می‌باشد. این به این معناست كه الیاف لخت نسبت به نور مرئی آسیب پذیرند. این الیاف وقتی در معرض نور خورشید قرار بگیرند، محدوده نور300 تا 400 نانومتر را جذب می‌كنند و تخریب می‌شوند.
به همین دلیل اگر چه خود لایه تخریب شده، پلیمر زیرین را تا حدی می‌پوشاند ولی الیاف كولار نیاز به پوشش یا قرار گرفتن زیر سایر اجزاء دارند.
سیستم الكترون دوگانه
P، ویژگی‌های باند دوگانه را در اكثر پیوندهای شیمیایی ساختار پلیمری بوجود می‌آورد، این امر موجب پایداری حرارتی آرامیدها می‌شود.
تخریب حرارتی این پلیمرها در دمای زیر
oC400 ‌شروع نمی‌شود و اگر در اتمسفر خنثی باشد، تخریب تا دمای پانصد درجه اتفاق نمی‌افتد. ساختار منظم تكراری و شكل كشیده و صاف زنجیرها، موجب بالا رفتن كریستالینیتی تا 80%‌ می‌شود كه برای یك پلیمرآلی مقدار زیادی است. بررسی‌های كریستالوگرافی به طور قطعی نشان داده است كه محور زنجیرهای پلیمری با محورالیاف یكی است.
ساختار ناهمگون پلیمر در جهت طولی، به الیاف استحكام كششی بسیار زیادی می‌دهد. نیروی اعمالی توسط باندهای قوی شیمیایی زنجیرهای پلیمری تحمل می‌شود. زنجیرهای پلیمری مجاور هم در یك ناحیه كریستال توسط بر هم كنش واندروالس و پیوندهای هیدروژنی‌كه نسبت به باندهای شیمیایی نسبتا ضعیف ترند و راحتتر جدا می‌شوند، كنار هم نگاه داشته می‌شوند. بنابراین الیاف در جهت عرضی خواص مكانیكی ضعیفی دارند.
buckle ) و در بیرون حلقه بصورت طولی شكاف می‌خورد. علاوه بر آن، وقتی تا نقطه شكست نیرو به آن اعمال می‌شود، لیف ترك خوردگی طولی نشان می‌دهد یا رشته رشته شدن الیاف (fibrillation ) بیشتر از یك ترك روشن و واضح اتفاق می‌افتد.nomex توسط شركت Dupont برای كاربردهایی كه پایداری ابعادی و مقاومت حرارتی عالی لازم است، به بازار معرفی شد. این محصول به شكل لیف (رشته‌های پیوسته) و صفحه (كاغذ و تخته) وجود دارد. محصولات Nomex در لباسهای محافظ، فیلترگازهای داغ، شلنگ‌های خودرو عایقهای الكتریكی، قطعات هواپیما و وسایل ورزشی استفاده می‌شوند.UV
3- مقاومت شیمیایی
4- جمع شدگی (
Shrinkage) حرارتی پایین
5- شكل پذیری قطعات قالبگیری شده
6- ازدیاد طول شكست پایین
7- هدایت حرارتی پایین

رنگ زرد الیاف كولار ناشی از سیستم الكترون

تلفیق پیوند قوی در جهت طولی و نیروی ضعیف در جهت عرضی زنجیرهای پلیمری رفتار لیفی جالب توجهی بوجود می‌آورد. وقتی الیاف بصورت یك حلقه خم می‌شوند، درون حلقه، پیچ می‌خورد (

این خواص انحصاری الیاف، به كامپوزیت منتقل می‌شود. چند لایه‌های با الیاف تك جهته به عنوان مثال از كولار -‌اپوكسی، در جهت طولی الیاف، محكم و قوی هستند ولی در جهت عرضی دارای ضعف می‌باشند. استحكام فشاری كمتر از استحكام كششی می‌باشد و خمیدگی تحت بار فشاری یك مشكل محسوب می‌شود.
همچنین محصول

Nomex دارای زنجیرهای مولكولی سخت و بلند می‌باشد كه از پلی متا فنیلن دی آمین تولید می‌شود. در اثر حرارت ذوب نمی‌شود و جریان پیدا نمی‌‌كند. تخریب و زغال گذاری تا دمای oC 350 ادامه پیدا می‌كند و از نظر شیمیایی و حرارتی بسیار پایدار است.
بطور خلاصه،
Nomex ویژگیهای ذیل را داراست:

1- مقاومت حرارتی و شعله
2- مقاومت بالا در برابر

كامپوزیتهای آرامیدی عایق هستند و در تماس با فلزات جریان الكتریسیته تولید نمی‌كنند. درحالیكه رفتار كششی آنها خطی است و شكست در تنشهای بالا اتفاق می‌افتد، رفتار فشاری و خمشی كامپوزیتهای آرامیدی، داكتایل می‌باشد و استحكام نهایی آنها از كامپوزیتهای الیاف شیشه و كربن كمتر است.
می‌توان الیاف آرامید را به همراه شیشه و كربن در ساخت كامپوزیتهای هیبرید بكار برد و از خواص انحصاری هر دو نوع الیاف بهره برد. با بكار بردن تركیبی از الیاف در یك كامپوزیت، می‌توان به نتایج مطلوب از نظر خواص و مسایل اقتصادی دست یافت. این نوع كامپوزیت را كامپوزیت هیبرید می‌نامند.


پنجشنبه 22 بهمن 1388

كاربرد CFD در مطالعه جریان در تانكهای همزندار

   نوشته شده توسط: محمد s    

كاربرد CFD در مطالعه جریان در تانكهای همزندار

تانكهای همزندار به طور وسیعی در صنایع شیمیایی ، معدنی ؛ متالوژی و بیوتكنولوژی مورد استفاده قرار می گیرد و در فرآیندهای مختلفی مثل تماس مایع-مایع ؛یكنواخت سازی؛توزیع گاز؛ واكنشهای شیمیایی؛ راكتورهای پلیمریزاسیون ؛ كریستالیزاسیون و غیره از این دستگاه استفاده می شود.

محاسبات مربوط به جریان مغشوش در تانك همزندار یكی از چالش های مهم در مدلهای اغتشاش موجود می باشد.عواملی كه باعث این پیچیدگی می شوندشامل طبیعت ناهمگن جریان در تانكهای همزندار؛اشكال پیچییدة همزنها وتفاوت كلی در شكل و مقیاسهای موجود می باشد.به علاوه جریان مغشوش كه توسط هر تیغة همزن تولید یا به آن برخورد می كند،پیچیدگی دیگر این قضیه می باشد، با توجه به اینكه هر تیغه به دنبال تیغة دیگر در حركت می باشد.

.مطالعات جریان به طور كلی به دو دستة دینامیك سیالات تجربی(EFD) ودینامیك سیالات محاسباتی(CFD) تقسیم می شود.

روشهای تجربی می تواند برای شناخت رفتار جریان در ظروف اختلاط معتبر باشدولی طبیعت ناپایای جریان مغشوش ؛ شكل پیچیدة پره های همزن و حركت نسبی بین المانهای سیال؛ به علاوه گران و وقت گیر بودن اندازه گیری های تجربی از معایب این روشها می باشد. همچنین روشهای تجربی نمی تواندتمام پارامترهای موجود در فرایند اختلاط را پوشش دهد.

ظهورCFD و روند سریع روبه رشدآن طی دو دهة اخیر توانسته است ، بسیاری از مسائل دینامیكی در تانكهای همزندار را حل كند.اگر چه ممكن است CFD نتواند ضرورت انجام كارهای آزمایشگاهی را به دلیل پیچیدگی فیزیك جریان به طور كلی حذف كند،ولی می تواند ابزار بسیار خوبی برای هدایت نتایج تجربی و سرعت بخشیدن به حل مسائل مربوط به جریان باشد. شبیه سازی CFD جریانهای مغشوش ، طیف وسیعی از اطلاعات مثل بردارهای سرعت؛ انرژی جنبشی اغتشاش ؛شدت اتلاف انرژی و غیره را در نقاط مختلف ظرف بدست می دهد. بررسی دقیق جزئیات كامل داده های تولید شده توسط شبیه سازیهای CFD می تواند رفتار جریان؛شكل و مسیر سیركولاسیون جریان؛ساختار ورتكس و در مقیاسهای كوچكتر شدت اغتشاش ؛شدتهای اتلاف و تنشهای رینولدز وغیره را آشكار سازد.

روشهای زیادی برای شبیه سازی CFD جریان در تانكهای همزندار موجود می باشد. این روشها را می توان به طور كلی به دو دسته تقسیم كرد. یكی اینكه كل تانك را با یك سیستم مختصات ساكن در نظر بگیریم و دیگری اینكه بخشی از سیستم مختصات همراه با همزن بچرخد.

الف-سیستم مختصات ثابت

یكی از ساده ترین روشها برای مدلسازی جریان در یك تانك همزندار استفاده از یك سیستم مختصات ثابت و اعمال شرایط مرزی در محلی كه همزن جاروب می كند است (روشIBC). مهمترین عیب این روش این است كه شرایط مرزی اعمال شده بر اساس داده های آزمایشگاهی یا مدلهای تجربی می باشدكه اغلب این داده ها به ویژه برای جریانهای چندفازی قابل دسترس نیستند.

یك روش برای مقابله با این مسأله مدل كردن همزن با اضافه نمودن یك ترم منبع به معادلات مومنتوم می باشد. این روش كه پرتاب سریع، snapshot  نام دارد برای شبیه سازی جریان تانك همزندار مجهز به توربین راشتون به كار گرفته شد. از مزایای این روش این است كه تنها تعداد كمی شكل جریان برای توضیح كل جریان كافی  می باشد.بنابراین شبیه سازیهای حالت پایا تنها برای چند نقطة مختلف همزن انجام می شود.

ب-سیستم مختصات چرخان

در این روشها تانك به دو قسمت تقسیم می شود،یك قسمت كه قسمت داخلی تانك است و به همراه همزن   می چرخد و یك قسمت بیرونی یعنی دیواره ها و بافلها كه در یك قاب مختصات یكسان در نظر گرفته می شود. مزیت این ر وش این است كه نیازی به اطلاعات تجربی برای تعین شرایط مرزی نمی باشد.

استفاده ازسیستم مختصات چرخان سه روش متفاوت دارد.دو روش ان بسیار شبیه هم هستند. یكی روش قابهای مرجع چندگانه(MRF) ودیگری روش بیرونی درونی(IO)  می باشد.هر دوروش مشابه روش snapshot هستند. از این نظر كه شبیه سازیهای حالت پایا فقط در چند نقطه از همزن انجام می گیرد.

در شبیه سازیها ،معادلات مربوط به قسمتهای ثابت و چرخان به طور جداگانه حل می شوند.تنها فرق مهم بین روشهای IO و MRF این است كه در روش IO دامنة محاسبات دو منطقه یك همپوشانی كوچك دارد در حالیكه در روش MRF چنین نمی باشد.بنابر این در روش IO تعدادی محاسبات تكراری برای اطمینان از پیوستگی سطح مشترك دو منطقه نیاز می باشد. به همین دلیل محاسبات این روش وقت بیشتری در مقایسه با روشهای snapshot و  MRF نیاز دارد.

روش سومی كه در سیستم مختصات چرخان مورد استفاده قرار می گیرد.روش شبكه های لغزان(SG) نام دارد و برای بررسی جریان در تانكهای همزندار مورد استفاده قرار گرفت. در این روش هم سیستم مختصات هم گره های قسمت داخلی می چرخند. بنابراین نیاز است كه شبیه سازیها  ناپایا باشد كه از نظر محاسبات سنگینتر از روشهای پایا می باشد. مهمترین فرق این روش با روشهای قبلی این است كه دامنة محاسبات، كل سیستم را در بر می گیرد و نیازی به محاسبات اضافی نیست.

روش MRF می تواند چرخانه ها را در تیغه های همزن بهتر از روش SG شبیه سازی كند. روش IBC می تواند حساسیت خوبی نسبت به شرایط مرزی در سطح همزن داشته باشد و روش IOدر این مورد بهتر از روش IBC عمل می كند و روش SG بهترین نتایج را خواهد داد‌‍. روشهای snapshot و SG تطابق خوبی با داده های تجربی دارند ولی روش IBC در برخی موارد تطابق ندارد.

 

مراجع

  1. Alexopoulos, A.H., Maggioris, C., Kiparissides, C., (2002). CFD analysis of  turbulence non-homogeneity in mixing vessels, a two-compartment model.

   Chemical Engineering Science, 57, 1735-1752. 

  1. Bourne, J.R., Yu S., (1994). Investigation of micro mixing in stirred tank

    reactors using parallel reactions. Industrial and Engineering Chemistry

    Research, 33, 41-55.       

  1. Brucato, A., Ciofalo, M., Grisafi, F., Micale, G., (1998). Numerical

   prediction of flow field in baffled stirred vessels: A comparison of

   alternative modeling approaches.  Chemical Engineering Science, 53(21),

   3653-3684.

  1. Deglon. D.A., Meyer, C.J., (2006). CFD modeling of stirred tanks:

   Numerical considerations. Minerals Engineering, 19, 1059-1068. 

  1. Harris, C. K., Roekaerts, D., Rosendal, F.J.J., Buitendijk, F.G.J.,

   Daskopouios, P., Vreenegoor, A.J.N., Wang H., (1996). Computational

   fluid dynamics for chemical reactor engineering.  Chemical Engineering

   Science, 51(10), 1569-1594.

  1. Markatos, N. C. (1986). The mathematical modeling of turbulent flows.     Applied Mathematical Modeling, 10, 190-220.
  2. Montante, G., Lee, K.C., Brucato, A., (2001). Numerical simulation of the dependency of flow pattern on impeller clearance in stirred vessels. Chemical Engineering Science, 56, 3751-3770.    
  3. Patel, V.C., Rodi, W., Scheaeres, G., (1985). Turbulence models for near-wall and low Reynolds number flows. AIAA journal, 23, 1308-1319.
  4. Rodi, W. (1980). Turbulence models and their applications in hydraulics—A state of art reviews. Delft, Netherlands: International Association on Hydraulic Research.
  5. Sahu, A.K., Kumar, P., Patwardhan, A.W., Joshi J.B., (1998).  Simulation of

   Flow in Stirred Vessel with Axial Flow Impeller: Zonal Modeling and

   Optimization of Parameters. Industrial Engineering Chemistry Research,

   37 (6), 2116 -2130. 


محور های تبدیل گاز و کاتالیست و مواد نانو ساختار و کاربرد آنها در صنایع نفت و گاز

کاتالیستها و دیگر مواد نانوساختار همچون جاذبها کاربرد بسیار وسیعی در فرآیندهای تبدیل نفت و گاز و پتروشیمی دارند. عمده محصولات پالایش نفت، تبدیل گاز و بخصوص پتروشیمی (بیش از 85 درصد) از طریق واکنش های کاتالیستی تولید می گردند. مصرف سوخت های مایع در خودروها، نیروگاه ها و ... باعث انتشار آلاینده های محیط زیستی می گردد که کاهش آنها نیز با استفاده از مبدل های کاتالیستی صورت می گیرد.

فرآیندهای تبدیل نفت و برش های آن همچون کراکینگ کاتالیستی و هیدروکراکینگ، رفرمینگ،  و نیز تصفِیه های هیدروژنی این برش ها از طریق واکنش های کاتالیستی صورت می گیرد. تبدیل گاز به سوخت های مایع و مواد واسطه و محصولات پتروشیمی  همه از طریق واکنش های کاتالیستی انجام می شود. حدود یک سوم کاتالیستها در کاهش آلودگی ناشی از مصرف سوخت های فسیلی بخصوص در خودروها استفاده می گردد. همچنین جاذبهایی همچون زئولیتها، کربن فعال، سیلیکا و نیز غشاءهای سرامیکی کاربردهای وسیعی در جداسازی و تصفیه در صنایع نفت و گاز دارند.

کاتالیستها مواد نانوساختاری بوده و با رویکرد نانوتکنولوژی زمینه های تحقیق و عرصه های کاربرد گسترده ای را بوجود آورده است. از جمله می توان به نانولوله های کربنی اشاره کرد که از طریق نشاندن کاتالیستی بخار شیمیایی سنتز می گردد و یکی از پروژه های فعال آزمایشگاه کاتالیست و مهندسی واکنش ها و آزمایشگاه مواد نانوساختار می باشد. این آزمایشگاه ها از مجهزترین آزمایشگاه های تحقیقاتی دانشگاه های دنیا بوده و تحقیقات گسترده ای در مرزهای دانش و نیز کاربردی داشته که در زیر به آن اشاره می گردد.

محورهای اصلی تحقیقات در آزمایشگاههای کاتالیست و مهندسی واکنشها و مواد نانوساختار توسعه کاتالیستهای فرآیندهای تبدیل گاز به سوختهای مایع و اتیلن، پالایش نفت بخصوص کراکینگ کاتالیستی و توسعه کاتالیستهای مورد استفاده در کاهش مصرف سوخت و انتشارآلاینده های محیط زیستی با استفاده از مبدلهای کاتالیستی و سنسورهای اکسیژن می باشد. تولید نانولوله های کربنی یکی دیگر از پروژه های فعال این آزمایشگاهها می باشد. تحقیقات در جنبه های مختلف طرح ها و پروژه های این آزمایشگاه از سالها پیش در جریان بوده و منجر به تربیت تعداد قابل توجهی دانشجویان کارشناسی ارشد و دکتری و نیز مقالات علمی منتشر شده در مجلات علمی - بین المللی و داخلی گردیده است. اغلب این پروژه ها دارای حمایت مالی صنعت نفت و پتروشیمی، وزارت صنایع، وزارت دفاع و محیط زیست بوده است.

این آزمایشگاهها دو نیروی اصلی آقایان دکتر خدادادی و دکتر مرتضوی داشته و همکاری نزدیکی با دیگر همکاران دانشکده مهندسی شیمی همچون خانم دکتر ابوالحمد و همکاران دیگر از آزمایشگاه لایه نازک دانشکده مهندسی برق و دانشکدة علوم دانشگاه تهران دارد.

 

 1- پروژه تبدیل گاز طبیعی به سوختهای مایع (GTL) از طریق سنتز فیشر تروپش

درفرایند FTS گاز های  CO, H2 حاصل از رفرمینگ گاز طبیعی در حضور کاتالیستها (معمولا کبالت روی پایه های آلومینا, سیلیس, یا تیتانیا) و با پروموتر های مختلفی همچون  CeO2, ZrO2, K2O, Re, Ru به سوختهای مایع تبدیل می گردد. مشکلات اصلی این فرایند  سلکتیویته پایین محصولات میان تقطیر وغیر فعال شدن کاتالیست در اثر برهمکنش بالای بین کبالت و پایه ها می باشد.

کاربرد ها: با توجه به منابع عظیم گاز طبیعی کشور و عدم توجیه اقتصادی انتقال آن به مراکز مصرف دور دست, این گاز از طریق سنتز کاتالیستی فیشر-تروپش (FTS) به سوختهای هیدروکربنی مایع  تبدیل می گردد (GTL) که قابل بهبود کیفیت و استفاده بعنوان سوخت تمییز و یا صادرات بوده و یکی از طرحهای استراتژیک کشور می باشد.

ویژگیها / امتیازات برجسته: در میان روشهای مختلف تبدیل گاز طبیعی از جمله بهLNG  , DME و متانل, تبدیل آن به سوختهای معمول هیدروکربنی مایع از طریق سنتز فیشر-تروپش از تکنولوژیهای صنعتی شده بوده و مورد توجه کشور های مختلفی همچون مالزی, قطر و کشور ما می باشد.

سازمانها و صنایع ذینفع: وزارت نفت بخصوص صنایع پتروشیمی استفاده کنندگان این تكنولوژی می باشند.

 2- پروژه سنتز نانو لوله های كربنی به روش نشاندن كاتالیستی گاز طبیعی

نانو لوله های کربنی به روش نشاندن كاتالیستی بخار شیمیایی (CCVD) با استفاده از متان، CO و اتان در آزمایشگاه کاتالیست و مهندسی واکنشها- دانشکده مهندسی شیمی پردیس دانشکده های فنی سنتز گردیده، که كاتالیست شامل فلزات  Mo , Co , Ni روی پایه  SiO2 می باشد.

كاربردها و ویژگیها / امتیازات برجسته: نانو تكنولوژی یكی از فناوری های جدید و تحقیقاتی دنیا بوده و سریعا رو به گسترش می باشد. توسعه این تكنولوژی از جمله برنامه های استراتژیك كشورهای پیشرفته بوده و از طرف مدیریت كلان كشور نیز مورد توجه شایسته قرار گرفته است. این فناوری تغییرات اساسی در همه شاخه های علوم و مهندسی، از جمله مواد, الکترونیک و بیوتکنولوژی، و در نتیجه زندگی بشر خواهد داشت. در میان محصولات متنوع نانوتكنولوژی، نانو لوله های كربنی دارای كاربردهای متنوعی, از جمله تهیه کمپوزیت ها, جاذبها، حسگرها, پایه های کاتالیست, ذخیره سازی هیدروژن, صنایع دفاعی و الکترونیک می باشد.

سازمانها و صنایع ذینفع: صنایع نفت و گاز و پتروشیمی و انرژی, صنایع خودرو سازی, سازمان حفاظت محیط زیست

 

3- پروژه تبدیل پلاسما كاتالیستی گاز طبیعی به اتیلن و C2+

در حال حاضر اغلب مواد حد واسط پتروشیمی از نفتا تولید می گردد كه علاوه بر محدودیت تولید آن, یكی از فراورده های با ارزش می باشد. وجود منابع عظیم گاز طبیعی, جایگزینی آنرا با نفتا ضروری می نماید. با وجود این پتانسیل انجام تحقیق و توسعه فناوری تبدیل گاز ضرورت تام داشته و در اقتصاد و توسعه پایدار كشور تاثیر بسزائی خواهد داشت.

كاربردها:

-           تولید مستقیم اتیلن و استیلن از گاز طبیعی برای صنایع پتروشیمی

-           تولید گاز سنتز در فشار و دمای پایین برای صنایع نفت, پتروشیمی, فولاد و ...

-           تبدیل گاز كربنیك به فراورده های با ارزش مثل متانل در دمای پایین

-           تولید مستقیم هیدروكربن های سنگین تر از گاز طبیعی (GTL)

سازمانها و صنایع ذینفع: صنایع نفت (پالایش نفت, گاز و پتروشیمی) و سازمان حفاظت محیط زیست

 

4-  پروژه مبدل كاتالیستی نوع پروسکایت

مبدل‌های كاتالیستی, با استفاده از فلزات گرانبهای Rh , Pd, Pt ,  از سالهای 1975 برای کاهش آلاینده های CO , هیدروكربنها و  NOX ناشی از گاز های اگزوز اتومبیلهای بنزینی  در کشور های پیشرفته و صنعتی بکار گرفته شده است. در عین حال, بهای این فلزات سهم عمده ای در قیمت مبدل كاتالیستی دارد. در این طرح, پروسكایت كه یك عامل فعال كاتالیستی بوده و به مراتب ارزانتر است, جایگزین بیش از 50 در صد از فلزات گرانبها خواهد شد.

كاربردها: :  بیش از 70% آلودگی هوای شهر های بزرگ کشور ناشی از وسائط نقلیه موتوری می باشد. مبدل‌های كاتالیستی از سالهای 1975 برای کاهش آلاینده های  اتومبیلهای بنزینی  در کشور های پیشرفته و صنعتی بکار گرفته شده است. با توجه به حجم تولید بالای خودرو و استفاده از بنزین بدون

سرب در كشور، ضرورت استفاده از مبدل های كاتالیستی با كارایی بالا و قیمت مناسب ضروری می باشد. پیش بینی می شود كه با انجام این طرح زمینه برای كاهش آلودگی محیط زیست و صرفه جویی ارزی فراهم گردد.

ویژگیها / امتیازات برجسته: در این طرح مبدل کاتالیست ارزان قیمت و پایدار ساخته شده و با گسترش استفاده از آن در کشور, آلودگی شهر های بزرگ بشدت کاهش خواهد یافت.

سازمانها و صنایع ذینفع: سازمان محیط زیست و صنایع خودرو سازی

 

5-  پروژه ساخت نانو ذرات اکسید فلزات و بررسی عملکرد آنها برای از بین بردن آلاینده های شیمیایی

 

اکسیدهای فلزی در اندازه های نانو دارای دو خاصیت فعالیت بالا و سطح زیاد می باشند. در مقیاس نانو, هرچه ذرات ریزتر باشند دارای فعالیت بالاتری می باشند. نمونة این خاصیت در ذرات نانومتری طلا اخیراً مشاهده شده است. گرچه طلا جزء غیر فعالترین فلزات بوده و حتی اکسیژن را به مقدار ناچیز جذب می کند, در اندازه های نانومتری می تواند حتی در دمای محیط منو اکسید کربن را اکسید نماید. دیگر اکسید فلزات خود فعالیت بالایی داشته و در اندازه های نانو این فعالیت در رفع آلودگیهای شیمیایی به شدت افزایش می یابد. از طرف دیگر کمترین اثر ذرات اندازة نانو, ایجاد سطح بالا برای جذب و تبدیل مواد آلاینده می باشد. 


چهارشنبه 21 بهمن 1388

نسل جدید سوخت های گیاهی جایگزین

   نوشته شده توسط: محمد s    

نسل جدید سوخت های گیاهی جایگزین
نفت و بنزین، سوخت های پایان پذیر فسیلیدر سال 2006، ایالات متحده تقریباً حدود 20.6 میلیون بشکه بنزین در هر روز مصرف کرد، که معادل بیش از 865 میلیون گالن نفت می باشد (منبع: مدیریت اطلاعات انرژی). بنزین این امکان را به شما می دهد که به یک خرید یا یک سفر بروید.

نفت و بنزین، سوخت های پایان پذیر فسیلیدر سال 2006، ایالات متحده تقریباً حدود 20.6 میلیون بشکه بنزین در هر روز مصرف کرد، که معادل بیش از 865 میلیون گالن نفت می باشد (منبع: مدیریت اطلاعات انرژی). بنزین این امکان را به شما می دهد که به یک خرید یا یک سفر بروید. همچنین به گسترش صنعت و پیشرفت تکنولوژِی در علم و دارو کمک کرده و مقدار زیادی ثروت و آسایش نیز فراهم می کند. اقتصاد جهانی مبتنی بر قسمتهای بزرگی از این صنعت از جمله حفاری، پالایش، حمل و نقل و پخش نفت می باشد. شکل 1 - کارگران در حال استخراج نفت اما با این اوصاف، نفت یک منبع نامحدود است که از بقایای فسیل های نباتات و حیوانات دریایی در گذشته های دور تشکیل شده است. حداقل ده میلیون سال طول می کشد تا این بقایا به نفت خام تبدیل شوند و مردم، سریعتر از آن که تولید می شود از آن استفاده می کنند. سرانجام تولیدات نفت به حداکثر خواهد رسید و ما هم روزی آنها را به پایان خواهیم رساند. بعضی از دانشمندان تخمین زدند که این حداکثر در حال رخ دادن می باشد و بعضی دیگر این مهم را در آینده ای نزدیک می بینند. با توجه به این دو نظریه، اکثر مردم معتقدند که ما در قلب یک بحران قریب الوقوع قرار داریم. با این حال، بنزین نقش بزرگی را در فعالیت های روزمره انسان ایفا می کند. چه اتفاقی خواهد افتاد وقتی که ما نفت را به پایان برسانیم؟ اما باید یک منبع انرژی دیگری بیش از این برای تأمین چنین نیرویی ایجاد شود. با افزایش نگرانی ها درباره
ی گازهای گلخانه ای(GHGs) از مصرف سوخت های فسیلی که منجر به گرم شدن جهان می شود، باید توجه داشت که سوخت بعدی باید سوختی پاکیزه باشد. این سوخت باید این استطاعت را داشته باشد و همچنین باید اقتصاد را هم نگه دارد. سریعاً نیاز است که نسل بعدی از سوخت برسد که مردم را برای رهایی و گذر از بنزین کمک کند. به دنبال اینها، جهان نمی تواند تا مرز ساییدگی پیش برود تا یک یا دو دهه ی دیگر سوخت بعدی گسترش و مورد اجرا واقع شده باشد. با قرار دادن همه این موضوعات کنار هم، صداهایی مانند صدایی که از اتاق لباسشویی بیرون می آید به گوش می رسد (منظور همان نچ نچ ها و جواب منفی منتقدان می باشد)، که هیچ سوختی وجود ندارد. نکته حیرت آور آن است که بعد از چندین سال تحقیق و بررسی، سوختی یافت می شود که به نظر می رسد همه ی این وظایفی را که سوخت قبلی بر عهده داشته را تأمین می کند. اتانول (الکل معمولی) شکلی از سوخت است که مشتمل بر کربوهیدرات پیچیده در نباتات می باشد. بعد از دهه ها تحقیقات، متوجه شده اند که آن پتانسیل یک سوخت را دارد.اما بعضی از دانشمندان می گویند فرایندی که اتانول را به طور کم خرج و مؤثر و با بازده تولید کند هنوز بر کسی معلوم نشده است، البته تا اکنون. روینده ترین علف که به عنوان یک علف جایگزین(switchgrass) شناخته می شود، در اطراف ایالات متحده، کانادا، مرکز و جنوب آمریکا و قسمتهایی از آفریقا یافت می شود.اگر این همان طوری که قبلاً نشان داده است، هم اکنون هم باشد و رشد سریعی داشته باشد، می تواند به عنوان سوخت ماشین شما در 20 سال آینده مورد استفاده قرار بگیرد.خوب چگونه یک علف می تواند یک سوخت شود؟ ادامه مطلب را بخوانید تا یک پیش بینی روشن برای switchgrass به عنوان یک جوابی برای بحران قریب الوقوع انرژی را بفهمید. Switchgrass تحقیقات در میان منابعی برای سوخت های زیستی ( زیست سوخت ها یا Biofuels ) شامل هر چیزی از مرغ چاق تا خرده تراشه های چوب شده است! (منظور
این است که شامل هر چیزی می تواند باشد که شاید به فکر شما اصلاً خطور نکند). اما پردازش بیشتر آنها به یک قانون به نام قانون نسبیت انرژی خالص واگذار می شود - مقدار انرژی که در هر واحد خارج می شود و از آن مقدار انرژی که تولید می شود بیشتر نیست - هزینه آن یک مسئله قابل ملاحظه می باشد؛ شگردها و اصول هایی که برای گرفتن سوخت از منابع نباتات و حیوانات موجود می باشد، هزینه بر و گران می باشد. این تحقیقات در مورد switchgrass شاخه شاخه می شوند و بیشتر آنها به نظر می رسد که یک کاندیدخوب برای جایگزینی منبع سوخت می باشد. Switchgrass یک گونه ی طبیعی ابدی در آمریکا است. سریع و به آسانی در دشت ها رشد می کند. یک گونه ی سخت و محکم و بادوام می باشد. در بعضی موارد به عنوان یک تاخت و تاز کننده در نظر گرفته می شود (منظور اینکه شاید برای تهاجم و دفاع مورد استفاده قرار بگیرد). مطالعات سه ساله در شمال داکوتا که در سال 2005 منتشر شده، نشان می دهد که بعضی از گونه های علف می تواند متوسط محصول بیش از هفت تن جرم توده (Biomass) - مواد گیاهی برداشت شده - در هر جریب فرنگی (حدود 4047متر مربع) که بستگی به میزان رطوبت و نوع خاک دارد را تولید کند. { منبع: ایالات متحده - مؤسسه کشاورزی } شکل 2 - یک محقق در حال بررسی علف های کاشته شده در مزارع تحقیقاتی همچنین این گونه علف ها در برابر خشکی و احتیاجات و مواد مغذی کم از جمله کود ، مقاومند. این بدین معنی است که سوخت فسیلی کمی برای تولید آن نیاز است. تراکتورها برای توزیع کودها استفاده می شود و سوخت پمپ هایی که برای آبیاری استفاده می شود از سوخت فسیلی است. آبیاری کمتر و کود کمتر بدین معنی است که توان اولیه انرژی را که به ترتیب عبارت است از هزینه کمتر و انتشار گاز گلخانه ای کمتر، کاهش می دهد. اصافه بر این، طرفداران switchgrass (علف جایگزین) می گویند که سوخت تولید شده از گیاهان، ایالات متحده را ایمن تر و مستقل تر خواهد کرد، از این جهت که آن را
در خود آمریکا می تواند رشد دهد تا اینکه از دیگر کشورها وارد کند. سوخت تولید شده از ساقه تغذیه switchgrass - ماده خام استفاده شده برای تولید یک سوخت تقطیر شده - اتانول سلولزی است. این سوخت الکلی توسط یک واکنش شیمیایی در اثر شکسته شدن سلولزها بوجود می آید- ساختاری که دیواره سلولی در گیاهان ایجاد می کند.مرحله ای که سلولزها در اجزای اصلی شان شکسته می شوند و مخمر اضافه شود، سپس تبدیل به الکل خواهد شد. بعد از تصفیه آن، اتانول تولیدشده را به عنوان سوخت می توان استفاده نمود. با موجود بودن بیشتر سلولز برای استخراج از گیاه، منبع دسترس پذیرتری به اتانول می تواند باشد و switchgrass سرشار از سلولز می باشد. حدود 70 درصد گیاهان از این نوع کربوهیدرات های پیچیده تشکیل شده اند. {منبع: BioCycle} حتی بهتر از آن، ماده چوب(lignin) - محصولی که وقتی آب را از سلولز بزداییم ایجاد می شود - نشان داده که می توان به عنوان سوخت که قدرت می دهد به محصول اتانول گیاهان از آن استفاده نمود. اگر این ماده چوب مهار شود، می تواند از فرایند ایجاد اتانول به طور خود به خودی، پشتیبانی کند. در آغاز از محصولات کود شیمیایی استفاده می شود تا علف رشد کند و با حمل آن برای توزیع و پخش اتانول به پایان می رسد. محقق آزمایشگاه ملی آرگونه(Argonne)، مایکل ونگ، نسبت انرژی را برای علف جایگزین محاسبه کرده است، او فهمیده که یک واحد انرژی که وارد سلولز می شود، محصول اتانول از علف جایگزین(switchgrass) ده برابر انرژی خروجی ایجاد می کند. این بیشتر از اتانول تولید سده از دانه ی آن می باشد. در برابر آن، بنزین یک نسبت انرژی از 1 به 0.81 دارد. بدین معنی ست که انرژی بیشتری نیاز است تا بازده بیشتری داشته باشد. همچنین آقای مایکل ونگ (Michael Wang) فهمیده که اتانول از علف جایگزین(switchgrass) ممکن است سوخت کمتر از 70 درصد نیاز داشته باشد تا از بنزین و اتانول E85- ترکیبی از 85 درصد اتانول و 15 درصد
بنزین- که 86 درصد گاز گلخانه ای کمتر از بنزین منتشر می کند، تولید شود. به نظر می رسد که استفاده از علف جایگزین(switchgrass) به عنوان جایگزین سوخت به خوبی در حال پیشرفت است. پس تأخیر برای چیست؟ مرحله پالایش آسان به نظر می رسد، و در حقیقت هم همین طور است. دقیقاً مانند حرف زدن خیلی ساده می باشد. اما ایجاد اتانول از علف جایگزین(switchgrass) با چالش روبه رو است. مسائل و راه حل های علف جایگزین(switchgrass) در حالی که این سوخت با انتشار مطالعات جدید در مورد علف جایگزین(switchgrass) پاکیزه تر و مناسب تر می شود، گیاهان می توانند نقش مهمی در آسودگی خاطر انرژی در آینده بازی کنند، که این کلمه آینده کلیدی است. فعلاً، فرایند گرفتن سلولز از گیاهان مشکلات و گرانی را تأیید می کند. سلولز از مواد گیاهی که توسط هر نوع گونه آنزیم تولید می شود، ناشی می شود، که بسته به نوع مواد گیاهی که استفاده می شود دارد. این کاتالیزورها به کربوهیدرات های پیچیده خورانده می شوند،مثل شکر و سلولز بیرونی و دی اکسید کربن در فرایند از بین می روند. این آنزیم ها گران هستند اگر چه حدود 20 سنت برای هر گالن اتانول خالص می باشد. {منبع: کمیسیون تجاری فدرال} اضافه بر این فرایند تخمیر سلولز با مخمر یک آنزیم متفاوت نیاز دارد که این هم هزینه را بالا می برد. در سال 2006، متخصص ژنتیک گیاه، آلبرت (Albert Kausch) گفت که با همین روش جاری کشت و برداشت، هزینه هر گالن اتانول سلولزی 2.70 $ می شود که باز هم ارزانتر از بنزین می باشد. اما او معتقد است که می شود تا حدود 1$ در هر گالن هم برسیم. {منبع: Newswise} اتانول E85 به سرعت در حال فراگیر شدن در پمپ های بنزین می باشد. با بهینه سازی این نوع سوخت، میتوان قیمت آن را تا 1 دلار برای هر گالن کاهش داد. یکی از راه های کاهش این هزینه چشمگیر، گسترش دادن آنزیم ارزانتر و پیدا کردن یک آنزیم واحد که هم سلولز را بشکند و هم اتانول را مخمرسازی هستیم بردن آن از پالایشگاه به ایستگاه سوخت می باشد. اتانول شدیداً خورنده می باشد و نمی شود توسط خط لوله همان طوری که نفت و بنزین حمل می شوند، حمل شود. بدین معنی است که باید توسط کامیون ها حمل شود که هم به هزینه محصول اضافه می کند و هم نسبت انرژی را کاهش می دهد،به خاطر اینکه که کامیون های بزرگ نفت کش(کشتی های نفت کش) سوخت فسیلی زیادی نیاز دارند تا اتانول را برای توزیع، حمل و نقل کنند. مایکل ونگ می گوید که چالش های توزیع اتانول تا حدودی، توسط سیستم های راه آهن غلبه می شود تا آن را تا دورترین نقاط ممکن حمل کنند. او همچنین می گوید، هنگامی که شما آن را در میدوست (منطقه ای در ایالات شمالی ایالات متحده از غرب اهایو تا کوه های راکی:Midwest) پالایش می کنید و قصد انتقال آن به غری را دارید، مسئله موجود حمل و نقل آن می باشد. شما باید از راه آهن استفاده کنید. دیگر مسئله موجود برای اتانول علف جایگزین(switchgrass) که با آن مواجه ایم، مقادیر زمین های موجود برای کشت آن می باشد.تحقیقات دانشگاه تنزی(Tennessee) به این نتیجه رسیده که ایالات متحده سالیانه می تواند 153 میلیون تن علف جایگزین(switchgrass) خشک همراه با پس مانده محصول-موادی که بعد از برداشت محصول باقی می مانند مثل ساقه ها و دانه ها- به عنوان ساقه مغذی اتانول تولید کند. این تحلیل نشان می دهد، به این نتیجه می رسیم که حدود 5.3 درصد کاهش در مصرف بنزین در ایالات متحده خواهیم داشت. احتمالاً تحقیقات و تکنولوژی آنزیم می تواند بر این موانع غلبه کند.جیسون گرامت از کمیسیون ملی سیاست گذاری انرژی (NCEP) پیشنهاد می کند گسترش رگه های علف جایگزین(switchgrass) را که می تواند بازده تولید هر تن در جریب فرنگی را افزایش دهد. با افزایش بازده تولید اتانول حدود یک- سوم، معادل با دو برابر کردن بازده همه وسیله ها در آمریکا می باشد. قطعاً پول هم می تواند بر این موانع غلبه کند. هم کمپانی های انرژی و هم گروه های تحقیقاتی برداشت محصول کند. یکی دیگر از مسائل که با آن روبه رو
هستیم بردن آن از پالایشگاه به ایستگاه سوخت می باشد. اتانول شدیداً خورنده می باشد و نمی شود توسط خط لوله همان طوری که نفت و بنزین حمل می شوند، حمل شود. بدین معنی است که باید توسط کامیون ها حمل شود که هم به هزینه محصول اضافه می کند و هم نسبت انرژی را کاهش می دهد،به خاطر اینکه که کامیون های بزرگ نفت کش(کشتی های نفت کش) سوخت فسیلی زیادی نیاز دارند تا اتانول را برای توزیع، حمل و نقل کنند. مایکل ونگ می گوید که چالش های توزیع اتانول تا حدودی، توسط سیستم های راه آهن غلبه می شود تا آن را تا دورترین نقاط ممکن حمل کنند. او همچنین می گوید، هنگامی که شما آن را در میدوست (منطقه ای در ایالات شمالی ایالات متحده از غرب اهایو تا کوه های راکی:Midwest) پالایش می کنید و قصد انتقال آن به غری را دارید، مسئله موجود حمل و نقل آن می باشد. شما باید از راه آهن استفاده کنید. دیگر مسئله موجود برای اتانول علف جایگزین(switchgrass) که با آن مواجه ایم، مقادیر زمین های موجود برای کشت آن می باشد.تحقیقات دانشگاه تنزی(Tennessee) به این نتیجه رسیده که ایالات متحده سالیانه می تواند 153 میلیون تن علف جایگزین(switchgrass) خشک همراه با پس مانده محصول-موادی که بعد از برداشت محصول باقی می مانند مثل ساقه ها و دانه ها- به عنوان ساقه مغذی اتانول تولید کند. این تحلیل نشان می دهد، به این نتیجه می رسیم که حدود 5.3 درصد کاهش در مصرف بنزین در ایالات متحده خواهیم داشت. احتمالاً تحقیقات و تکنولوژی آنزیم می تواند بر این موانع غلبه کند.جیسون گرامت از کمیسیون ملی سیاست گذاری انرژی (NCEP) پیشنهاد می کند گسترش رگه های علف جایگزین(switchgrass) را که می تواند بازده تولید هر تن در جریب فرنگی را افزایش دهد. با افزایش بازده تولید اتانول حدود یک- سوم، معادل با دو برابر کردن بازده همه وسیله ها در آمریکا می باشد. قطعاً پول هم می تواند بر این موانع غلبه کند. هم کمپانی های انرژی و هم گروه ها برای امکانات و تسهیلات اتانول سلولزی پول خرج کرده اند. شرکت های مختلفی به دانشگاه ها و مراکز تحقیقات زیادی پول دادن تا تحقیقات خود را در مورد این سوخت تکمیل کنند. با این مقادیر پولی که به پای تحقیقات اتانول سلولزی ریخته شده است و بیشتر از این هم در راه است - البته بدون حمایت و طرفداری عموم - با این اوصاف تصور کردن آن برای چند دهه ی بعد دشوار نیست.روزی اتانول اصلی علف جا جایگزین(switchgrass) باک ماشین های ما را پر خواهد کرد. اما علف جایگزین(switchgrass) همچنان مشکلات خودش را دارد و شک برانگیز می باشد.


چهارشنبه 21 بهمن 1388

مزایای بیوپلیمر

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

عنوان : مزایای بیوپلیمر

كلمات كلیدی: بیوپلیمر، پلیمرهای زیستی، باكتری، گیاه، تولیدكنندگان
 

پلیمر های متداول امروزی از نفت خام ساخته می شوند كه با توجه به محدود بودن منابع نفتی باید به تدریج با بیوپلیمر ها كه از منابع تجدید شونده ساخته می شوند، جانشین شوند.

بیوپلیمر از نظر بیوشیمی دان ها عبارت است از ماكرومولكول های بیولوژی كه از تعداد زیادی زیر واحد كوچك و شبیه به هم كه با اتصال كووالانسی به هم متصل شده اند ویك زنجیره طولانی را ایجاد می كنند، ساخته شده اند.

پلیمر های متداول امروزی از نفت خام ساخته می شوند كه با توجه به محدود بودن منابع نفتی باید به تدریج با بیوپلیمر ها كه از منابع تجدید شونده ساخته می شوند، جانشین شوند. بیوپلیمر از نظر بیوشیمی دان ها عبارت است از ماكرومولكول های بیولوژی كه از تعداد زیادی زیر واحد كوچك و شبیه به هم كه با اتصال كووالانسی به هم متصل شده اند ویك زنجیره طولانی را ایجاد می كنند، ساخته شده اند.

 در روند طبیعی، بیوپلیمر ها و یا همان ماكرومولكول ها، تركیبات داخل سلولی هستند كه قابلیت زنده ماندن را به ارگانیسم در شرایط سخت محیطی می دهند.مواد بیوپلیمری در شكل های گوناگونی توسعه یافته اند؛ بنابراین ظرفیت استفاده در صنایع گوناگون را دارند. توسعه مواد بیوپلیمری به چنددلیل اهمیت دارد. اول این كه این مواد بر خلاف پلیمر های امروزی كه از مواد نفتی به دست می آیند، به محیط زیست برگشت پذیر هستند؛ بنابراین موادآلوده كننده محیط زیست به شمار نمی آیند. در این خصوص مواد بیوپلیمری در ساخت پلاستیك ها به دو صورت استفاده قرار می شوند.

 اول استفاده از پلاستیک هایی كه درآنها یک ماده تخریب پذیر(مانند نشاسته) به یک پلاستیک متداول (مانندپلی اتیلن) اضافه می شود، درنتیجه این ماده به افزایش سرعت تخریب پلاستیک کمک می کند. این مواد چند سالی هست که وارد بازار شده اند و با آن که کمک زیادی به کاهش زباله های پلاستیکی کرده اند، اما به دلیل این که در آنها از همان پلاستیک های متداول تخریب ناپذیر استفاده می شود و استفاده از مقدار زیادی مواد تخریب پذیر در پلاستیک ویژگی آن را تضعیف می کند، موقعیت چندان محکمی ندارند.

دوم استفاده از پلاستیک های تخریب پذیر ذاتی است که به دلیل ساختمان شیمیایی خاص به وسیله باکتری ها، آب یا آنزیم ها در طبیعت تخریب می شوند و خیلی سریع تر از نوع اول به محیط زیست بر می گردند، دردرجه دوم اهمیت مواد بیوپلیمری به وسیله موجودات زنده ساخته می شوند و در نتیجه در چرخه ساخت و تجزیه مواد بیولوژیك قرار می گیرند، پس هیچ گاه منابع آن محدود و تمام شدنی نیست، در حالی كه مواد پلیمری و پلاستیكی امروزی از سوخت های فسیلی ساخته می شود كه منابع آن محدود و تمام شدنی است. هر چند این منابع در حال حاضر و به ویژه در كشور ما به وفور یافت می شوند، ولی روزی تمام خواهند شد. سومین مزیت بیوپلیمر ها، اقتصادی بودن این مواد است، زیرا تولید بیوپلیمر نیاز زیادی به كارخانه و صنعت پیشرفته ندارد و با حداقل امكانات می توان به تولید آن مبادرت ورزید. همچنین قیمت بالای نفت خام، كشور ها را به سوی استفاده از این مواد سوق داده است.

هر چند امروزه برای کاربردهای بسیار خاص مانند نخ بخیه جراحی(نخ بخیه حل شونده) به کار می روند، ولی دیری نخواهد پایید كه به استفاده گسترده از این پلیمر ها توجه خواهد شد. سه گروه از موجودات زنده می توانند بیوپلیمرها را تولید كنند كه عبارتند از:گیاهان، جانوران و میكروارگانیسم ها كه از این میان گیاهان و میكروارگانیسم ها اهمیت بیشتری دارند.

گیاهان تولیدكننده
بیشترین تحقیقات بیوپلیمری روی مهندسی ژنتیك گیاهان تولیدكننده فیبر مانند كتان، كنف و ... متمركز شده است. به عبارت دیگر، توسعه واكنش های مولكولی درون سلولی گیاهان كه به تولید مواد بیوپلیمری منجر می شود، مورد توجه مهندسان ژنتیك و بیوتكنولوژی قرار گرفته است. مواد بیوپلیمری كه در سلول های گیاهی ساخته می شود، بیشتر از جنس پلی هیدروكسی بوتیرات (PHB) است. این ماده از نظر خصوصیات فیزیكی و مكانیكی بسیار شبیه پلی پروپیلن حاصل از مواد نفتی است. امروزه با همسانه سازی كردن ژن تولید كننده پلیمر پلی هیدروكسی بوتیرات در گیاهان معمولی كه قابلیت تولید بیوپلیمر را ندارند، توانسته اند این محصول پلیمری را به طور انبوه تولید كنند. گیاهان، نیشكر، یونجه، درخت خردل و ذرت برای تولید این بیوپلیمر از طریق مهندسی ژنتیك انتخاب شده اند كه ژن تولید كننده این پلیمر به داخل ژنوم این گیاهان وارد می شود و گیاه یادشده را به ساختن بیوپلیمر پلی هیدروكسی بوتیرات قادرمی سازد.

ارگانیه های تولیدكننده بیوپلیمر ها
درحدود ۸۰ سال قبل برای نخستین بار بیوپلیمر پلی هیدروكسی بوتیرات از باكتری باسیلوس مگاتریوم جدا سازی شد. ازآن پس دانشمندان بیوپلیمر به دنبال یافتن راه هایی هستند كه تولیدات بیوپلیمری باكتریایی را توسعه دهند و به صورت تجاری درآورند.


بیوپلیمر هایی كه سلول های باكتریایی قادر به تولید آن هستند و از آنها جداسازی شده اند، عبارتند از: پلی هیدروكسی آلكانوات (PHA)، پلی لاكتیك اسید (PLA) و پلی هیدروكسی بوتیرات (PHA). این بیوپلیمر ها از نظر خصوصیات فیزیكی به پلیمر های پلی استیلن و پلی پروپیلن شبیه هستند. بیوپلیمر های میكروبی در طبیعت به عنوان تركیبات داخل سلولی میكروب ها یافت می شوند و بیشتر زمانی كه باكتری ها در شرایط نامساعد محیطی قرار می گیرند، اقدام به تولید این مواد می كنند. این مواد در حالت طبیعی به عنوان یك منبع انرژی راحت و در دسترس عمل می كنند.

 

 همچنین هنگامی كه محیط اطراف باكتری غنی از كربن باشد و از نظر دیگر مواد غذایی مورد استفاده باكتری دچار كمبود باشد، باكتری اقدام به ساخت بیوپلیمر های یادشده می كند. باكتری ها برای ساختن بیوپلیمر های PHA و PHB از واكنش های تخمیری استفاده می كنند كه در این واكنش ها نیز ازمواد خام گوناگونی استفاده می شود. PHB به وسیله یك باكتری به نام استافیلوكوكوس اپیدرمیس ساخته می شود كه روی تفاله های حاصل از واكنش های روغن گیری دانه های كنجد رشد می كند و این بیوپلیمر را می سازد.

 PHB در درون سیتوپلاسم باكتری به صورت دانه های ذخیره ای (اینكلوژن بادی) ذخیره می شود كه این مواد را به وسیله سانتریفیوژ و واكنش های شست وشوی چند مرحله ای می توان استخراج و خالص سازی و ازآن استفاده كرد.در یك نتیجه گیری كلی در مورد استفاده از بیوپلیمر ها به جای پلاستیك ها و پلیمر های نفتی می توان گفت كه با توجه به ماهیت و خصوصیات بیوپلیمر ها كه مواد تجدید شونده و قابل برگشت به محیط زیست و یا به عبارتی دوست محیط زیست هستند، استفاده از آنها كاری معقول و اقتصادی خواهد بود. از سوی دیگر، با توجه به قیمت بالای نفت خام و محدود بودن منابع آن، استفاده از آن برای تولید مواد پلاستیكی كه هم آلوده كننده محیط زیست است و هم در جامعه ما ارزش چندانی ندارد، كاری غیر اقتصادی است. پس امید می رود با توجه به سرعت روز افزون علم در زمینه مواد بیوپلیمری در بیشتر كشورها، دركشور ما نیز به این مقوله توجه بیشتری شود و با جانشین كردن مواد بیوپلیمری با پلیمر های نفتی، طلای سیاه را برای آیندگان به میراث بگذاریم
 


چهارشنبه 21 بهمن 1388

برج های تقطیر

   نوشته شده توسط: محمد s    

برج های تقطیر:
بطور کلی برج تقطیر شامل 4 قسمت اصلی می باشد:
1- برج 2-سیستم جوشاننده 3-سیستم چگالنده 4-تجهیزات جانبی شامل انواع سیستم های کنترل کننده ، مبدل های حرارتی میانی،پمپ ها و خازن جمع آوری محصول.

1- برج: برج های مورد استفاده در صنعت در 2 دسته اساسی زیرطبقه بندی می شوند 1- برج های سینی دار 2- برج های پر شده .
1-1- برج های سینی دار ؛ اساساً در 4 دسته زیر خلاصه می شوند . الف: برج های سینی دار از نوع کلاهک های (فنجانی) ب: برج سینی دار از نوع غربالی پ : برج سینی دار از نوع در یچه ای ت: برج سینی دار از نوع فورانی .

طرز کار یک برج سینی دار: بطور کلی فرآیند هایی که در یک برج سینی دار اتفاق می افتد، عمل جداسازی مواد است.در فرآیند تقطیر منبع حرارتی (جوشاننده)،حرارت لازم راجهت انجام عمل تقطیرو تفکیک مواد سازنده یک محلول تأمین می کند . بخار بالا رونده از برج با مایعی که از بالای برج بسمت پایین حرکت می کند ، بر روی سینی ها تماس مستقیم پیدا می کنند.این تماس باعث افزایش دمای مایع روی سینی می شود و در نهایت باعث نزدیک شدن دمای مایع به دمای حباب می شود .با رسیدن مایع به دمای حباب به تدریج اولین ذرات بخارحاصل می شود که این بخارات غنی از ماده فرار (ماده ای که از نقطه جوش کمتر یا فشار بالاتری برخوردار است) می باشد.ازطرف دیگردر فاز بخار مواردی که از نقطه جوش کمتری برخوردار هستند تحت عمل میعان قرار گرفته و بصورت فاز مایع به سمت پایین برج حرکت می کند. مهمترین عملکرد یک برج ایجاد سطح تماس مناسب بین فازهای بخار و مایع است. هرچه سطح تماس افزایش یابد عمل تفکیک با راندمان بالاتری صورت می گیرد.

2- سیستم جوشاننده: جوش آورها عموماً در قسمت انتهای برج و کنار آن قرار داده می شوند و وظیفه تأمین حرارت یا انرژی لازم را برای انجام عمل تقطیر به عهده دارند. معمولاً بعنوان یک مرحله تعادلی درعمل تقطیر و بعنوان یک سینی در برج های سینی دار در نظر گرفته می شوند.
انواع جوش آور ها عبارتند از: 1- دیگ های پوشش 2-جوش آورهای داخلی3-جوش آور نوع Kettle 4-جوش آور ترموسیفونی عمودی 5-جوش آورترمو سیفونی افقی 6- جوش آور نوع سیر کلاسیون اجباری.

3-سیستم چگالنده:
نقش چگالنده اساساً تبدیل بخارهای حاصل از عمل حرارت دهی به مخلوط،به مایع است. این امردر اصطلاح میعان یا چگالش نامیده می شود و دستگاهی که این عمل در آن رخ می دهد چگالنده نام دارد. بطور کلی چگالنده ها به 2 نوع تقسیم می شوند؛
1-چگالنده های کامل 2-چگالنده های جرئی.

در صورتی که تمام بخار بالای برج به مایع تبدیل شود و بخشی از آن وارد برج شده و بخشی دیگر آن وارد مخزن جمع آوری محصول می گردد عمل میعان کامل انجام شده است. اما اگر بخشی از بخارهای حاصل مایع شده و بخشی دیگر بصورت بخار از چگالنده خارج شود به آن یک چگالنده جزئی گفته می شود.
حال به بررسی انواع برج های نام برده در بالا خواهیم پرداخت.

1- برج های تقطیر با سینی کلاهدار(کلاهکی):
در این نوع برج ها ، تعداد سینی ها در مسیر برج به نوع انتقال ماده و شدت تفکیک بستگی دارد. قطر برج و فاصله میان سینی ها به مقدار مایع و گازی که در واحد زمان از یک سینی می گذرد وابسته است ،از آنجاییکه روی هر یک از سینی ها تغییر فاز رخ می دهد هر یک از این سینی ها یک مرحله تفکیک تلقی می شوند. برای اینکه بازدهی انتقال ماده در هر سینی به بیشترین حد برسد باید زمان تماس میان دو فاز و سطح مشترک آنها به بیشترین حد ممکن برسد.

بخش های مختلف برج تقطیر با سینی کلاهدار:
بدنه و سینی ها: جنس بدنه معمولاً از فولاد ریخته است و جنس سینی ها از چدن.فاصلۀ سینی ها را معمولاً با توجه به شرایط طراحی، درجه خلوص و بازدهی کار جدا سازی انتخاب می کنند.با بیشتر شدن قطر برج، فاصلۀ بیشتری برای سینی ها در نظر گرفته می شود.
سرپوش ها یا کلاهک ها:جنس آنها از چدن می باشد و نوع آنها با توجه به نوع تقطیر انتخاب می شود و تعدادشان در هر سینی به بیشترین حد مجاز عبور گاز از سینی بستگی دارد.
موانع یا سدها: برای کنترل بلندی سطح مایع روی سینی به هر سینی سدی به نام"وییر Wier " قرارمی دهند تا از پایین رفتن سطح مایع از حد معینی جلو گیری کند. بلندی سطح مایع درون سینی باید چنان باشد که گازهای بیرون آمده ازشکافهای سرپوش ها بتوانند از درون آن گذشته و زمان گذشتن هر حباب به بیشترین حدممکن برسد. اثر افزایش زمان گذشتن حباب ازمایع، زمان تماس گاز و مایع زیاد شده، بازده سینی ها بالا می رود.

2-برج های تقطیر با سینی مشبک (غربالی):
در این نوع برج ها ، اندازه مجراها یا شبکه ها باید چنان تعیین شود که فشار گاز بتواند گاز را از مایع با سرعتی مناسب عبور دهد. عامل مهّمی که دربازده این سینی ها مؤثر است، شیوه کارگذاری آنها در برج است اگراین سینی ها کاملاً افقی قرار نداشته باشند، بلندی مایع درسطح سینی یکنواخت نبوده و گذر گاز از همۀ مجرا ها یکسان نخواهد بود.
یک نکته قابل تأمل دراین نوع برج،خورندگی فلز سینی هاست چون براثر خورندگی ، قطر سوراخ ها زیاد می شود که در نتیجه مقدار زیادی بخار با سرعت کم از درون آن مجاری خورده شده گذر خواهد کرد.(می دانیم که اگر سرعت گذشتن گاز از حد معینی کمتر گردد مایع از مجرا به سوی پایین حرکت کرده بازدهی کار تفکیک کاهش خواهد یافت).

3-برج های تقطیر با سینی های دریچه ای:
این نوع سینی ها مانند سینی های مشبک هستند با این اختلاف که دریچه ای متحرک روی این مجرا را گرفته است.در صنعت نفت دو نوع از این سینی ها بکار میروند:
1-انعطاف پذیر: همانطور که از نام آن بر می آیددریچه ها می توانند بین دو حالت خیلی باز یا خیلی بسته حرکت کنند.
2- صفحات اضافی: دراین نوع سینی ها دو دریچه یکی سبک که درکف سینی قرار می گیرد و دیگری سنگین که برروی سه پایه ای قرارگرفته، تعبیه شده است. هنگامیکه بخار کم باشد، تنها سرپوش سبک به حرکت درمی آیدواگر مقدار بخار از حد معینی بیشتر باشد ، هردو دریچه حرکت می کنند.

4- برج های انباشته(پر شده):
دربرج های انباشته، به جای سینی ازتکه ها یا حلقه های انباشتی استفاده میشود.در برج های انباشته حلقه ها یا تکه های انباشته باید به گونه ای انتخاب شوند که دو هدف زیر را عملی کنند:
1-ایجاد بیشترین سطح تماس میان مایع و بخار 2-ایجاد فضای مناسب برای گذاشتن سیال از بستر انباشته.
مواد انباشتی باید دارای تمایل ترکیب با سیال درون برج نباشند و نیز باید به اندازه کافی مستحکم باشندتا براثراستفاده شکسته نشود و تغییرشکل ندهند
این را هم بدانیم که مواد انباشتی را به 2 روش درون برج قرار می دهند:
1-پرکردن منظم : ازمزایای این نوع پرکردن،کمتربودن افت فشاراست که درنتیجه حجم بیشر مایع را ازآن گذراند.
2-پرکردن نامنظم : از مزایای این نوع پر کردن ،میتوان به کم هزینه بودن آن اشاره کرد ولی افت فشار بخار درگذر برج زیاد خواهد بود.

مقایسه برج های انباشته با برج های سینی دار:
دربرج های انباشته عموماً افت فشار نسبت به برج های سینی دار کمتر است ولی اگردر مایع ورود برج ،ذرات معلق باشد ،برج های سینی دار بهتر عمل می کنند.زیرا در برج های انباشته ،مواد معلق ته نشین شده وسبب گرفتگی و برهم خوردن جریان مایع می گردد.
اگر برج بیش ازحدمتوسط باشد، برج سینی دار بهتر است زیرا اگر در برج های انباشته قطر برج زیاد باشد تقسیم مایع در هنگام حرکت از بستر انباشته شده یکنواخت نخواهد بود. در برج های سینی دار میتوان مقداری از محلول را به شکل فرآیندهای کناری از برج بیرون کشید، ولی در برجهای انباشته این کار شدنی نیست.کارهای تعمیراتی در درون برج های سینی دارآسانتر انجام می گیرد.تمیز کردن برج های انباشته ، از آنجا که بیش از هر چیز آنها را خالی کرده و بعد آنها را تمیز نماییم ، بسیار پرهزینه خواهد بود


چهارشنبه 21 بهمن 1388

انواع تقطیر

   نوشته شده توسط: محمد s    

انواع تقطیر
·
تقطیر ساده غیر مداوم: در این روش تقطیر، مخلوط حرارت داده می‌شود تا بحال جوش درآید بخارهایی که تشکیل می‌شود غنی از جزء سبک مخلوط می‌باشد پس از عبور از کندانسورها (میعان کننده ها) تبدیل به مایع شده، از سیستم تقطیر خارج می‌گردد. به تدریج که غلظت جزء سنگین مخلوط در مایع باقی مانده زیاد می‌شود، نقطه جوش آن بتدریج بالا می‌رود. به این ترتیب، هر لحظه از عمل تقطیر، ترکیب فاز بخار حاصل و مایع باقی مانده تغییر می‌کند.
·
تقطیر ساده مداوم: در این روش، مخلوط اولیه (خوراک دستگاه) بطور مداوم با مقدار ثابت در واحد زمان، در گرم کننده گرم می‌شود تا مقداری از آن بصورت بخار درآید، و به محض ورود در ستون تقطیر، جزء سبک مخلوط بخار از جزء سنگین جدا می شود و از بالای ستون تقطیر خارج می‌گردد و بعد از عبور از کندانسورها، به صورت مایع در می‌آید جزء سنگین نیز از ته ستون تقطیر خارج می‌شود. قابل ذکر است که همیشه جزء سبک مقداری جزء سنگین و جزء سنگین نیز دارای مقداری از جزء سبک استتقطیر تبخیر آنی (ناگهانی): وقتی محلول چند جزئی مانند نفت خام را حرارت می‌دهیم، اجزای تشکیل دهنده آن بترتیب که سبکتر هستند، زودتر بخار می‌شود. برعکس وقتی بخواهیم این بخارها را سرد و دوباره تبدیل به مایع کنیم، هر کدام که سبکتر باشد دیرتر مایع می‌گردد. با توجه به این خاصیت، می‌توانیم نفت خام را به روش دیگری که به آن "تقطیر آنی" گویند، تقطیر نماییم. در این روش، نفت خام را چنان حرارت می‌دهیم که ناگهان همه اجزای آن تبدیل به بخار گردد و سپس آنها را سرد می‌کنیم تا مایع شود. در اینجا، بخارها به ترتیب سنگینی، مایع می‌شوند یعنی هرچه سنگین‌تر باشند، زودتر مایع می‌گردند و بدین گونه، اجزای نفت خام را با ترتیب مایع شدن از هم جدا می‌کنیم.
·
تقطیر در خلا: با توجه به اینکه نقطه جوش مواد سنگین نفتی نسبتا بالاست و نیاز به دما و انرژی بیشتری دارد، و از طرف دیگر، مقاومت این مواد در مقابل حرارت بالا کمتر می‌باشد و زودتر تجزیه می‌گردند، لذا برای جداکردن آنها از خلا نسبی استفاده می‌شود. در این صورت مواد دمای پایین‌تر از نقطه جوش معمولی خود به جوش می‌آیند. در نتیجه، تقطیر در خلا، دو فایده دارد: اول این که به انرژی و دمای کمتر نیاز است، دوم اینکه مولکولها تجزیه نمی‌شوند. امروزه در بیشتر موارد در عمل تقطیر، از خلا استفاده می‌شود. یعنی این که: هم تقطیر جزء به جزء و هم تقطیر آنی را در خلا انجام می‌دهند· تقطیر به کمک بخار آب: یکی دیگر از طرق تقطیر آن است که بخار آب را در دستگاه تقطیر وارد می‌کنند در این صورت بی آنکه خلاء‌ای ایجاد گردد، اجزای نفت خام در درجه حرارت کمتری تبخیر می‌شوند. این مورد معمولا در زمانی انجام می‌شود که در نقطه جوش آب، فشار بخار اجزای جدا شونده بالا باشد تا به همراه بخار آب از مخلوط جدا گردند.تقطیر آزئوتروپی: از این روش تقطیر معمولا در مواردی که نقطه جوش اجزاء مخلوط بهم نزدیک باشند استفاده می‌شود، جداسازی مخلوط اولیه، با افزایش یک حلال خاص که با یکی از اجزای کلیدی، آزئوتوپ تشکیل می‌دهد امکان‌پذیر است. آزئوتروپ محصول تقطیر یا ته مانده را از ستون تشکیل می‌دهد و بعد حلال و جزء کلیدی را از هم جدا می‌کند. اغلب، ماده افزوده شده آزئوتروپی با نقطه جوش پایین تشکیل می‌دهد که به آن شکننده آزئوتروپ می‌گویند. آزئوتروپ اغلب شامل اجزای خوراک است، اما نسبت اجزای کلیدی به سایر اجزای خوراک خیلی متفاوت بوده و بیشتر است.مثالی از تقطیر آزئوتروپی استفاده از بنزن برای جداسازی کامل اتانول از آب است، که آزئوتروپی با نقطه جوش پایین با 6/95% وزنی الکل را تشکیل می‌دهد. مخلوط آب- الکل با 95% وزنی الکل به ستون تقطیر آزئوتروپی افزوده می‌شود و جریان جریان غنی از بنزن از قسمت فوقانی وارد می‌شود. محصول ته مانده الکل تقریبا خالص است وبخار بالایی یک آزئوتروپی سه‌گانه است. این بخار مایع شده، به دو فاز تقسیم می‌شود. لایه آلی برگشت داده شده، لایه آلی به ستون بازیافت بنزن فرستاده می‌شود. همه بنزن و مقدار الکل در بخار بالایی گرفته شده، به ستون اول روانه می‌شوند. جریان انتهایی در ستون سوم تقطیر می‌شود تا آب خالص و مقداری آزئوتروپ دوگانه از آن بدست آید.منظور از تقطیر، در واقع جداسازی فیزیکی برش های نفتی در پالایشگاه است که اساس آن اختلاف در نقطه جوش هیدروکربن های مختلف است است.هرچه هیدروکربن ،سنگین تر باشد ، نقطه جوش آن زیادتر است و بلعکس.
انواع تقطیر عبارتند از: 1-تقطیر تبخیر ناگهانی 2- تقطیر با مایع برگشتی 3-تقطیر نوبتی 4-تقطیر مداوم.

1-
تقطیر تبخیر ناگهانی:
دراین نوع تقطیر،خطوطی از مواد نفتی که قبلاً در مبدل های حرارتی و یا کوره گرم شده اند، بطورمداوم به ظرف تقطیر وارد می شوند و تحت شرایط ثابت، مقدار ی ازآنها بصورت ناگهانی تبخیر میشوند. بخارهای حاصل بعد ازمیعان ومایع باقی مانده درپایین برج بعدازسردشدن بصورت محصولات تقطیرجمع آوری میشوند.عیب این نوع تقطیر،خلوص بسیارکم محصولات است.

2-
تقطیر با مایع برگشتی:
اگر در روش 1 بخار حاصل را بعد از مایع کردن دوباره به داخل برج برگردانیم -این مایع،مایع برگشتی خوانده می شود-. تقطیر با مایع برگشتی خوانده میشود. در این روش مایع برگشتی با بخارات در حال صعود در تماس قرار داده می شود تا انتقال ماده و انتقال حرارت، صورت گیرد.از آنجا که مایعات در داخل برج در نقطه جوش خود هستند،پس در هر تماس از بخار،تبدیل به مایع می شودو بلعکس.
در نهایت تماس ها منجر به فراهم آمدن بخاری اشباع از هیدرو کربن ها با نقطه جوش کم و مایعی اشباع از مواد نفتی با نقطه جوش زیاد میباشد.
دراین روش، بخاطر استفاده از تماس بخار و مایع میتوان محصولات مورد نیاز را با هر درجه خلوص تولید کرد،البته به شرط اینکه به مقدار کافی مایع بر گشتی وسینی در برج موجود باشد . ابزار ما برای تغییر درجه جوش در این روش مقدار مایع برگشتی و یا تعداد سینی های داخل برج می باشد.
باید به این نکته توجه کرد که با افزایش مایع برگشتی به منظور افزایش درجه خلوص به همان مقدار مصرف سوخت نیز بالا می رود، چون این از نظر اقتصادی برای ما بصرفه نیست، تعداد سینی ها را در برج افزایش می دهیم.

3-
تقطیر نوبتی:
این نوع تقطیر در قدیم بسیار متداول بوده، ولی امروز بعلت نیاز نیروی انسانی و ضرورت ظرفیت زیاد ، این روش کمتر مورد توجه قرار میگیرد . این روش صرفاً در صنایع دارویی و رنگ و مواد آرایشی و مواد مشابه بکار برده میشود و در صنایع پالایش نفت در موارد محدود مورد استفاده قرار می گیرد.بنابراین در موارد زیر،تقطیر نوبتی از نظر اقتصادی قابل توجه میباشد:
1-
تقطیردر مقیاس کم 2- ضرورت تغییرات زیاد در شرایط خوراک محصولات مورد نیاز3-استفاده نامنظم از دستگاه4-تفکیک چند محصولی5-عملیات تولید متوالی با فرآیند های مختلف.

4-
تقطیر مداوم:
امروز از این روش به دلیل اقتصادی بودن درتمام عملیات پالایش نفت استفاده می شود.در این روش برای یک نوع مخلوط ورودی مشخص و برش های تعیین شده شرایط عملیاتی ثابت بکار گرفته می شود. به همین علت در مقایسه با روش تقطیر نوبتی به مراقبت و نیروی انسانی کمتری احتیاج دارد.

محصولات روش تقطیر مداوم عبارتند از:
1-
گاز اتان و متان بعنوان سوخت پالایشگاه 2-گاز پروپان و بوتان بعنوان گاز مایع و خوراک واحدهای پتروشیمی 3- بنزین موتور و نفتهای سنگین بعنوان خوراک واحد های تبدیل کاتالیستی برای تهیه بنزین بادرجه آروماتیسیته بالاتر 4-حلال ها 5- نفت سفید6- سوخت جت سبک و سنگین 7- نفت گاز 8- خوراک واحد های هیدرو کراکینگ و واحد های روغن سازی 9- نفت کوره و 10- انواع آسفالت ها.

در این روش ابتدا نفت خام را تا حدود 400 گرم می کنند تا بخاری داغ و مخلوطی سیال تولید کند که وارد برج تقطیر می شود. در این برج بخارها بالا می روند و درنقاط مختلف و درطول برج متراکم و به مایع تبدیل می شوند. اجزایی که نقطه جوش کمتری دارند(یعنی فرار ترند)بیشتر از اجزایی که نقطه جوش بیشتری دارند ،به حالت گاز باقی می مانند. این تفاوت در گستره های نقطه جوش امکان می دهد که اجزای نفت از هم جدا شوند. به همان طریقی که در یک تقطیر آب و الکل بطور جزئی از هم جدا می شوند. بعضی از گاز ها مایع نمی شوند و از بالای برج بیرون می روند. باقی مانده تبخیر نشده نفت نیز در ته برج جمع می شوند.


چهارشنبه 21 بهمن 1388

نظریه هایی درباره تشكیل نفت

   نوشته شده توسط: محمد s    

 نظریه هایی درباره تشكیل نفت  :

نظریات متعددی راجع به منشاء نفت و گاز ابراز شده است كه اولین فرضیه ها برای تشكیل هیدروكربنها با منشاء غیر آلی نظیر منشاء آتشفشانی، شیمیائی و فضائی ارائه گردیده است. لكن امروزه در خصوص منشاء آلی هیدروكربها اتفاق نظر وجود دارد. این مواد آلی می تواند بقایای گیاهان و حیوانات خشكی و دریائی عمدتا” پلانكتونها باشد.به طور دقیق تر در دریا و اقیانوس دو دسته تولیدکننده اصلی ماده آلی مناسب برای تبدیل به نفت داریم: فیتوپلانکتونها( دیاتومه ,داینوفلاژله, جلبک سبزآبی) زئوپلانکتونها وجانوران عالیتر تغذیه کننده از فیتوپلانکتونها برای اینکه تولید مواد آلی در محیط آبی به میزان مناسبی باشد,دو عامل دخیل اند:

1.ضخامت زون نور دار

2.میزان ورود مواد مغذی به زون نوردار( مواد مغذی که برای رشد گیاهان و جانوران مفیدند همانا فسفاتها ونیتراتها و اکسیژن هستند.)

 بنابه این توضیحات بیشترین تولید مواد آلی در دو ناحیه عمده در حواشی قاره هاست که عبارتند از آبهای کم عمق فلات قاره و زونهای چسبیده به محیطهای قاره ای که جریان روبه بالای آبهای سرد و عمیق اقیانوسی را پذیرا می شوند. در چنین محیطهایی که تولید مواد آلی زیاد است,با رخدادن طوفان ومخلوط شدن آبهای بی اکسیژن واکسیژندار , ویا ازدیاد تولید جانداران وکم شدن اکسیژن , گروهی از جانداران دچار مرگ و میر گروهی میشوندو در کف محیط رویهم انباشته میشوند. اهمیت پلانكتونها در تشكیل نفت از آنجا ناشی می شود كه آب دریا ناحیه مساعدی جهت تكثیر پلانكتونها می باشد و تعداد آنها نیز در آب دریا بسیار زیاد می باشد.پلانكتونها به علت سرعت رشد و كوچكی جثه، ماده آلی مناسبی است كه به سهولت به وسیله رسوبات ریز دانه مدفون گشته و مصون از اكسید شدن در رسوبات باقیمانده و هیدروكربن را تولید می نماید. طبق نظریات جدید مواد مختلف آلی ته نشین شده با رسوبات نرم هنگام دیاژنز (سنگ شدن) تبدیل به یك ماده واسط بین ماده آلی و هیدروكربن می گردد. این ماده واسط كروژن (Kerogn) نامیده می شود. كروژن یك ماده جامد نامحلول آلی است كه محصول دیاژنتیك مواد آلی است. توان تولیدی كروژنها برای تولید نفت و گاز متفاوت است.نفت تشكیل یافته به علت مایع بودن و همچنین به علت خاصیت موئینگی محیط خود از خلال سنگها گذشته، زیر یك طبقه غیر قابل نفوذ در بالاترین قسمت یك چین‌خوردگی كه تاقدیس نامیده می‌شود، ذخیره می‌گردد.از لحاظ شیمیایی نفت مركب از دو عنصر كربن و هیدروژن بصورت خالص گازی است سبك و آتشگیر. نفت از جهتی خالص و از جهتی مركب است.بدان جهت خالص است كه تركیبی از هیدروكربونهای گوناگون است و ساختمان ملكولها به واسطه كم و زیاد شدن تعداد اتمها یكی از دو عنصر مذكور با هم متفاوت است و این بر حسب تركیب ملكولهای اتمهای كربن است.نفت خام، همانند زغال سنگ بطور طبیعی از طریق فرآیندهای حرارت، فساد و تجزیه و فشار شدید در طبیعت و طی گذشت هزاران سال در لایه‌های زیرین زمین شكل می‎گیرد. نفت خامی كه از زمین استخراج می‌شود از مواد شیمیایی مختلفی تشكیل شده است.اجزاء اصلی تشكیل دهنده نفت خام را ملكول‌های حاوی اتم‌های كربن و هیدروژن تشكیل می‌دهند كه به آنها هیدروكربن می‌گویند. هیدروكربن‌ها با توجه به نحوه پیوندهای موجود بین اتم‌های كربن و هیدروژن به پنج گروه عمده تقسیم می‌شوند:پارافین‌های نرمال (زنجیر مستقیم ) : در این دسته از هیدروكربن‌ها، اتم‌های كربن با یك پیوند یگانه كربن – كربن به یكدیگر متصلند.فرمول عمومی آنها CnH2n+2 می‌باشد. در صورتی كه طول زنجیره این هیدروكربن‌ها طولانی شود وزن ملكولی آنها افزایش یافته و با كاهش دما،از فاز مایع به جامد تغییر حالت خواهند داد.
• ایزوپارافین‌ها (زنجیری شاخه دار) : پیوند بین اتم‌های كربن در این دسته از هیدروكربن‌ها نیز مشابه پارافین‌های نرمال، یگانه است اما با توجه به امكان اتصال هر اتم كربن به به دو یا سه اتم كربن دیگر، می‌توان انتظار ظهور تركیبات متفاوتی را داشت كه علی رغم داشتن وزن ملكولی برابر، ساختار شیمیایی متفاوتی دارند كه به این اشكال مختلف از یك تركیب را در شیمی، ایزومر می‌گویند. با افزایش تعداد كربنها تعداد ایزومرها افزایش می‌یابد بطور مثال برای یك هیدروكربن با 15 اتم كربن كه سبكترین هیدروكربن‌های موجود در یك روغن پایه هستند می‌توان 4347 ایزومر مختلف را داشت.
• سیكلوپارافین‌ها یا نفتن‌ها (حلقه‌های اشباع) : در این هیدروكربن‌ها نیز مشابه دو گروه قبلی پیوندهای كربن – كربن یگانه است اما نحوه اتصال اتم‌های كربن طوری است كه تشكیل حلقه‌های اشباع می‌دهند. بسیاری از تركیبات سیكلوپارافین موجود در نفت خام از طریق یك یا چند كربن موجود در حلقه خود دارای شاخه‌های جانبی هستند كه معمولا ساختار پارافینی و ایزوپارافینی دارند.
• اولفین‌ها(Olefin) نیز از تركیباتی هستند كه معمولا در نفت خام وجود ندارند اما ممكن است در طی فرآیند پالایش نفت خام و تولید روغن پایه، تشكیل شوند. این تركیبات دارای حداقل یك پیوند دوگانه كربن = كربن هستند و فرمول عمومی آنها CnH2n می‌باشد. اولفین‌ها به دلیل واكنش‌پذیری بالا و امكان ایجاد تركیبات پلیمری، از تركیبات نامطلوب موجود در روغن‌های پایه هستند.

• آروماتیك‌ها (حلقه‌های غیر اشباع) : این دسته از هیدروكربن‌ها دارای حداقل یك حلقه بنزنی هستند كه از اتصال شش اتم كربن به یكدیگر و با سه پیوند دو گانه بین آنها بوجود می‌آید. در این هیدروكربن‌ها نیز امكان اتصال شاخه‌های جانبی با ماهیت پارافینی و ایزوپارافینی به حلقه بنزنی وجود دارد. در صورت اتصال چند حلقه بنزنی به یكدیگر تركیباتی موسوم به Polycyclic Aromatics یا آروماتیك‌های چندحلقه‌ای تشكیل می‌گردند كه این تركیبات پتانسیل سرطان‌زایی بالایی دارند. معمولا با انجام پالایش بر روی نفت خام جهت رسیدن به روغن پایه مقدار زیادی از این تركیبات جدا می‌شوند و در فرآیندهای جدید با اشباع پیوندهای دوگانه موجود در ساختار آنها به تركیبات پارافینی تبدیل می‌شوند. لازم به ذكر است امكان تشكیل این مواد در روغن‌های كاركرده نیز تحت شرایط خاص وجود دارد بطور مثال در در اثر احتراق ناقص بنزین در محفظه احتراق موتور خودروها، مقداری تركیبات آروماتیك چند حلقه‌ای تولید و وارد روغن موتور می‌شوند. در روغن‌های آبكار (Quenching Oils) نیز در صورت استفاده روغن برای مدت طولانی و وجود شرایط سخت كاری، این تركیبات تشكیل خواهند شد.
با توجه به اینكه چند درصد از تركیب یك نفت خام را تركیباتی غیر از كربن و هیدرو ژن تشكیل می‌دهند كه بطور عمده می‌توان به گوگرد (S)، اكسیژن(O)، نیتروژن(N) و امثال آن اشاره كرد. وجود این اتم‌ها در نفت خام موجب تشكیل مواد مختلف هیدروكربنی حاوی این اتم‌ها می‌گردد كه به آنها تركیبات هترواتمیك یا هتروسیكل می‌گویند. از دیگر مواد موجود در نفت خام می‌توان به تركیبات آسفالتی ، رزین‌ها و اجزاء فلزی اشاره كرد.
بر روی نفت خام بطور معمول دو مرحله تقطیر اتمسفریك و تقطیر در خلاء انجام میشود.با انجام این فرآیندهای پالایشی، علاوه بر جداسازی تركیبات غیرهیدروكربنی، تركیبات هیدروكربنی نیز با توجه به نقطه جوششان كه ناشی از تعداد اتم‌های كربن موجود در ملكول آنهاست از هم جدا می‌شوند. از پالایش نفت خام كه حاوی هیدروكربن‌هایی متفاوت از یك كربنه تا بیش از صد كربنه است، فرآورده‌هایی با ظاهر، خواص و كاربرد كاملا متفاوت بدست می‌آید. تركیبات گازی كه پس از مایع كردن تحت فشار (LPG) در كپسول‌هایی پر شده و در شهرها و روستاهای فاقد گاز شهری بعنوان سوخت مورد استفاده قرار می‌گیرند و مایعات كاملا فرار مانند بنزین و تركیبات كاملا ویسكوز و نیمه جامد مانند قیر، همگی فرآورده‌های حاصل از تقطیر نفت خام هستند.
برش روغنی حاصل از پالایش نفت خام، طی فرآیند جداگانه ای در پالایشگاه های تولید روغن، به روغن پایه تبدیل می گردد. در مقالات موجود در این بخش از سایت میتوانید با نحوه تولید روغن پایه از برش روغنی، فرآیندهای موجود و طبقه بندی روغن های پایه آشنا شوید.


چهارشنبه 21 بهمن 1388

نانو کامپوزیت Nano composite

   نوشته شده توسط: محمد s    

  نانو کامپوزیت Nano composite

مواد و توسعه آنها از پایه های تمدن به شمار می روند. به طوری که دوره های تاریخی را با مواد نامگذاری کرده اند: عصر سنگ، عصر برنز، عصر آهن، عصر فولاد، عصر سیلیکون و عصر کربن. ما اکنون در عصر کربن به سر می بریم. عصر جدید با شناخت یک ماده جدید به وجود نمی آید، بلکه با بهینه کردن و ترکیب چند ماده می توان پا در عصر نوین گذاشت. دنیای نانو مواد، فرصتی استثنایی برای انقلاب در مواد کامپوزیتی است.

کامپوزیت ترکیبی است از چند ماده متمایز، به طوری که اجزای آن به آسانی قابل تشخیص از یکدیگر باشند. یکی از کامپوزیت های آشنا بتُن است که از دو جزء سیمان و ماسه ساخته می شود.

برای تغییر دادن و بهینه کردن خواص فیزیکی و شیمیایی مواد، آنها را کامپوز یا ترکیب می کنیم. به طور مثال، پُلی اتیلن که در ساخت چمن های مصنوعی از آن استفاده می شود، رنگ پذیر نیست و بنابراین، رنگ این چمن ها اغلب مات به نظر می رسد. برای رفع این عیب، به این پلیمر وینیل استات می افزایند تا خواص پلاستیکی، انعطافی و رنگ پذیری آن اصلاح شوند. در واقع، هدف از ایجاد کامپوزیت، به دست آوردن ماده ای ترکیبی با خواص دلخواه است.

نانوکامپوزیت، همان کامپوزیت در مقیاس نانومتر است. نانوکامپوزیت ها در دو فاز تشکیل می شوند. در فاز اول ساختاری بلوری در ابعاد نانو ساخته می شود که زمینه یا ماتریس کامپوزیت به شمار می رود. این زمینه ممکن است از جنس پلیمر، فلز یا سرامیک باشد. در فاز دوم ذراتی در مقیاس نانو به عنوان تقویت کننده برای استحکام، مقاومت، هدایت الکتریکی و... به فاز اول یا ماتریس افزوده می شود.

بسته به اینکه زمینه نانوکامپوزیت از چه ماده ای تشکیل شده باشد، آن را به سه دسته پُلیمری، فلزی و سرامیکی تقسیم می کنند. کامپوزیت های پلیمری به علت خواصی مانند استحکام، سفتی و پایداری حرارتی و ابعادی، چندین سال است که در ساخت هواپیماها به کار می روند. با رشد نانوتکنولوژی، کامپوزیت های پلیمری بیش از پیش به کار گرفته خواهند شد.

تقویت پلیمرها با استفاده از مواد آلی یا معدنی بسیار مرسوم است. از نظر ساختاری، ذرات و الیاف معمولاً باعث ایجاد استحکام ذاتی می شوند و ماتریس پلیمری می تواند با چسبیدن به مواد معدنی، نیروهای اعمال شده به کامپوزیت را به نحو یکنواختی به پُرکن یا تقویت کننده منتقل کند. در این حالت، خصوصیاتی چون سختی، شفافیت و تخلخل ماده درون کامپوزیت تغییر می کند. ماتریس پلیمری همچنین می تواند سطحِ پُرکن را از آسیب دور نماید و ذرات را طوری جدا از هم نگه دارد که رشد تَرَک به تأخیر افتد. گذشته از تمام این خصوصیات فیزیکی، اجزای مواد نانوکامپوزیتی می توانند بر اثر تعامل بین سطح ماتریس و ذرات پُرکن، ترکیبی از خواصّ هر دو جزء را داشته باشند و بهتر عمل کنند.

کامپوزیت هایی که بستر فلزی دارند، کم وزن و سبک اند و به علت استحکام و سختیِ بالا، کاربردهای وسیعی در صنایع خودرو و هوا ـ فضا پیدا کرده اند. اما این کاربردها به لحاظ ضعف در قابلیت کشیده شدن در چنین کامپوزیت هایی، محدود شده اند. تبدیل کامپوزیت به نانوکامپوزیت سبب افزایش بازده استحکامی و رفع ضعفِ بالا می شود.

 نانوکامپوزیت های نانوذره ای

در این کامپوزیت ها از نانوذراتی همچون (خاک رس، فلزات، و...) به عنوان تقویت کننده استفاده می شود. برای مثال، در نانوکامپوزیت های پلیمری، از مقادیر کمّیِ (کمتر از 10درصدِ وزنی) ذرات نانومتری استفاده می شود. این ذرات علاوه بر افزایش استحکام پلیمرها، وزن آنها را نیز کاهش می دهند. مهمترین کامپوزیت های نانوذره ای، سبک ترین آنها هستند.

 نانوکامپوزیت های نانو لوله ای

نانولوله های کربنی در دو گروه طبقه بندی می شوند: نانولوله های تک دیواره و نانولوله های چنددیواره. در این نوع از کامپوزیت ها، این دو گروه از نانولوله ها در بستری کامپوزیتی توزیع می شوند. در صورتی که قیمت نانوله ها پایین بیاید و موانع اختلاط آنها رفع شود، کامپوزیت های نانولوله ای موجب رسانایی و استحکام فوق العاده ای در پلیمرها می شوند و کاربردهای حیرت انگیزی همچون آسانسور فضایی برای آن قابل تصور است.

تحقیقات در زمینه توزیع نانولوله های کربنی در پلیمرها بسیار جدید هستند. علاقه به نانولوله های تک دیواره و تلاش برای جایگزین کردن آنها در صنعت، به علت خصوصیات عالیِ مکانیکی و رسانایی الکتریکی آنها است. (رسانندگی الکتریکی این نانولوله ها در حد فلزات است.)

اما در دسترس بودن و تجاری بودن نانولوله های چنددیواره، باعث شده است که پیشرفت بیشتری در این زمینه صورت بگیرد. تا حدی که اکنون می توان از محصولاتی نام برد که در آستانه تجاری شدن تولید هستند. برای نمونه، نانولوله های کربنیِ چنددیواره در پودرهای رنگ به کار رفته اند.

استفاده از این نانولوله ها باعث می شود که رسانایی الکتریکی در مقدار کمی از فاز تقویت کننده به دست آید. از نظر نظامی نیز فراهم کردن هدایت الکتریکی فرصت های انقلابی به وجود خواهد آورد. به عنوان مثال، از پوسته های الکتریکی ـ مغناطیسی گرفته تا کامپوزیت های رسانای گرما و لباس های سربازان آینده!

 نانوکامپوزیتِ خاک رُس ـ پلیمر

نانوکامپوزیت خاک رُس ـ پلیمر یک مثال موردی از محصولات نانوتکنولوژی است. در این نوع ماده، از خاک رُس به عنوان پُرکننده برای بهبود خواص پلیمرها استفاده می شود. خاک رُس های نوع اسمکتیت، ساختار لایه لایه دارند و هر لایه تقریباً یک نانومتر ضخامت دارد. صدها یا هزاران عدد از این لایه ها به وسیله یک نیروی واندروالسیِ ضعیف روی هم انباشته می شوند تا یک جزء رُسی را تشکیل دهند. با یک پیکربندی مناسب، این امکان وجود دارد که رُس ها را به اَشکال و ساختارهای گوناگون، درون یک پلیمر به شکل سازمان یافته قرار دهیم.

معلوم شده است که بسیاری از خواص مهندسی، هنگامی که در ترکیب ما از میزان کمی ــ چیزی کمتر از 5 درصد وزنی ــ پُرکننده استفاده شود، بهبود قابل توجهی می یابد.

امتیاز دیگر نانوکامپوزیت های خاک رُس ـ پلیمر این است که تأثیر قابل توجهی بر خواص اُپتیکی (نوری) پلیمر ندارند. ضخامت یک لایه رُس منفرد، بسیار کمتر از طول موج نور مرئی است. بنابراین، نانوکامپوزیتی که خوب ورقه شده باشد، از نظر اُپتیکی شفاف است. از طرفی، با توجه به اینکه امروزه حجم وسیعی از کالاهای مصرفی جامعه را پلیمرهایی تشکیل می دهند که به راحتی می سوزند یا گاهی در مقابل شعله فاجعه می آفرینند، لزوم تحقیق در خصوص مواد دیرسوز احساس می شود. نتایج تحقیقات حاکی از آن است که میزان آتش گیری در این نانوکامپوزیت های پلیمری حدود 70 درصد نسبت به پلیمر خالص کمتر است. در عین حال، اغلب خواص کاربردی پلیمر نیز تقویت می شوند.

اولین کاربرد تجاری نانوکامپوزیت های خاک رُس ـ نایلون، به عنوان روکش نوار زمان سنج برای ماشین های تویوتا، در سال 1991 بود. در حال حاضر نیز از این نانوکامپوزیت در صنعت لاستیک استفاده می شود. با افزودن ذرات نانومتریِ خاک رُس به لاستیک، خواص آن به طور قابل ملاحظه ای بهبود پیدا می کند که از جمله می توان در آنها به موارد زیر اشاره کرد:

 1. افزایش مقاومت لاستیک در برابر سایش

2. افزایش استحکام مکانیکی

3. افزایش مقاومت گرمایی

4. کاهش قابلیت اشتعال

5. کاهش وزن لاستیک

نانوکامپوزیت الماس ـ نانولوله

محققان توانسته اند سخت ترین ماده شناخته شده در جهان (الماس) را با نانولوله های کربنی ترکیب کنند و کامپوزیتی با خصوصیات جدید به دست آورند. اگرچه الماس سختیِ زیادی دارد، ولی به طور عادی هادی جریان الکتریسیته نیست. از طرفی، نانولوله های کربن به شکلی باورنکردنی سخت و نیز رسانای جریان الکتریسیته اند. با یکپارچه کردن این دو فُرمِ کربن با یکدیگر در مقیاس نانومتر، کامپوزیتی با خصوصیات ویژه به دست خواهد آمد.

این کامپوزیت می تواند در نمایشگرهای مسطح کاربرد داشته باشد. الماس می تواند نانولوله های کربنی را در مقابلِ ازهم گسیختگی حفظ کند. در حالی که به طور طبیعی، وقتی نمایشگر را فقط از نانولوله های کربنی بسازند، ممکن است از هم گسیخته شوند.

این کامپوزیت همچنین در ردیابی های زیستی کاربرد دارد. نانولوله ها به مولکول های زیستی می چسبند و به عنوان حسگر عمل می کنند. الماس نیز به عنوان یک الکترود فوق العاده حساس رفتار می کند.

 جدیدترین خودرو نانوکامپوزیتی

این خودرو توسط شرکت جنرال موتورز طراحی شده و به علت استفاده از مواد نانوکامپوزیتی در قسمت های مختلف آن، حدود 8 درصد سبک تر از نمونه های مشابه قبلی است و علاوه بر سبک بودن، در برابر تغییرات دمایی هم مقاومت می کند.

  خودروی اسپورت Hummer H2 ساخته شده از آلیاژهای نانوکامپوزیت

 توپ تنیس نانوکامپوزیتی

شرکت ورزشی ویلسون، یک توپ تنیس دولایه به بازار عرضه کرده که عمر مفید آن حدود چهار هفته است ــ در حالی که توپ های معمولی عمر مفیدشان در حدود دو هفته است ــ ولی از نظر خاصیت ارتجاعی و وزن تفاوتی بین این دو مشاهده نمی شود. علت مهم و اصلی دوام توپ های نانوکامپوزیتی، وجود یک لایه پوشش نانوکامپوزیتی به ضخامت 20 میکرون به عنوان پوسته داخلی است که باعث می شود هوای محبوس در داخل توپ ضمن ضربه خوردن خارج نگردد، درحالی که توپ های معمولی از جنس لاستیک و در برابر هوا نفوذپذیرند.

 الیاف نانو، تحولی در صنعت نساجی

امروزه ساخت کامپوزیت های تقویت شده به وسیله نانوالیاف پیشرفت چشمگیری کرده است. لیفچه های کربنیِ جامد و توخالی با چند میکرون طول و دو تا بیش از صد نانومتر قطر خارجی خلق شده اند که مصارفی در مواد کامپوزیت و روکش دارند.

مهمترین تأثیر نانوکامپوزیت ها در آینده کاهش وزن محصولات خواهد بود. ابتدا کامپوزیت های سبک وزن و بعد تجهیزات الکترونیکی کوچکتر و سبکتر در ماهواره های فضایی.

 سازمان فضایی آمریکا (ناسا) در حمایت از فناوری نانو بسیار فعال است. بزرگترین تأثیر فناوری نانو در فضاپیماها، هواپیماهای تجاری و حتی فناوری موشک، کاهش وزن مواد ساختمانیِ سازه های بزرگ درونی و بیرونی، جداره سیستم های درونی، اجزای موتور راکت ها یا صفحات خورشیدی خواهد بود.

 در مصارف نظامی نیز کامپوزیت ها موجب ارتقا در نحوه حفاظت از قطعات الکترونیکی حساس در برابر تشعشع و خصوصیات دیگر همچون ناپیدایی در رادار می شوند.

کامپوزیت های نانوذره سیلیکاتی به بازار خودروها وارد شده اند. در سال 2001 هم جنرال موتورز و هم تویوتا شروع به تولید محصول با این مواد را اعلام کردند. فایده آنها افزایش استحکام و کاهش وزن است که مورد آخر صرفه جویی در سوخت را به همراه دارد.

علاوه بر این، نانوکامپوزیت ها به محصولاتی همچون بسته بندی غذاها راه یافته اند تا سدی بزرگتر در برابر نفوذ گازها باشند (مثلاً با حفظ نیتروژن درونِ بسته یا مقابله با اکسیژن بیرونی).

همچنین خواصّ تعویق آتش گیریِ کامپوزیت های سیلیکات نانوذره ای، می تواند در رختِ خواب ، پرده ها و غیره کاربردهای بسیاری پیدا کند. 


چهارشنبه 21 بهمن 1388

نانو

   نوشته شده توسط: محمد s    

نانو

یک نانومتر چقدر است؟

یک نانومتر یک میلیاردم متر (10-9 m) است. این مقدار حدودا چهار برابر قطر یک اتم است. مکعبی با ابعاد 2.5 نانومتر ممکن است حدود 1000 اتم را شامل شود. در مقایسه یک جسم نانومتری با اندازه‌ای حدود 10 نانومتر ، هزار برابر کوچکتر از قطر یک موی انسان است.

امکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن (R.Feynnman) مطرح شد. فاینمن طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیزها را رد نمی‌کند. وی اظهار داشت که می‌توان با استفاده از ماشینهای کوچک ماشینهایی به مراتب کوچکتر ساخت و سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد.

همین عبارتهای افسانه وار فاینمن راهگشای یکی از جذابترین زمینه‌های نانو تکنولوژی یعنی ساخت روباتهایی در مقیاس نانو شد. در واقع تصور در اختیار داشتن لشکری از نانو ماشینهایی در ابعاد میکروب که هر کدام تحت فرمان یک پردازنده مرکزی هستند، هر دانشمندی را به وجد می‌آورد. در رویای دانشمندانی مثل جی استورس هال (J.Storrs Hall) و اریک درکسلر (E.Drexler) این روباتها یا ماشینهای مونتاژکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزی به هر شکل دلخواهی در می‌آیند. شاید در آینده‌ای نه چندان دور بتوانید به کمک اجرای برنامه ای در کامپیوتر ، تخت خوابتان را تبدیل به اتومبیل کنید و با آن به محل کارتان بروید.

چرا این مقیاس طول اینقدر مهم است؟

خواص موجی شکل (مکانیک کوانتومی) الکترونهای داخل ماده و اثر متقابل اتمها با یکدیگر از جابجایی مواد در مقیاس نانومتر اثر می‌پذیرند. با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتر ، امکان کنترل خواص ذاتی مواد ازجمله دمای ذوب ، خواص مغناطیسی ، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی بوجود می‌آید. استفاده از این پتانسیل به محصولات و تکنولوژیهای جدیدی با کارآیی بالا منتهی می‌شود که پیش از این میسر نبود.

نظام سیستماتیک ماده در مقیاس نانومتری ، کلیدی برای سیستمهای بیولوژیکی است. نانوتکنولوژی به ما اجازه می‌دهد تا اجزاء و ترکیبات را داخل سلولها قرار داده و مواد جدیدی را با استفاده از روشهای جدید خود_اسمبلی بسازیم. در روش خود_اسمبلی به هیچ روبات یا ابزار دیگری برای سرهم کردن اجزاء نیازی نیست.
ساختارهایی در مقیاس نانو مانند نانو ذرات و نانولایه‌ها دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که آنها را برای استفاده در مواد کامپوزیت ، واکنشهای شیمیایی و تهیه دارو ایده‌ال می‌سازد. سرامیکهای نانوساختاری غالبا سخت‌تر و غیرشکننده‌تر از مشابه مقیاس میکرونی خود هستند. کاتالیزورهای مقیاس نانو راندمان واکنشهای شیمیایی و احتراق را افزایش داده و به میزان چشمگیری از مواد زائد و آلودگی آن کم می‌کنند. وسایل الکترونیکی جدید ، مدارهای کوچکتر و سریعتر و … با مصرف خیلی کمتر می‌توانند با کنترل واکنشها در نانوساختار بطور همزمان بدست آیند. اینها تنها اندکی از فواید و مزایای تهیه مواد در مقیاس نانومتر است.

منافع نانوتکنولوژی چیست؟

مفهوم جدید نانوتکنولوژی آنقدر گسترده و ناشناخته است که ممکن است روی علم و تکنولوژی در مسیرهای غیرقابل پیش بینی تأثیر بگذارد. محصولات موجود نانوتکنولوژی عبارتند از: لاستیکهای مقاوم در برابر سایش که از ترکیب ذرات خاک رس با پلیمرها بدست آمده‌اند، شیشه‌هایی که خودبه خود تمیز می‌شوند، مواد دارویی که در مقیاس نانو ذرات درست شده‌اند، ذرات مغناطیسی باهوش برای پمپهای مکنده و روان سازها ، هد دیسکهای لیزری و مغناطیسی که با کنترل دقیق ضخامت لایه‌ها از کیفیت بالاتری برخوردارند، چاپگرهای عالی با استفاده از نانو ذرات با بهترین خواص جوهر و رنگ دانه و ... .

برخی کاربردها

 

مدلسازی مولکولی و نانوتکنولوژی

در سازمان ­دهی و دستکاری مواد در مقیاس نانو ، لازم است تمامی ابزار موجود جهت افزایش کارایی مواد و وسایل بکار گرفته شود. یکی از این ابزار ، شیمی تحلیلی ، خصوصا مدل ‌سازی مولکولی و شبیه سازی است. امروزه ابزار تحقیقاتی فراگیری مانند روشهای شیمی تحلیلی مزیتهای فراوانی نسبت به روشهای تجربی دارند. میهیل یورکاز شرکتContinental Tire North America می‌گوید:"روشهای تجربی مستلزم بهره‌گیری از نیروی انسانی ، شیمیایی ، تجهیزات ، انرژی و زمان است. شیمی تحلیلی این امکان را برای هر فرد مهیا می‌سازد که فعالیتهای شیمیایی چندگانه‌ای را در 24 ساعت شبانه ‌روز انجام دهد. شیمیدانها می‌توانند با انجام آزمایشها توسط رایانه ‌، احتمال فعالیتهای غیرمؤثر را از بین ببرند و گستره احتمالی موفقیتهای آزمایشگاهی را وسعت دهند.

نتیجه نهایی این امر ، کاهش اساسی در هزینه‌های آزمایشگاهی (مانند مواد ، انرژی ، تجهیزات) و زمان است." از طرف دیگر ، در شیمی تحلیلی سرمایه‌ گذاری اولیه جهت تهیه نرم‌افزار و هزینه‌های وابسته از جمله سخت‌افزار جدید ، آموزش و تغییرات پرسنل بسیار بالا خواهد بود. ولی با بکار گیری هوشمندانه این ابزار می‌توان هریک از هزینه‌های اولیه را نه تنها از طریق صرفه‌جویی در هزینه آزمایشگاه بلکه بوسیله فراهم نمودن دانشی که منجر به بهینه ‌سازی فرآیندها و عملکردها می‌شود، جبران ساخت.

این موضوع برای شیمیدانها بسیار مناسب است، ولی روشهای شبیه‌سازی چطور می‌توانند برای نانوتکنولوژیستها مفید واقع شود؟ محدودیتهای آزمایشگر در مقیاس نانو ، زمانی آشکار می‌شود که شگفتی جهان دانشمندان نظری وارد عمل می‌شود. در اینجا هنگامی که دانشمندان قصد قرار دادن هر یک از اتمها را در محل مورد نظر دارند قوانین کوانتوم وارد صحنه می‌شود. پیش‌بینی رفتار و خواص در محدوده­ای از ابعاد برای نانوتکنولوژیستها حیاتی است.

مدل‌سازی رایانه‌ای با بکارگیری قوانین اولیه مکانیک کوانتوم و یا شبیه‌سازیهای مقیاس میانی ، دانشمندان را به مشاهده و پیش‌بینی رفتار در مقیاس نانو و یا حدود آن قادر می‌سازد. مدلهای مقیاس میانی با بکارگیری واحدهای اصلی بزرگتر از مدلهای مولکولی که نیازمند جزئیات اتمی است، به ارائه خواص جامدات ، مایعات و گازها می­پردازند. روشهای مقیاس میانی در مقیاسهای طولی و زمانی بزرگتری نسبت به شبیه­سازی مولکولی عمل می‌کنند. می‌توان این روشها را برای مطالعه مایعات پیچیده ، مخلوطهای پلیمر و مواد ساخته‌شده در مقیاس نانو و میکرو بکار برد.

مدل ‌سازی خاک‌ رس

محققین دانشگاه لندن در انگلستان و دانشگاه Paris Sud در فرانسه ، شبیه‌سازیهایی بر اساس مکانیک کوانتوم برای مطالعه و کامپوزیتهای خاک ‌رس–پلیمر بکار برده‌اند. امروزه این ترکیبات یکی از موفق‌ترین مواد نانوتکنولوژی هستند، زیرا بطور همزمان مقاومت بالا و شکل‌پذیری از خود نشان می‌دهند؛ خواصی که معمولاً در یکجا جمع نمی‌شوند. نانو کامپوزیتهای پلیمر–خاک رس می‌توانند با پلیمریزاسیون در جا تهیه شوند؛ فرآیندی که شامل مخلوط کردن مکانیکی خاک معدنی با مونومر مورد نیاز است. بنابراین مونومر در لایه درونی جای‌گذاری می‌شود (خودش را در لایه‌های درون ورقه‌های سفال جای می‌دهد) و تورق کل ساختار را افزایش می‌دهد. پلیمریزاسیون ادامه می‌یابد تا سبب پیدایش مواد پلیمری خطی و همبسته گردد.

دانشمندان با بکارگیری Castep (یک برنامه مکانیک کوانتوم که نظریه کارکردی چگالی را بکار می‌گیرد) تحول کشف شده در این روش را که پلیمریزاسیون میان ‌گذار خود کاتالیست نامیده می‌شود مطالعه کردند. این پروژه ، دانشی نظری در زمینه ساز و کار این فرآیند جدید را بوسیله مشخص کردن نقش سفال در کامپوزیت فراهم نمود. ضروری است که دانش حاصل از شبیه‌سازیها ، جهت کنترل و مهندسی نمودن فعل و انفعالات پلیمر-سیلیکات به کمک دانشمندان آید.

دانشمندان در شرکت BASF شبیه‌ سازیهای مقیاس میانی را برای بررسی علم و رفتار ریزواره‌ها بکاربردند. ریزواره‌ها ذراتی کروی شکل با ابعاد نانو هستند که به صورت خود به خود در محلولهای کوپلیمری ایجاد می‌شوند و در زمینه‌هایی مانند سنسورها وسایل آرایشی و دارو رسانی کاربرد دارند. دانشمندانBASF با بکار گیری esoDyn ، یک ابزار شبیه ‌سازی برای پیش‌بینی ساختارهای مقیاس میانی مواد متراکم محلولهای تغلیظ ‌شده کوپلیمرهای آمفی‌فیلیک را بررسی کردند.

شبیه‌سازیها مشخص نمود که کدام شرایط مولکولی و فرمولی به شکل‌گیری "ریزواره‌های معکوس" مانند نانو ذرات آب در یک محیط فعال منتهی‌ می­شود. چنین نتایجی برای درک رفتار عوامل فعال سطحی ضروری هستند. به کمک روشهایی مانند پرتاب محلول در آزمایشگاه می‌توان به نتایجی در این زمینه دست یافت، اما دستیابی به این نتایج ماهها به طول می‌انجامد، درحالی که آزمایشهای شبیه‌سازی شده تنها طی چند روز نتیجه می‌دهند.

محدودیتهای این روشها چیست؟

در حالیکه امروزه ابزار مدلسازی در سطح کوانتومی و مقیاس میانی به خوبی توسعه یافته‌اند، همچنان محدودیتهایی در این عرصه وجود دارد. برای مثال کاربردهایی در زمینه وسایل الکترونیک مستلزم انجام محاسبات مکانیک کوانتوم برای تعداد اتمهایی بیش از روشهای حاضر می‌باشد که بیش از توان عملیاتی منابع محاسبه‌گر فعلی است. همچنین مدلسازی کل وسایل امکان‌پذیر نیست


تعداد کل صفحات: 16 ... 10 11 12 13 14 15 16