نانو سرامیک

نانو سرامیک nano ceramics نوعی از نانوذرات هستند که اولین بار در اوایل دهه 1980 کشف شد و از سرامیک تشکیل شده است. سرامیک های صنعتی یا پیشرفته از مواد بسیار خالص و به خوبی انتخاب شده مانند کاربید سیلیس و آلومینا ساخته می شوند و با سرامیک های سنتی که گلدان های کاشی و ظروف غذاخوری را می ساختند بسیار فاصله دارند و ممکن است با ذکر سرامیک به ذهن متبادر شوند.

کاربرد سرامیک در نانوتکنولوژی

نانوسرامیک ها به مواد سرامیکی اطلاق می شود که از ذرات بسیار ریز با قطر کمتر از 100 نانومتر ساخته شده و به عنوان جامدات غیرآلی، مقاوم در برابر حرارت و غیرفلزی طبقه بندی می شوند. مهم‌ترین مواد سرامیکی سیستم‌هایی از اکسیدهای فلزی، کاربیدها، بوریدها و نیتریدها هستند و به دلیل اندازه کوچکشان، ایرادات کمی دارند.

نانوسرامیک‌ها ابتدا با استفاده از فرآیند سل-ژل – شکلی از رسوب‌گذاری محلول شیمیایی – که نانوذرات را در محلول و ژل مخلوط می‌کند و پوشش سرامیکی را تشکیل می‌دهد، شکل گرفتند. در دهه 2000 روش های تولید شروع به استفاده از گرما و فشار در فرآیند تف جوشی کردند.

روش تهیه نانوسرامیک اغلب می تواند عامل تعیین کننده در شکل دادن به یک نانوسرامیک و خواص آن باشد: برای مثال، سوزاندن منیزیم در اکسیژن منجر به مکعب و صفحات شش ضلعی می شود، در حالی که تجزیه حرارتی هیدروکسید منیزیم باعث اشکال نامنظم و اغلب پلاکت ها به شکل شش ضلعی می شود.

در طول 20 سال گذشته، مطالعات زیادی در مورد نانوسرامیک ها انجام شده است که منجر به نتایج مثبتی نه تنها برای دانشگاه، بلکه برای صنعت نیز شده است. در نتیجه، این مواد پیشرفته طیف وسیعی از کاربردها را در الکترونیک، پزشکی و صنایع هسته ای دارند.

خواص نانوسرامیک ها

وقتی مواد از مقیاس نانو سنتز می شوند، رفتار توده ای مواد را می توان به طور چشمگیری تغییر داد و نانومواد با خواص منحصر به فرد ایجاد کرد. به عنوان مثال، سختی و استحکام یک ماده را می توان با یکپارچه سازی مواد سرامیکی از ذرات نانومقیاس تا حد زیادی افزایش داد – با اندازه بلوک ساختمانی که بر خواص محصول نهایی تأثیر می گذارد.

نانوسرامیک ها بسیار قوی هستند و در برابر فشار و خمش مقاومت قابل توجهی از خود نشان می دهند. استحکام آنها مشابه فولاد است و اکثر سرامیک ها استحکام خود را در دماهای بالا حفظ می کنند. با این حال، شکنندگی آنها بزرگترین مانع فنی است که مانع استفاده عملی آنها به ویژه در کاربردهای باربری می شود.

مواد شکننده سنتی را می‌توان با کاهش اندازه دانه‌های مورد استفاده در ساخت آنها انعطاف‌پذیرتر کرد، بنابراین استحکام فیزیکی و مکانیکی نانوسرامیک‌ها به اندازه ذرات مورد استفاده در ساخت آنها بستگی دارد. هنگامی که سرامیک ها از نانوذرات ساخته می شوند، می توانند قبل از اینکه در دمای بالاتر برای استحکام در دمای بالا عملیات حرارتی شوند، در یک دمای متوسط ​​به صورت فوق پلاستیک تغییر شکل داده شوند.

نانوسرامیک‌ها نسبتاً بی‌اثر هستند و در جایی که واکنش‌پذیری رخ می‌دهد، جایی است که به طور هماهنگ محل‌های غیراشباع و معیوب رخ می‌دهند. برخی از سرامیک ها – آنهایی که بر پایه آهن هستند یا از نیکل، باریم و کروم ساخته شده اند – دارای خواص فلزی هستند و مقاومت بالایی در برابر مغناطیس زدایی از خود نشان می دهند.

اصطلاح سرامیک شامل مواد رسانای الکتریکی، عایق و نیمه هادی مانند اکسید کروم، اکسید آلومینیوم و کاربید سیلیکون است. بسیاری از خواص الکتریکی به اندازه ذرات و ترکیب وابسته هستند: برای مثال، مقاومت الکتریکی و ثابت دی الکتریک برای برخی سیستم ها در نتیجه اندازه ذرات کوچک افزایش می یابد.