پایان نامه درباره ساختارسازی و زیست محیطی

در یک تحقیق انجام گرفته توسط تاروال و همکارانش [7]، از تکنیک تغییر ماهیت شیمیایی در اثر افشاندن مخلوطی از استات روی و آب و ایجاد شدن حرارت بر روی شیشه همراه با تولید فیلمی از اکسید روی استفاده شده، جهت دست‌یابی به خاصیت آبگریزی و قابلیت انتقال بالای نور، که در نهایت به خواص شفاف شدن یا پشت‌نما شدن، خود تمییز شوندگی، ضد مه شدن و ضد برف شدن رسیده و از آن روش در میکروچیپ‌های متحرک و میکرو‌راکتورها استفاده شده است.

  • 1-2-4 روش سُل‌ژل
    فرآیند سُل‌ژل یک روش شیمیایی‌تر با استفاده از یک اکسید فلزی می‌باشد و در واقع از اصل محلول‌سازی و رسوب‌دهی جامدات در مایعات با استفاده از تغییر پارامترهایی مثل دما استفاده کرده و محصولاتی مثل پوشش و پودر را بدست می‌آورند. البته باید یادآور شد که پوشش‌هایی که از این روش تولید می‌شوند دارای تخلخل‌هایی هستند، که بعضی خواص آن‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد [14].
    1-2-5 روش ایجاد زبری و رسوب‌دهی پاششی توسط مگنترون
    اساساً یک ابزار رسوب‌دهی پاششی شامل یک هدف، که منبع مواد رسوب داده شده بوده، و یک زیرلایه است. رسوب‌دهی پاششی یک روش ساختارسازی است که شامل رسوب‌دهی موادی است که قبلاً از سطح هدف جدا و بر روی زیرلایه پاشیده شده‌اند. تکنیک مذکور اغلب در ساخت انواع مختلف پوشش‌های محافظ، تکنولوژی سِل‌های خورشیدی و فیلم‌های نازک ابر رسانا‌ها کاربرد دارد. همچنین در مهندسی مواد نانوساختار (به عنوان مثال نانوفیبرها، فولرن‌ها، فیلم‌های نازک نانوکریستال) استفاده می‌شود [1،14].
    1-2-6 روش رسوب شیمیایی بخار
    اولین کاربردهای این روش به تولید لامپ‌های رشته‌ای در سال 1880 بر می‌گردد که در آن از روش رسوب شیمیایی بخار برای افزایش استحکام رشته‌های کربنی با رسوب فلز استفاده شد. فرآیندهای رسوب شیمیایی بخار انواع گوناگونی دارند، اما به طور کلی در همۀ آن‌ها از محفظه‌ای به نام رآکتور استفاده می‌شود که پیش ماده با ورود به رآکتور به صورت یک لایه نازک روی سطح زیرپایه رسوب کرده، در حالی که دچار یک سری تغییرات شیمیایی می‌شود و پوششی با ترکیب و خواص مورد نظر را ایجاد می‌کند [1].
    رسوب شیمیایی بخار در مورد پلیمرها توسط عمل پلاسما انجام می‌شود و در این روش گاز مونومر مستقیماً به محفظۀ پلاسما اعمال شده و پلیمریزه می‌شود. پلیمر ابتدا در فاز گازی تولید شده، و سپس تولیدات منتج شده روی سطح منفی با دمای پایین به شکل یک لایۀ ضخیم رسوب می‌کند [13].
    1-2-7 روش رسوب فیزیکی بخار
    این روش شامل یک فرآیند فیزیکی مثل تبخیر دما بالا در خلاء یا کندن مواد با پلاسما می‌باشد و بر خلاف روش رسوب شیمیایی بخار پوشش‌دهی با انجام یک واکنش شیمیایی در سطح زیرپایه همراه نیست. امروزه به کمک روش رسوب فیزیکی بخار می‌توان ساختارهای لایه نازک، به ضخامت یک لایه اتمی را رسوب داد که این در نانوفناوری اهمیت ویژه‌ای دارد. از مزیت‌های روش رسوب فیزیکی بخار می‌توان به این نکات اشاره کرد که از نظر زیست محیطی نسبت به برخی فرآیند‌های مشابه از جمله رسوب شیمیایی بخار برتری داشته و آلودگی کمتری ایجاد می‌کند [1].
    1-2-8 روش پرتودهی ایکس، گاما و الکترون توسط شتاب‌دهندۀ رودوترون
    این پرتوها اگرچه با روش‌های مختلف تولید می‌شوند، ولی در اصل یک کار را انجام می‌دهند. انرژی منتقل شده توسط این پرتوها در فرآیند پرتودهی منجر به تغییرات فیزیکی و شیمیایی، همچنین اصلاحات سطحی و حتی داخلی می‌شود و در نهایت باعث ایجاد پلیمریزاسیون، پیوند عرضی و استریلیزاسیون می‌گردد. این نوع پرتوها از نوع پرتوهای یونیزه‌کننده می‌باشند، زیرا انرژی آن‌ها در حدی است که فقط می‌توانند الکترون‌ها را از اتم‌ها و مولکول‌ها جدا کرده و آن‌ها را به یون تبدیل کنند [22].
    اختلاف عمدۀ پرتوهای ایکس، گاما و الکترون در قدرت نفوذ آن‌ها در ماده است. پرتوهای ایکس و گاما دارای قدرت نفوذ زیاد هستند، در حالی که نفوذ الکترون بستگی به انرژی الکترون‌های شتاب داده شده دارد. با یک شتاب‌دهنده الکترون دز مورد نظر به سرعت در حد ثانیه اعمال می‌گردد، ولی با پرتو گاما این کار ممکن است ساعت‌ها طول بکشد. پرتو گاما از رادیو ایزوتوپ کبالت 60 و پرتو ایکس با دستگاه‌های خاص مثل شتاب‌دهنده‌ها تولید می‌شوند [22].
    1-2-9 روش لیتوگرافی یا چاپ سنگی
    لیتوگرافی فرآیندی است که در ساخت ریزساختارها به کار می‌رود و در آن بخشی از لایه‌ای خاص یا تکه‌ای از زیرلایه به طور انتخابی برداشته می‌شود. لیتوگرافی یک تکنیک کاملاً مجهز و پایه‌ای است که برای ایجاد ناحیۀ وسیعی از طرح‌های تکراری در اندازه‌های میکرو و نانو کاربرد دارد [4]. در این روش با به کار بردن یک نقاب نوری، طرح هندسی مورد نیاز روی لایۀ فلزی یا زیرلایه‌ای که حساس به نورند ایجاد و با انجام عملیات شیمیایی، طرح هندسی لایه‌برداری می‌شود. از معایب این روش، نیازمندیش به سطوح صاف و هموار است که ساخت قطعات با سطوح ناهموار را بسیار دشوار می‌کند [1]. جانگ و همکارانش [23] ایجاد نانوزبری بر روی پارچۀ پلی‌تری‌متیلن‌ترفتالات و پلی‌استر را توسط پرتودهی تناوبی لامپ فرابنفش گزارش داده، و روی ساختمان‌های ایجاد شده، خواص رنگ پذیری و ثبات رنگی را بررسی کردند.
    1-2-10 روش پوشش فیزیکی یا مخلوط کردن
    شاید ساده‌ترین راه میانبر برای حرکت به جلو در راستای اصلاح هدفمند سطح پلیمر، مخلوط کردن مولکول‌های عمل گر (عامل‌های مؤثر برای رسیدن به هدف) با پلیمر‌های محلول، یا فقط پوشاندن پلیمر‌های جرمی روی پلیمر‌های سطحی باشد. اگرچه بزرگ‌ترین محدودیت این روش ناپایداری ساختار سطحی پلیمر و مخفی شدن مواد عمل گر در پلیمر است، اما اگر این تغییر ساختار آنقدر زیاد نباشد که کاربرد مواد را تحت تأثیر قرار دهد، این روش هنوز یک انتخاب خوب است، که از جمله این روش می‌توان به روش‌های خود مهاجرتی، خود آرایش یابندگی و لایه به لایه اشاره کرد. تشریح روش‌های جذب خود مهاجرتی، خود آرایش یابندگی و لایه به لایه در شکل 1-1 آورده شده است [13].
    شکل 1-1. شماتیکی از روش‌های جذب خود مهاجرتی، خود آرایش یابندگی و لایه به لایه [13].
    در روش خود مهاجرتی، مواد عمل گر با طراحی خاص ساختار شیمیایی در میان محلول پلیمر مخلوط می‌شود و چون تمایل به سمت، رسیدن به حداقل انرژی است، مولکول‌های مواد عمل گر خود به خود به سمت سطح پلیمر حرکت نموده و سرانجام با انباشته شدن بر روی سطح پلیمر، خواص سطحی پلیمر را مشخصاً تغییر می‌دهند. در روش خود آرایش یابندگی مولکول‌های مواد عمل گر فعال، روی سطحی با بار منفی، به کمک یکسری عملیات شیمیایی، الکترواستاتیکی و ایجاد باند‌های هیدروژنی متصل و توزیع می‌شوند. در روش لایه به لایه ماکرومولکول‌های شارژ شدۀ مثبت و منفی به واسطۀ برهمکنش‌های الکترواستاتیکی و فعل و انفعالات شیمیایی قوی، به طور متناوب بر روی سطح پلیمر، اعمال می‌شوند [13].
    1-2-11 روش پوشش‌دهی چرخشی
    پوشش‌دهی چرخشی روشی برای اعمال پوشش‌های نازک بر روی زیرپایه‌های مسطح می‌باشد. در این روش ابتدا بر اساس ضخامت مورد نظر لایه، مقدار ماده لازم به طور تقریبی تعیین می‌گردد. سپس مقداری محلول بیش از میزان لازم روی زیرپایه قرار داده می‌شود. در ادامه زیرپایه با سرعت بالا چرخانده می‌شود تا سیال بر اساس نیروی گریز از مرکز روی سطح پخش شود و نازک‌سازی لایه به انجام رسد. ماشین مورد استفاده در این روش پوشش دهنده، اسپینر نامیده می‌شود. گردش زیرپایه در حالی که محلول از لبه‌های آن بیرون می‌ریزد ادامه می‌یابد تا ضخامت مورد نظر بدست آید. حلال مورد استفاده ماده‌ای فرار است و در حین گردش تبخیر می‌شود. هر چه سرعت زاویه‌ای فرآیند بالاتر باشد فیلم ایجاد شده نازک‌تر خواهد بود [1].
    1-2-12 روش الکتروریسی
    در روش الکتروریسی از نیروهای الکترواستاتیکی برای ریسیدن الیاف نانومتری از یک فاز مایع استفاده می‌شود. بخش‌های مختلف یک سیستم استاندارد الکتروریسی عبارتند از یک رشته‌ساز که شامل یک سرنگ با سوزن تزریق متصل به یک منبع توان بالا (50-10 کیلوولت)، یک پمپ و یک صفحۀ جمع کننده متصل به زمین می‌باشد. رشته‌ساز به کاتد و صفحه به آند متصل است. محلول یا مایع و یا مذاب وارد سرنگ می‌شود و با فشار پمپ، تحت سرعت ثابتی تزریق می‌گردد که این عمل باعث شکل‌گیری یک قطره در نوک سوزن می‌شود. با اعمال ولتاژ، قطره به صورت مخروط تیلور کشیده می‌شود. اگر کشش بین مولکولی مایع به اندازه کافی بالا باشد، این جریان ایجاد شده گسسته نشده و یک جت مایع باردار ایجاد می‌شود. این جت بر اساس نیروی دفع الکترواستاتیک طویل شده و مسیری مارپیچ را طی می‌کند. این روند تا رسوب آن بر روی صفحه جمع کننده ادامه می‌یابد [1].
    میزوکوشی و همکارانش [24] اثر زبری سطح را بر قابلیت اصلاح سطح و ترشوندگی لایه‌های الکتروریسی شده مطالعه کرده‌اند. نتایج بدست آمده نشان می‌داد که در اثر ازدیاد زبری سطح، ترشوندگی لایه‌های پلیمری با ماهیت آبدوستی افزایش می‌یابد، در حالی که افزایش زبری سطح لایه‌های پلیمری با ماهیت آبگریزی سبب کاهش ترشوندگی لایه می‌شود.
    1-2-13 روش بمباران یونی یا سایش با باریکۀ یونی
    به طور ساده فرآیند سایش با باریکه یونی را می‌توان یک شن‌سایی اتمی نامید که در آن یون‌ها نقش دانه‌های شن را بازی می‌کنند. یون‌های شتاب گرفته سطح نمونه‌ای را که درون یک محفظه خلاء نصب شده است، بمباران یونی می‌نمایند. عموماً سایش با باریکه یونی در آماده‌سازی نمونه برای میکروسکوپ الکترونی عبوری کاربرد دارد. هدف این است که نمونه به طور یکنواخت نازک شود و کیفیت سطح بالایی داشته باشد. از سایر کاربردها می‌توان پولیش و ریزسابی لنزهای اپتیکی را نام برد. به طور کلی هر جا لایه برداری از سطح نمونه در مقیاس اتمی و یا نازک‌سازی نمونه مطرح باشد این روش بکار می‌رود [1].
    این نوشته در مقالات و پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.