پایان نامه بررسی خواص پوششهای نانو در ابزارهای براده برداری

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه بررسی خواص پوششهای نانو در ابزارهای براده برداری دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:80

پایان نامه جهت اخذ مدرک کارشناسی مکانیک  
گرایش ساخت و تولید

فهرست مطالب:
 مقدمه  1
 
      فصل اول: نانوتکنولوژی
1-1 پیشینه فناوری نانو5
1-2 نانوتکنولوژی چیست؟7
1-3 ارتباط نانوتکنولوژی و بیوتکنولوژی 10
1-4 بررسی دیدگاه ها در مورد این فناوری 11
1-5 انقلاب در نانو تکنولوژی 13
1-6 نانوذرات اساس و پایه نانوتکنولوژی 17
1-1-6 نانو ذره چیست؟17
2-1-6 تولید نانو ذرات ( 4 روش) 18
3-1-6 نانوذرات در روند توسعه و تجارت 20
4-1-6 نانو بیومواد 21
1-4-1-6 نانوکپسول ها 22
2-4-1-6 درخت سان ها 22
3-4-1-6 کاکلیت ها 23
 
       فصل دوم : نانو مواد و پوشش های نانوساختار
2-1 مقدمه 25
2-2 نانو ساختارها 29
2-3 تشکیل سطوح نانو ساختار با استفاده از فرایند سل – ژل 35
1-2-3 بدام افتادن از طریق سل – ژل 37
2-4 رسوب گذاری الکتریکی نانوذرات در پوشش ها 41
2-5 نقش نانو ذرات در استحکام، سختی و سایش 44
2-6 پوششهای نانو ذره – تأثیرات جدید ویژه 46
1-2-6 مواد سخت نانو ساختاری 47
2-2-6 نانو ذرات سرامیکی 50
3-2-6 تولید پوششهای نانو ساختاری 51
 
        فصل سوم: تکنولوژی پوشش دهی سطوح برای بیوموادها- شکل شناسی و کنترل نانو ساختاری
3-1 مقدمه 55
3-2  فرآیند پوششهای اکسیدی ضخیم 57
3-3 پوششهای اکسیدی ضخیم بوسیله CVD60
3-4 پوششهای اکسیدی ضخیم با LCVD63
3-5 خلاصه68
 
      فصل چهارم: اهداف و نتایج
4-1 هدف فناوری نانو 70
4-2 کاربردهای نانوفناوری در عرصه های مختلف 71
4-3 پیشرفت های علمی و فنی اخیر 72
4-4 اهداف 5 تا 10 سال آینده: محدودیت ها و راه حل ها 73
4-5 زیرساختار علمی و فنی 76
4-6 راهبردهای سرمایه گذاری و اجرایی تحقیق و توسعه 77
4-7 اولویتها و نتایج 77
     منابع و مآخذ 79
 

مقدمه:
انسان ها در روزگاران خیلی دور، برای ذخیره اطلاعات از سنگ استفاده می کردند به گونه ای که آثار آنان تا به امروز در موزه ها به صورت سنگ نوشته موجود است. اطلاعات را با قلم وبعدها توسط چاپ بر روی کاغذ و به شکل کتاب نگهداری می کردند. با پیشرفت علم، ذخیره اطلاعات بر روی میکروفیلم معمول گردید. امروزه هم با پیشرفت سریع علم، کامپیوترها اطلاعات را تقریباً بدون صرف هیچ هزینه ای ذخیره می نمایند. اقداماتی در دست اجرا است تا دستگاههای ساخته شوند که تقریباً بدون هزینه شبیه عمل بیتها درکامپیوتر- اتمها را به صورت مجزا به هم اضافه کنند ( کنار هم قرار دهند). این امر ساختن اتوماتیک محصولات را بدون نیروی کار سنتی همانند عمل کپی در ماشینهای زیراکس میسر می کند. صنعت الکترونیک با روند کوچک سازی احیاء می گردد و کار در ابعاد کوچکتر منجر به ساخت ابزاری می شود که قادر به دستکاری اتمهای منفرد مثل پروتئین ها در سیب زمینی و همانند سازی اتمهای خاک، هوا و آب از خودشان می گردد.
دانشمندان بر این باورند که می توانند با فشرده سازی هرچه بیشتر اطلاعات ذخیره شده، با بهره گیری از نانوفناوری، انقلابی در ثبت ایجاد نمایند.
نانوتکنولوژی، فناوری در سطح اتم ها و مولکول هاست و بعبارتی توانمندی تولیدمواد، ابزارها و سیستم های جدید با در دست گرفتن کنترل آن ها در سطوح مولکولی و اتمی و استفاده از خواص ظاهر شده در این سطوح است.


شکل 1-1


این فناوری ساخت ابزارهای نوین مولکولی منحصر به فرد با بکارگیری خواص شیمیایی کاملاً شناخته شده اتمها و مولکول ها نحوه پیوند آن ها به یکدیگر را ارائه می دهد. مهارت مطروحه در این تکنولوژی دستکاری اتم ها بطور جداگانه و جای دادن دقیق آنان در مکانی است که برای رسیدن به ساختار دلخواه و ایده آل مورد نیاز می باشد.
نانو فناوری یک رشته جدید علمی نیست بلکه رویکردی جدید در تمام رشته هاست و بر آن کاربردهایی درحوزه های مختلف از جمله پزشکی، بیوتکنولوژی، الکترونیک وکامپیوتر، ارتباطات، حمل ونقل، انرژی، محیط زیست، امنیت ملی، کشاورزی وحتی علوم انسانی را بر شمرده اند، که نشانگر فرارشته ای و فرابخشی بودن این رشته می باشد. طبیعت برای میلیون ها سال صاحب نانوتکنولوژی بوده است. و دانشمندانی مانند Smalley عقیده دارند که می توان مطالب بسیاری را با نگاره کردن به سلول ها آموخت. او میگوید که تمام آنزیم ها در سلول های نانوماشینهایی هستند که وظایف منحصر به فردی را جهت تکامل و رشد انجام می دهند.
البته روند رو به رشد کنونی نشان می دهد که این فناوری در حال پیشی گرفتن از رقیبان سرسخت خود است و می خواهد یکه تاز عرصه انقلاب صنعتی سوم باشد. در حال حاضر مراکز تحقیقاتی زیادی در دنیا در زمینه نانوفناوری مشغول به کار هستند. در امریکا حداقل 11 آژانس دولتی به همراه انیستیتو بهداشت ملی، ناسا، وزارت انرژی و وزارت دفاع در این بخش فعال هستند، کاخ سفید نانوفناوری را در شاخه تحقیقات ، کلیدی اعلام نموده است.
در امریکا چهار دانشگاه ( ام آی تی، استانفورد، کرنل، رایس) در اروپا دانشگاه صنعتی دانمارک، در انگلستان دانشگاه بیرمنگام، در ایرلند مراکز تحقیقاتی فراوانی در این زمینه فعال می باشند. در ژاپن سازمان های دولتی و شرکت های خصوصی زیادی بر روی این فناوری تحقیق می کنند.
قابل ذکر است که میزان سرمایه گذاری اروپا، امریکا، ژاپن و دیگر کشورهای جهان روی نانو فناوری از سال 1997 تا پایان سال 2001 سه برابر شده است. در اروپا کشورهای انگلستان، آلمان، فرانسه، ایرلند، سوئد، سوئیس و در آسیا کشورهای چین، تایوان و کره تلاش های بیشتری را آغاز نموده اند. می توان نتیجه گرفت که ما هم باید رشد این فناوری و دستاوردهای آن را جدی بگیریم و با توجه بیشتری آن را پیگیری کنیم.  

فصل اول
نانوتکنولوژی

1-1 پیشینه فناوری نانو
چهل سال قبل، نظریه پرداز کوانتوم و برنده جایزه نوبل، ریچارد فایمن، اولین کسی بود که به سپیده دم قبل از طلوع فجر نگریست. وی در نطق مشهورش در سال 1959 تحت عنوان « آن پایین فضای بسیاری وجود دارد» اولین جرقه های رویکرد به سمت فناوری نانو را روشن کرد. وی عنوان کرد که: با افزایش فراگیری دانشمندان در زمینه ساخت ترانزیستورها و سایر اندازه های مقیاس کوچک، خواهیم توانست مرتباً آن ها را کوچک و کوچکتر بسازیم تا نهایتاً به محدوده طبیعی خودشان در لبه های بی اطمینانی کوانتوم نزدیک شوند و جایی توقف کنیم که اتم ها خودشان بسیار لغزنده، غیر قابل شناخت و از لحاظ مکانیکی قابل اعتماد شوند.
در اوایل دهه 90 بود که توجهات ما به سمت آنچه که ما امروز به عنوان « فناوری نانو» می نامیم شتاب سرسام آوری به خود گرفت تا کشتی دانش بشری با بادبان فناوری نانو به سمت ساحل آرزوها جولان دهد. در مجموع عمر این فناوری کمتر از 15 سال است ولی محققان پیش بینی می کنند که ظرف 3 سال آینده تحولات عظیمی در این زمینه صورت خواهد گرفت و طبق گفته تیمپ در کتاب « نانوتکنولوژی»، نقشی که این فناوری در توسعه و پیشرفت بشر ایفا خواهد کرد، بسیار بیشتر و تاثیرگذارتر از نقشی است که مارکوپولو و سفرهایش به شرق در توسعه و پیشرفت غرب ایفا نموده است.
مزایا و عیوب این فناوری
ساخت ابزار در مقیاس مولکولی دارای مزایا و معایب بسیاری است. از مزیت های عمده آن می توان به افزایش دقت کامپیوترها، میلیون ها برابر بیشتر از کامپیوترهای کنونی، کنترل بیماریها توسط نانوسنسورها، کامپیوترها و نانوابزارها وانجام جراحی های کنترل شده توسط آن ها و هزاران مزیت دیگر را که به طور مفصل ذکر خواهد شد، نام برد.
بطور کلی، این فناوری برای ما آینده ای سریع، ارزان، با تولیدات بهتر و محیط زیستی پاکیزه تر به همراه خواهد داشت. اما مهمترین عیبی که این فناوری به دنبال خود دارد، سوق دادن این فناوری و استفاده از آن در تولید سلاح های مرگبار است که ارزان بودن این سلاح ها خود نوید خطرناک شدن آینده را برای ما به دنبال دارد. در هر صورت حرکت سریع این تکنولوژی، با این چالش ها و مزیت ها به صورتی غیر قابل اجتناب به نظرمی رسد.
 
1-2 نانوتکنولوژی چیست؟
تعریف فناوری نانو با توجه به ماهیت و زمینه های گسترده فعالیت آن در عین سادگی، بسیار دشوار است و شاید بتوان گفت که هنوز تعریف کامل و جامعی که بیان کننده تمام خصوصیات این پدیده باشد، وجود ندارد. با وجود این در اینجا به چند تعریف مفید و کاربردی اشاره می کنیم.
نانوتکنولوژی تولید مولکولی ( به زبان ساده تر)، ساخت اشیاء اتم به اتم، مولکول به مولکول توسط بازوهای روبات برنامه ریزی شده در مقیاس نانومتریک است. نانو از لغت یونانی Nanos به معنی کوتاه قد و یا کوتوله گرفته شده است. در گفتار علمی، یک نانومتر معادل یک میلیاردیم متر 9-10 می باشد یعنی ابعادی که در آن اتم ها با هم ترکیب شده و مولکولها روی هم اثر متقابل دارند که چیزی حدود 18000 برابر قطر موی انسان و یا 10 برابر قطر یک اتم است.
شکل2-1



به عبارت دیگر نانوتکنولوژی تولید مولکولی یا به زبان ساده تر، ساخت اشیاء اتم به اتم، مولکول به مولکول توسط بازوهای روبات برنامه ریزی شده در مقیاس نانومتریک است.
این اندازه تقریباً پهنایی معادل با 3 تا 4 اتم را دارد. این فناوری ساخت ابزارهای نوین مولکولی منحصر به فرد با بکارگیری خواص شیمیایی کاملاً شناخته شده اتم ها و مولکول ها ( نحوه پیوند آن ها به یکدیگر) را ارائه می دهد. مهارت مطروحه در این تکنولوژی دستکاری اتم ها بطور جداگانه وجای دادن دقیق آنان در مکانی است که برای رسیدن به ساختار دلخواه و ایده آل مورد نیاز می باشد. این قابلیت تقریباً حاصل شده است.
با ایجاد ساختارهای نانومتری، کنترل خصوصیات اساسی مواد مانند دمای ذوب، رفتار مغناطیسی، ظرفیت شارژ و حتی رنگ  آن ها بدون تغییر ترکیب شیمیایی مواد، ممکن خواهد بود. بعبارتی دیگر توسط این پتانسیل به محصولاتی دست پیدا خواهیم کرد که قبلاً امکان دسترسی به آن غیر ممکن بوده است. دکتر Drexler در همایش جهانی نظام علمی در زمینه نانوتکنولوژی اظهار کرده است: درجهان اطلاعات، تکنولوژی های دیجیتالی ، کپی برداری را سریع ، ارزان، کامل و عاری از هزینه بری یا پیچیدگی محتوایی نموده اند. حال اگر همین وضعیت در جهان ماده اتفاق بیافتد چه می شود. هزینه تولید یک تن تری بیت تراشه های RAM تقریباً معادل با هزینه بری ناشی از تولید همان مقدار فولاد می شود. بعبارتی نانوتکنولوژی روند زیانبار ناشی از انقلاب صنعتی را معکوس خواهدکرد.
درآینده نزدیک گروهی از دانشمندان قادر به ساخت اولین آدم آهنی با مقیاس نانومتری می گردند که قادر به همانند سازی است. طی چندسال با تولید پنج میلیارد تریلیون نانوروبات، تقریباً تمامی فرایندهای صنعتی و نیروی کار کنونی از رده خارج خواهند شد. کالاهای مصرفی به وفور یافت شده، ارزان، شیک و با دوام خواهند شد. دارو یک جهش سریع و کوانتومی را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهای فضایی و همانند سازی امن ومقرون به صرفه خواهند شد. به این دلایل و دلائلی دیگر ، سبک های زندگی روزمره در جهان بطور زیربنایی متحول خواهد شد و الگوی رفتاری انسان ها تحت الشعاع این روند قرار خواهد گرفت.
در آینده نه چندان دور، در خانه های جدید آجرها ممکن است هنگامی که ترکی در آن ظاهر شود خودشان را تعمیر کنند. ماشینها نیز ممکن است با لایه ای به استحکام الماس پوشانده شوند که آنها را در برابر خراش محافظت می کند.