به نام خدا
نانوذراتِ سيليس
نانوذراتِ سيليس
مقدمه:
نانوذرات به علت کاربردهاي متعدد در صنايع مختلفي مانند صنايع آرايشي ـ بهداشتي، صنايع اُپتيکي و الکترونيکي، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته‌اند.
دانشمندان در دههﻫﺎي گذشته نيز با فناوري توليد نانوذرات آشنا بودند، اما از آنجا که ابزارهاي آزمايشگاهي لازم هنوز اختراع نشده بود، نمي‌توانستند به اقدامات عملي در اين زمينه دست بزنند. در دهة 1990، محققاني که ذرات ميکرومتري را تهيه ﻣﻲکردند، در گزارش توزيع اندازة ذرات آزمايش‌شده، به وجود ذرات نانومتري نيز اشاره نموده‌اند.
سؤال جالب اين است که دانشمندانِ يادشده، در چه شرايطي و با چه ابزاري ذرات نانومتري را سنتز کرده‌اند. شما در کتابﻫﺎي شيمي خود با مفاهيم «هيدروليز» (هيدروليز واکنشي است که در محيط آبي منجر به يونيزاسيون ماده ﻣﻲشود) و «پليمراسيون» آشنا شده‌ايد. اين دو فرآيند وقتي با هم صورت مي‌گيرند، فرآيند ترکيبي جديدي را ايجاد مي‌کنند که «روش سُل ـ ژِل» ناميده مي‌شود. اين روش مدتﻫﺎي طولاني براي توليد سراميکﻫﺎي غيرآلي و شيشه‌اي مورد استفاده قرار ﻣﻲگرفت و تا اواسط دهة 90 همچنان روشي مقرون به صرفه به نظر ﻣﻲرسيد. از آن به بعد دانشمندان مختلف توانستند اين نانوذرات را از روشﻫﺎي گوناگون تهيه کنند. بنابراين، ديگر اين روش اقتصادي به نظر ﻧﻤﻲرسيد. از آنجا که بسياري از دانشمندان توانستند نانوذرات سيليس را از منابع طبيعي تهيه کنند، از آن پس ديگر نيازي به استفاده از اين روش با موادّ اولية گران‌قيمت نبود.
کاربرد نانوذرات سيليس
سيليس در ايران به‌وفور يافت مي‌شود. اين ماده از دو عنصر سيليسيوم و اکسيژن تشکيل شده و از لحاظ ساختاري شبيه ساختار مولکول آب است.
ذرات سيليس در صنايعي چون الکترونيک، کاتاليزورها، پوششﻫﺎ و رنگدانهﻫﺎ کاربرد وسيعي دارند. اما استفادة بسيار از اين ماده خطرناک است و براي کساني که در معرض آن قرار مي‌گيرند مشکلات تنفسي به وجود مي‌آورد.
ذرات سيليس
در سال 2004 زونگ هرنگ ليو (Tzong Horng Liou)، پژوهشگر تايواني، براي اولين‌بار اين ذرات را از شلتوک برنج سنتز کرد که از روش‌هاي بسيار ارزان‌قيمت به شمار مي‌رود.
همان‌طور که گفته شد، در ايران معادن متعددي وجود دارند که کلوخهﻫﺎي سيليس را مي‌توان از آنها استخراج کرد. براي تبديل اين کلوخه‌ها به ذرات ريز چه مي‌توان کرد؟ شايد تصور کنيد که با آسيابﻫﺎي پرقدرت مي‌شود اين کلوخهﻫﺎ را آن‌قدر ريز کرد تا به اندازة نانومتري برسند. گرچه اين روش به نظر معقول و مقبول مي‌آيد، ولي تا به حال آسيابي ساخته نشده است که بتواند پيوندهاي کووالانسي بسيار قوي سيليس را بشکند. بنابراين، براي ريز کردن کلوخة سيليس بايد چارة ديگري کرد. اعضاي گروه شيمي دانشگاه تربيت مدرس موفق شده‌اند با استفاده از پراکندهﻫﺎي شيميايي به ذرات نانومتري سيليس دست يابند. پراکندهﻫﺎ موادي هستند که مانندِ پلي ميان اتمﻫﺎ و مولکولﻫﺎ قرار ﻣﻲگيرند و از ايجاد پيوندهاي قوي بين آنها جلوگيري ﻣﻲکنند.
کاربردهاي نانوذرات سيليس
اکنون سراغ کاربردهاي نانوذرات سيليس ﻣﻲرويم. سيستم کلوئيدي پراکنده‌ها، يعني محلول حاوي ذرات پراکندة سيليس، در صنايع مختلف از جمله در رنگدانهﻫﺎ و کاتاليزورها کاربرد دارد. همچنين از نانوذرات سيليس مي‌توان براي سختي و استحکام پوششﻫﺎي صنعتي استفاده کرد.
يک شرکت ژاپني با استفاده از اين نانوذرات در محصولات مرطوب‌کنندة خود، مشاهده کرد که کرمﻫﺎي جديد خشکي پوستِ مشتريان را درمان مي‌کند. بنابراين، يکي ديگر از زمينه‌هاي کاربرد اين نانوذرات ﻣﻲتواند داروها و لوازم آرايشي و بهداشتي باشد.
کاربرد ديگر نانوذرات، در عايقﻫﺎي حرارتي و عايقﻫﺎي الکتريکي است. با اعمال شرايط خاص، ﻣﻲتوان از اين ذرات که به صورت پودر هستند، ساختارهاي متخلخل به دست آورد. ساختار متخلخل کاربردهاي جالبي دارد و از جمله ﻣﻲتوان از آنها به عنوان تصفيه‌کننده استفاده کرد.
سيليس با ساختار متخلخل
| پوليشر چيست؟ معمولاً براي اينکه سطوح، صاف و صيقلي شوند، از پوليشر استفاده مي‌کنند که معروفترين آنها سُمباده است که فکر مي‌کنم همه اين نوع پوليشر را ديده باشند. پوليشرِ سيليس فناوريِ بالايي دارد و در پوليش کردن صفحة تلويزيون، مانيتور و ليزر به کار مي‌رود. ذرات سيليس بسيار سخت و محکم‌اند و کمتر تغيير شکل مي‌دهند. براي پوليش و زدودن لاية روييِ برخي از مواد هم که سطحشان فعال است و واکنش نشان مي‌دهند، از اين پوليشر استفاده مي‌شود. تا به حال از اسيد براي زدودن اين لايه استفاده مي‌کردند که روش چندان مناسبي به شمار نمي‌رفت. |
