برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

روش CVD یک روش شناخته شده جهت تولید فیلم های نازک و نانو ذرات است. در حدود 40 سال است با استفاده از روش CVD، از هیدروکربن ها برروی سطح فلزات واسطه فیلم های نازک گرافیت تهیه شود با این وجود مقدار زیادی از منبع کربنی جذب سطح شده که در نتیجه آن، بلورهای ضخیم گرافیت تشکیل می شود. اخیرا محققان با بهبود این روش موفق به تولید تک و چند لایه های گرافن شده اند. در تلاش های ابتدایی یک لایه 300 نانومتری از نیکل برروی یک بستر سیلیکونی تهیه شده و سپس با افزایش حرارت تا دمای ℃ 1000 و ورود گاز حاوی آرگون، هیدروژن و متان فرآیند ادامه پیدا می کند. بدلیل دمای بالا، قسمتی از کربن موجود در منبع کربنی در فلز واسطه حل شده و کاهش شدید دما تا دمای محیط کربن در فلز کاهش یافته و کربن بصورت لایه های گرافن برروی سطح رسوب می کند. محصول نهایی تولید شده به این روش از کیفیت بالایی برخوردار بوده و برای تولید قطعات الکترونیکی مناسب می باشد. [9 ؛10] همزمان با ابداع روش های مختلف تولید گرافن و کامپوزیت آن توسط روف و همکارانش، محققین دانشگاه پرینستون روشی جهت تولید انبوه تک لایه های گرافن در مقیاس انبوه ابداع نمودند. این روش براساس اعمال شوک حرارتی که اکسید گرافیت در دمای (℃ 600<) است. ماده حاصل پودری بسیار متخلخل (سطح ویژه 800<) و با چگالی بسیار کم است. این روش در حال حاضر بطور صنعتی جهت تولید گرافن مورد استفاده قرار می گیرد.[15]
2-8-4- روش تهیه گرافن از اکسید گرافیت :
این روش ساخت گرافن با تولید در مقیاس بزرگ سازگارتر است. در این روش گرافیت را اکسید می کنند و در یک محیط اسیدی قوی لایه هایی به صورت اکسید گرافن (GO) جدا می کنند. این فرایند اکسایش، گروه های عاملی اکسیژن دار زیادی (مانند کربوکسیل، اپوکسید و گروه های هیدروکسیل) در سطح گرافن ایجاد می کند. حضور این گروه های عاملی قطبی، در برخی موارد یونیزه شونده در سطح، GO را شدیدا آب دوست می کند و در نتیجه این ماده به راحتی در آب و حلال های آلی قطبی پخش می شود. واقعیت نامطلوب در مورد GO این است که حضور گروه های عاملی در سطح، GO را از خواص منحصر به فرد خود دور می کند. GO یک نارسانای الکتریکی است که ساختار لایه های آن با حضور پیوند کربن-کربن شکل خمیده گرفته است. از این رو GO را با کاهنده هایی نظیر هیدرازین (یا تحت حرارت در یک اتمسفر احیا کننده) احیا می کنند تا به ساختار اصلی گرافن نزدیکتر شود. با اینکه فرآیند احیا کردن به مقدار زیادی هدایت و مسطح بودن گرافن را باز می گرداند اما محصول نهایی هنوز مقادیر قابل توجهی پیوند های کربن-اکسیژن داشته و از خواص اصلی گرافن فاصله دارد.[11]

مطلب مرتبط :   دانلود مقاله با موضوع اندازه گیری و تکنولوژی

شکل (2-10) : (a) مراحل تهیه GO از گرافیت طی فرآیند اکسایش و سپس کاهش. (b) مراحل تهیه گرافن به روش رسوب سازی با بخار (П) و سولووترمال(Ш). [11]
2-9- نانوکامپوزیت ها :
کامپوزیت به ماده ای اطلاق می شود که از دو یا چند جزء تشکیل شده است به طوری که این اجزا در مقیاس ماکروسکوپی با هم خصوصیتی را ایجاد کنند که به تنهایی در هیچ یک از آن اجزا موجود نباشد. در صورتی که حداقل ابعاد یکی از اجزای تشکیل دهنده در کامپوزیت در مقیاس نانومتری قرار گیرد، به چنین ماده ای واژه نانو کامپوزیت اطلاق میشود. مشابه مواد کامپوزیتی، نانوکامپوزیت ها نیز به سه گروه نانوکامپوزیت های زمینه فلزی، زمینه پلیمری و زمینه سرامیکی دسته بندی می شوند.
شایان ذکر است که به دلیل ریز بودن ذرات تقویت کننده، چسبیدن ذرات به یکدیگر و ایجاد خوشه های بزرگ بسیار محتمل است، که بر خواص نانو کامپوزیتی تولیدی اثر می گذارند. بنابراین لازم است در ساخت این کامپوزیت ها، دقت و توجه ویژه ای به جلوگیری از تشکیل خوشه های بزرگ معطوف شود. یکی از متداول ترین روش های تولید، آلیاژسازی مکانیکی می باشد.[16] نانو کامپوزیت ها به دو صورت ممکن است وجود داشته باشند. درحالت اول، زمینه ماده ای است با دمای ذوب پایین همانند پلیمر، سرامیک یا فلزی زود ذوب که با فاز دومی از جنس مواد با دمای ذوب بالا همانند سرامیک ها یا فلزات تقویت میشود. درحالت دوم، زمینه ماده ای سرامیکی یا فلزی با دمای ذوب بالا و فاز دوم ماده ای پلیمری، سرامیکی یا فلزی است. به این ترتیب انواع نانو کامپوزیتها عبارتند از : نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری ، نانوکامپوزیت های زمینه سرامیکی و نانوکامپوزیت های زمینه فلزی .
2-10- آلیاژسازی مکانیکی :
روش آلیاژسازی مکانیکی اولین بارتوسط جان بنجامین و همکارانش در اواخر دهه شصت قرن 20 میلادی معرفی شد. از همان ابتدا به عنوان روشی صنعتی مطرح بود. یکی از دلایل بهبود روش آلیاژسازی مکانیکی امکان تولید کامپوزیت های زمینه فلزی با توزیع یکنواخت فازهای سرامیکی در آن که از طریق روش های دیگر امکان پذیر نبود. طی این فرآیند، ذرات پودری خام در اندازه چند میکرون تحت یک تغییر شکل پلاستیکی شدید قرار می گیرند و پیوسته متحمل جوش سرد و شکست می شوند.[1 ؛ 17]
2-11- انواع فرایند های آلیاژسازی مکانیکی :
اصطلاح آلیاژسازی مکانیکی معمولا به فرایندی اطلاق می شود که در آن از مخلوط دو یا چند پودر استفاده می شود. در این حالت انتقال جرم بین ذرات پودر مواد اولیه اتفاق می افتد و نهایتا آلیاژی همگن بدست می آید.
2-11-1- آسیاب کاری مکانیکی (سایش مکانیکی) :
چنانچه پودر اولیه مورد استفاده از نظر ترکیب شیمیایی کاملا همگن باشد (برای مثال پودر یک عنصر و یا پودر یک آلیاژ) فرآیند تحت عنوان آسیاب کاری و یا سایش مکانیکی موسوم می باشد. در این حالت هیچگونه تغییر در ترکیب شیمیایی پودر اولیه صورت نمی گیرد و آسیاب کاری تنها منجر به تغییر در ساختار داخلی ذرات پودر می شود.
2-11-2- آسیاب کاری واکنشی (مکانوشیمیایی) :
اگر در حین فرآیند آسیاب کاری یک واکنش شیمیایی بین ذرات پودر مواد اولیه و اتسفر محفظه آسیاب و یا بین اجزاء مخلوط پودر مواد اولیه رخ دهد بجای آلیاژسازی مکانیکی از عبارت مکانوشیمیایی و یا آسیاب کاری واکنشی استفاده می شود.
2-11-3- آسیاب کاری تبریدی :
در مواردی که آلیاژسازی مکانیکی در دماهای پایین و یا در محیط نیتروژن مایع انجام شود به آن آسیاب کاری تبریدی گفته می شود.
2-12- انواع آسیاب های مورد استفاده در آلیاژسازی مکانیکی :

دسته بندی : علمی