با تلاش محققان کشور؛
به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، پروژه ساخت «نانوپودر و نانوالیاف دمابالای زیرکونیوم – هافنیوم دی بورید» یکی از طرح‌هایی است که در غرفه طرح‌های نوآورانه فناوری‌نانو (NanoMatch) دوازدهمین نمایشگاه فناوری نانو در معرض دید علاقه‌مندان قرار دارد. این پودر‌ها مقاومت حرارتی، سایشی و خوردگی بالایی داشته و توسط گروهی از محققان دانشگاه تهران ساخته شده‌است.
امروزه در صنایع مختلف به ویژه صنعت هوافضا و صنایع نیروگاهی به مواد جدیدی نیاز است که قابلیت کارکرد در محیط‌های دما بالا و به شدت خورنده و فرسایشی را داشته باشد. سرامیک‌های فوق دما بالا از جمله زیرکونیوم دی بورید (ZrB۲) و هافنیوم دی بورید (HfB۲) دارای خواص مناسبی از نظر حرارتی، اکسایشی، سایشی، الکتریکی، خوردگی و مکانیکی هستند.
در این طرح نانومچ، فناوری ساخت این نانوپودر‌ها ارائه شده‌است. نانوپودر‌ها و نانوالیاف سرامیکی پایه زیرکونیوم و هافنیوم با داشتن خواصی عالی و منحصربه‌فرد در مقایسه با ساختار‌های میکرو و ماکرو خانواده مشابه خود، می‌توانند در ساخت قطعاتی با خواص حرارتی، مکانیکی، الکتریکی و شیمیایی بهینه مورد استفاده قرار گیرند. این نانوساختار‌ها هم به‌طور مستقیم در ساخت قطعات و هم به‌عنوان فاز ثانویه در ساخت بدنه‌ها برای کاربرد‌های ذخیره‌سازی انرژی، فیلتراسیون، کاتالیست، عایق‌های حرارتی و ابزار برش، پوشش‌های ضد خوردگی و سایش، تجهیزات ذوب و ریخته‌گری و خودروسازی به کار گرفته می‌شوند.
مقاومت حرارتی، سایشی و خوردگی بالا، قیمت کاملا رقابتی در مقایسه با محصولات مشابه، قابلیت توسعه محصولات جدید با استفاده از این روش تولید و قابلیت تولید در داخل کشور و صادارت به کشور‌های منطقه از جمله مزیت‌های این طرح هستند.
نانوساختار‌های دمابالای زیرکونیوم و هافنیوم دی بورید با فرمول شیمیایی ZrB۲ و HfB۲ با ساختار هگزاگونال در دو مورفولوژی الیاف و پودر تهیه شده‌است. این ترکیبات با نقطه ذوب بیش از۳۲۰۰ درجه سانتیگراد و پایداری شیمیایی و حرارتی کم نظیر در صنایع مختلف از اهمیت زیادی برخوردار هستند. خواص فیزیکی و شیمیایی ذاتی آن‌ها نظیر سختی بالا، مدول الاستیک بالا، استحکام زیاد در دمای بالا، هدایت حرارتی و الکتریکی زیاد، خنثی بودن شیمیایی، مقاومت به اکسایش و خوردگی بالا و نقطه ذوب بالای آن سبب شده که از آن برای انواع کاربرد‌های پوشش، بدنه و کامپوزیت در شرایط سخت اعم از دما، تنش و سایش بالا استفاده شود.
تیم مجری این طرح شامل عضو اصلی، راضیه قلیچ، دانشجوی دکترای نانوفناوری دانشگاه تهران و روح‌الله مهدی‌نواز اقدم، عضو هیات علمی دانشکده فنی دانشگاه تهران است که بیش از دوازده سال سابقه کار در زمینه سنتز و تولید نانوپودر و نانوالیاف سرامیکی را دارند. تاکنون پروژه‌های مختلف نیمه صنعتی در زمینه پوشش‌های سرامیکی، کامپوزیت‌های سرامیکی و نانوپودرهای دما بالا به مدیریت این تیم با موفقیت انجام شده‌است. تیم حاضر از سال ۱۳۸۵ با تولید نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم در حوزه فناوری‌نانو آغاز به کار کرده است و از سال ۱۳۹۳ فعالیت‌های تحقیق و توسعه خود را روی نانومواد دمابالا متمرکز کرده و هم‌اکنون توانسته است نانوپودر و نانوالیاف فوق دمابالای زیرکونیومی و هافنیومی و کامپوزیت‌های آن را تولید کند.
این نانوپودر‌ها در صنایع هوافضا، صنایع نیروگاهی، صنایع ماشین‌کاری و صنایع پتروشیمی و نفت کاربرد دارند.
امروزه در صنایع مختلف به ویژه صنعت هوافضا و صنایع نیروگاهی به مواد جدیدی نیاز است که قابلیت کارکرد در محیط‌های دما بالا و به شدت خورنده و فرسایشی را داشته باشد. سرامیک‌های فوق دما بالا از جمله زیرکونیوم دی بورید (ZrB۲) و هافنیوم دی بورید (HfB۲) دارای خواص مناسبی از نظر حرارتی، اکسایشی، سایشی، الکتریکی، خوردگی و مکانیکی هستند.
در این طرح نانومچ، فناوری ساخت این نانوپودر‌ها ارائه شده‌است. نانوپودر‌ها و نانوالیاف سرامیکی پایه زیرکونیوم و هافنیوم با داشتن خواصی عالی و منحصربه‌فرد در مقایسه با ساختار‌های میکرو و ماکرو خانواده مشابه خود، می‌توانند در ساخت قطعاتی با خواص حرارتی، مکانیکی، الکتریکی و شیمیایی بهینه مورد استفاده قرار گیرند. این نانوساختار‌ها هم به‌طور مستقیم در ساخت قطعات و هم به‌عنوان فاز ثانویه در ساخت بدنه‌ها برای کاربرد‌های ذخیره‌سازی انرژی، فیلتراسیون، کاتالیست، عایق‌های حرارتی و ابزار برش، پوشش‌های ضد خوردگی و سایش، تجهیزات ذوب و ریخته‌گری و خودروسازی به کار گرفته می‌شوند.
مقاومت حرارتی، سایشی و خوردگی بالا، قیمت کاملا رقابتی در مقایسه با محصولات مشابه، قابلیت توسعه محصولات جدید با استفاده از این روش تولید و قابلیت تولید در داخل کشور و صادارت به کشور‌های منطقه از جمله مزیت‌های این طرح هستند.
نانوساختار‌های دمابالای زیرکونیوم و هافنیوم دی بورید با فرمول شیمیایی ZrB۲ و HfB۲ با ساختار هگزاگونال در دو مورفولوژی الیاف و پودر تهیه شده‌است. این ترکیبات با نقطه ذوب بیش از۳۲۰۰ درجه سانتیگراد و پایداری شیمیایی و حرارتی کم نظیر در صنایع مختلف از اهمیت زیادی برخوردار هستند. خواص فیزیکی و شیمیایی ذاتی آن‌ها نظیر سختی بالا، مدول الاستیک بالا، استحکام زیاد در دمای بالا، هدایت حرارتی و الکتریکی زیاد، خنثی بودن شیمیایی، مقاومت به اکسایش و خوردگی بالا و نقطه ذوب بالای آن سبب شده که از آن برای انواع کاربرد‌های پوشش، بدنه و کامپوزیت در شرایط سخت اعم از دما، تنش و سایش بالا استفاده شود.
تیم مجری این طرح شامل عضو اصلی، راضیه قلیچ، دانشجوی دکترای نانوفناوری دانشگاه تهران و روح‌الله مهدی‌نواز اقدم، عضو هیات علمی دانشکده فنی دانشگاه تهران است که بیش از دوازده سال سابقه کار در زمینه سنتز و تولید نانوپودر و نانوالیاف سرامیکی را دارند. تاکنون پروژه‌های مختلف نیمه صنعتی در زمینه پوشش‌های سرامیکی، کامپوزیت‌های سرامیکی و نانوپودرهای دما بالا به مدیریت این تیم با موفقیت انجام شده‌است. تیم حاضر از سال ۱۳۸۵ با تولید نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم در حوزه فناوری‌نانو آغاز به کار کرده است و از سال ۱۳۹۳ فعالیت‌های تحقیق و توسعه خود را روی نانومواد دمابالا متمرکز کرده و هم‌اکنون توانسته است نانوپودر و نانوالیاف فوق دمابالای زیرکونیومی و هافنیومی و کامپوزیت‌های آن را تولید کند.
این نانوپودر‌ها در صنایع هوافضا، صنایع نیروگاهی، صنایع ماشین‌کاری و صنایع پتروشیمی و نفت کاربرد دارند.
ارسال نظرات